分相區(qū)內(nèi)應(yīng)答器安裝方式分析

李長(zhǎng)青，郭 勝

（中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司合肥電務(wù)段，合肥 230011）

根據(jù)《列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用技術(shù)條件》（TB/T 3484-2017），分相區(qū)內(nèi)不宜設(shè)置應(yīng)答器組，但是受施工條件、線路環(huán)境等客觀因素的影響，部分應(yīng)答器安裝在電力分相區(qū)內(nèi)，受此影響，動(dòng)車組多次在分相區(qū)內(nèi)發(fā)生應(yīng)答器信息丟失問(wèn)題。本文主要探討分相區(qū)內(nèi)無(wú)源應(yīng)答器丟失可能的原因，重點(diǎn)分析應(yīng)答器安裝方式及外部環(huán)境對(duì)應(yīng)答器接收、發(fā)送性能的影響。

1 問(wèn)題提出

自2020年1月以來(lái)，合福高鐵線某區(qū)間反向區(qū)間應(yīng)答器組（FQ）無(wú)源應(yīng)答器信息頻繁丟失報(bào)警，據(jù)統(tǒng)計(jì)2020年1月至2021年1月該應(yīng)答器信息丟失報(bào)警多達(dá)18次。每次發(fā)生應(yīng)答器信息丟失后，上道檢查測(cè)試均未發(fā)現(xiàn)異常。

合福高鐵線在中國(guó)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)3級(jí)（Chinese Train Control System，CTCS-3）完全模式下丟失區(qū)間無(wú)源應(yīng)答器時(shí)，不影響正常行車，但產(chǎn)生的報(bào)警信息隨時(shí)可能成為影響設(shè)備正常使用的關(guān)鍵因素，因此筆者思考從應(yīng)答器安裝環(huán)境、安裝方式等方面進(jìn)行分析研究，著力解決分相區(qū)內(nèi)應(yīng)答器常發(fā)生的應(yīng)答器信息丟失問(wèn)題。

2 原因分析及對(duì)策實(shí)施

2.1 原因分析

通常經(jīng)分析研究可能導(dǎo)致分相區(qū)內(nèi)應(yīng)答器丟失的主要原因有：一是不同型號(hào)車載天線發(fā)送的信號(hào)強(qiáng)度差異對(duì)應(yīng)答器的觸發(fā)能力不同；二是應(yīng)答器外界環(huán)境不佳，不滿足應(yīng)答器周邊環(huán)境無(wú)金屬空間的環(huán)境要求；三是應(yīng)答器安裝方式不是最優(yōu)安裝高度、應(yīng)答器中心與兩鋼軌內(nèi)側(cè)距離不均勻；四是應(yīng)答器周圍環(huán)境存在應(yīng)答器工作頻譜相近頻率的干擾信號(hào)；五是應(yīng)答器安裝角度偏差超標(biāo)，不符合安裝工藝標(biāo)準(zhǔn)要求；六是應(yīng)答器自身特性不良，在列車經(jīng)過(guò)其附近上方時(shí)，應(yīng)答器工作異常。

統(tǒng)計(jì)梳理合福線發(fā)生的應(yīng)答器信息丟失報(bào)警問(wèn)題信息，經(jīng)發(fā)現(xiàn)2020年1月至2021年1月期間該應(yīng)答器丟失時(shí)的列車自動(dòng)保護(hù)（Automatic Train Protection ，ATP）為同一型號(hào)，但是考慮到該FQ應(yīng)答器組中另一個(gè)應(yīng)答器未發(fā)生過(guò)丟失的現(xiàn)象，兩個(gè)應(yīng)答器相差5 m，因此分析排除應(yīng)答器外界存在干擾信號(hào)、ATP特性不匹配、應(yīng)答器不滿足無(wú)金屬空間的環(huán)境要求等因素影響。

通過(guò)管內(nèi)應(yīng)答器設(shè)置分布數(shù)據(jù)分析，管內(nèi)其他處于分相區(qū)內(nèi)的34組應(yīng)答器，從運(yùn)營(yíng)起均未發(fā)生應(yīng)答器丟失的情況。分析合福高鐵區(qū)間FQ無(wú)源應(yīng)答器頻繁丟失，考慮可能的原因?yàn)閼?yīng)答器處于分相區(qū)內(nèi)，列車過(guò)分相時(shí)受電弓和高壓饋線離線瞬間產(chǎn)生干擾頻譜，對(duì)車載設(shè)備、應(yīng)答器上下行鏈路信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生影響，再加上該應(yīng)答器安裝方式不當(dāng)?shù)炔焕蛩?，?dǎo)致列車在經(jīng)過(guò)該分相區(qū)內(nèi)的應(yīng)答器時(shí)，不能正常接收解碼應(yīng)答器信息。

2.2 對(duì)策實(shí)施

針對(duì)應(yīng)答器上道時(shí)間長(zhǎng)可能造成應(yīng)答器性能下降的影響，現(xiàn)場(chǎng)組織對(duì)該應(yīng)答器進(jìn)行更換，丟失頻率有所降低，但是問(wèn)題未得到根本有效解決。因此，重點(diǎn)從優(yōu)化應(yīng)答器安裝方式方面進(jìn)行研究。

根據(jù)《應(yīng)答器安裝角度偏差對(duì)傳輸性能的影響研究》及《應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)技術(shù)條件》（TB/T 3485-2017）中對(duì)應(yīng)答器安裝的橫向誤差和角度誤差有嚴(yán)格要求，應(yīng)答器安裝傾斜角、俯仰角越大，應(yīng)答器的有效作用距離越小，因此現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試應(yīng)答器安裝角度偏差是否達(dá)標(biāo)顯得尤為重要。

2.2.1 研究應(yīng)答器安裝角度偏差對(duì)應(yīng)答器傳輸性能的影響

應(yīng)答器安裝時(shí)的角度偏差影響射頻能量信號(hào)的接收和上行鏈路信號(hào)的發(fā)送，因此有必要分析應(yīng)答器角度偏差對(duì)其傳輸性能的影響。根據(jù)應(yīng)答器安裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)答器安裝應(yīng)滿足傾斜角在(±2°)范圍內(nèi)，俯仰角在(±5°)范圍內(nèi)，側(cè)轉(zhuǎn)角(±10°)范圍內(nèi)時(shí)，才能滿足應(yīng)答器性能要求，如圖1、2、3所示。

圖1 相對(duì)于Y軸， 應(yīng)答器允許傾斜角度為±2°Fig.1 Relative to the Y axis, the balise is allowed to tilt at an angle of ±2°

通過(guò)測(cè)試、計(jì)算發(fā)現(xiàn)，該應(yīng)答器安裝角度均在指標(biāo)范圍內(nèi)，可以排除應(yīng)答器安裝角度偏差對(duì)應(yīng)答器傳輸性能的影響。

圖2 相對(duì)于X軸， 應(yīng)答器允許俯仰角度偏差±5°Fig.2 Relative to the X axis, a pitch angle deviation of ±5° is allowed for balise installation

圖3 相對(duì)于Z軸，應(yīng)答器允許側(cè)轉(zhuǎn)角度偏差±10°Fig.3 Relative to the Z axis, a yawing angle deviation of ±10°is allowed for balise installation

2.2.2 研究應(yīng)答器安裝高度對(duì)應(yīng)答器傳輸性能的影響

根據(jù)應(yīng)答器安裝技術(shù)規(guī)范，應(yīng)答器距離鋼軌頂部應(yīng)為93～150 mm，應(yīng)答器中心與兩鋼軌內(nèi)側(cè)的距離允許的誤差717.5±15 mm，其中應(yīng)答器距軌面的高度應(yīng)以應(yīng)答器側(cè)面的電氣中心十字標(biāo)記為準(zhǔn)。應(yīng)答器安裝高度的不同或應(yīng)答器中心與兩鋼軌內(nèi)側(cè)距離不均勻，對(duì)射頻能量信號(hào)的接收和上行鏈路信號(hào)的發(fā)送可能存在一定影響。

通過(guò)調(diào)整應(yīng)答器安裝高度及應(yīng)答器中心與兩鋼軌內(nèi)側(cè)距離從而改變應(yīng)答器與車載天線間的距離，可以達(dá)到降低干擾影響，提高應(yīng)答器接收、發(fā)送信號(hào)質(zhì)量。

如圖4所示，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)該應(yīng)答器安裝高度Zb約等于135 mm，并不是應(yīng)答器最優(yōu)安裝高度，嘗試將應(yīng)答器安裝高度Zb減少20 mm，即抬高應(yīng)答器，使應(yīng)答器安裝高度Zb達(dá)到115 mm。

測(cè)量應(yīng)答器中心與兩鋼軌內(nèi)側(cè)距離基本均勻。

通過(guò)上述試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將應(yīng)答器安裝高度Zb值減少20 mm后，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月列車驗(yàn)證，應(yīng)答器未發(fā)生丟失現(xiàn)象。

圖4 應(yīng)答器安裝示意Fig.4 Diagram of balise installation

3 結(jié)論

本文對(duì)分相區(qū)內(nèi)應(yīng)答器安裝方式進(jìn)行研究，總結(jié)應(yīng)答器安裝方式的特點(diǎn)，并建議優(yōu)化施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，在新線驗(yàn)收中就能確保應(yīng)答器安裝到位，特別是分相區(qū)內(nèi)應(yīng)答器，安裝方式必須最優(yōu)化，降低應(yīng)答器各傾斜角度，在范圍內(nèi)抬高應(yīng)答器安裝高度，要充分考慮到列車過(guò)分相時(shí)受電弓和高壓饋線離線瞬間產(chǎn)生的干擾頻譜可能對(duì)車載設(shè)備與應(yīng)答器的A接口的接收或發(fā)送特性產(chǎn)生影響。

為從根本上解決分相區(qū)內(nèi)應(yīng)答器丟失問(wèn)題，優(yōu)化應(yīng)答器工作環(huán)境、提高應(yīng)答器運(yùn)用質(zhì)量，應(yīng)答器應(yīng)避免設(shè)置在分相區(qū)內(nèi)。在設(shè)計(jì)、施工配合及驗(yàn)收階段做好銜接，發(fā)現(xiàn)存在類似問(wèn)題及時(shí)做好整改，完善提高應(yīng)答器運(yùn)用質(zhì)量，確保行車安全。