永寧縣至銀川南間LKJ數(shù)據(jù)不準(zhǔn)問題的分析及思考

劉 磊

（中國鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司工電檢測所，甘肅 蘭州 730000）

LKJ2000型監(jiān)控裝置（簡稱LKJ）是我國技術(shù)人員于2000年底自主研制的適合本國國情的第三代中國列控設(shè)備，2001年開始在全路批量裝車使用，目前已經(jīng)成為機(jī)車、部分動車組上必不可少的設(shè)備，其主要功能是防止列車冒進(jìn)信號、運(yùn)行超速和輔助機(jī)車（動車組）司機(jī)提高操縱能力。LKJ采用將運(yùn)行全程所需要的全部線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提前換裝上車，存儲在機(jī)車（動車組）上的LKJ車載主機(jī)中的工作方式監(jiān)控列車運(yùn)行。LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是指納入鐵路局《列車運(yùn)行圖技術(shù)資料》中的線路、信號、接觸網(wǎng)、站場等設(shè)備、設(shè)施基礎(chǔ)線路數(shù)據(jù)，以及車站接發(fā)車經(jīng)由股道、開車對標(biāo)距離特殊地點(diǎn)、機(jī)車（動車組）擔(dān)當(dāng)區(qū)段等基礎(chǔ)運(yùn)行組織數(shù)據(jù)，它是LKJ實(shí)現(xiàn)控制功能的基礎(chǔ)，其準(zhǔn)確性是監(jiān)控列車安全運(yùn)行的前提和保障。

1 問題描述及處理經(jīng)過

2020年以來機(jī)務(wù)部門多次反饋定銀線永寧縣至銀川南間下行方向銀川南站接近信號機(jī)JST至進(jìn)站信號機(jī)ST間的LKJ數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，司機(jī)經(jīng)常在銀川南進(jìn)站信號機(jī)ST處手動調(diào)整車位。收到反饋信息后電務(wù)段通過對該區(qū)段運(yùn)行的多臺機(jī)車的LKJ運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，每次機(jī)車運(yùn)行到銀川南進(jìn)站信號機(jī)ST處時司機(jī)都會進(jìn)行車位對中操作，而且每次進(jìn)行車位對中操作后車位調(diào)整的距離不一樣。隨后電務(wù)段派人到現(xiàn)場實(shí)地進(jìn)行LKJ數(shù)據(jù)的復(fù)核、測量，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)地測量發(fā)現(xiàn)銀川南站接近信號機(jī)JST至進(jìn)站信號機(jī)ST間的LKJ數(shù)據(jù)存在誤差，對相關(guān)的LKJ數(shù)據(jù)進(jìn)行了修正。經(jīng)修正的LKJ數(shù)據(jù)換裝上車后，仍然有司機(jī)反饋銀川南站接近信號機(jī)JST至進(jìn)站信號機(jī)ST間的LKJ數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，通過LMD系統(tǒng)和LKJ質(zhì)量分析軟件對該區(qū)段運(yùn)行的多臺機(jī)車的LKJ運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤分析發(fā)現(xiàn)，機(jī)車每次運(yùn)行到銀川南進(jìn)站信號機(jī)ST處時司機(jī)都會進(jìn)行車位對中操作，而且每次車位調(diào)整的距離不一樣，由于該區(qū)段運(yùn)行的機(jī)車有HXD3D、SS7C、HXD2等多種車型，而且LKJ運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)中沒有空轉(zhuǎn)、輪滑的記錄，因此可以排除是由于機(jī)車的空轉(zhuǎn)、輪滑、輪徑等原因造成的車位不準(zhǔn)，應(yīng)該是其他方面的原因造成的車位不準(zhǔn)。后續(xù)通過對該區(qū)段運(yùn)行的多臺HXD3D、SS7C、HXD2等機(jī)車的全程LKJ運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行逐條分析發(fā)現(xiàn)，在定銀線（定邊至銀川南）區(qū)間LKJ運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)中存在LKJ過機(jī)丟失率現(xiàn)象，過機(jī)丟失率達(dá)55%，定邊至銀川南間下行方向除了永寧縣至銀川南區(qū)間外，其他的區(qū)間當(dāng)機(jī)車越過預(yù)告信號機(jī)時均會出現(xiàn)過機(jī)不校的記錄，當(dāng)機(jī)車越過2預(yù)告信號機(jī)時均會出現(xiàn)過機(jī)校正的記錄，但當(dāng)機(jī)車運(yùn)行在永寧縣至銀川南區(qū)間越過銀川南站預(yù)告信號機(jī)時未出現(xiàn)過機(jī)不校的記錄，當(dāng)機(jī)車越過銀川南站2預(yù)告信號機(jī)時也未出現(xiàn)過機(jī)校正的記錄，如圖1、圖2所示。通過查看LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件發(fā)現(xiàn)，定銀線定邊至銀川南區(qū)間下行方向除了永寧縣至銀川南區(qū)間外，其他的信號機(jī)的信號制式均為標(biāo)準(zhǔn)UM71下行，永寧縣至銀川南下行區(qū)間銀川南站的預(yù)告信號機(jī)、2預(yù)告信號機(jī)的信號制式為標(biāo)準(zhǔn)UM71下行，而銀川南站的進(jìn)站信號機(jī)的信號制式卻為標(biāo)準(zhǔn)UM71上行，如圖3所示。通過查看機(jī)車信號記錄數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，定銀線定邊至銀川南間下行方向除了永寧縣至銀川南區(qū)間外，其他的區(qū)間機(jī)車信號接收到載頻均為下行載頻，當(dāng)機(jī)車越過銀川南站的預(yù)告信號機(jī)后機(jī)車信號接收到的載頻為上行載頻，頻率為2 600Hz，如圖4所示。

圖1 永寧縣至銀川南以外其他區(qū)間的過機(jī)校正記錄情況

圖2 永寧縣至銀川南區(qū)間的過機(jī)校正記錄情況（未出現(xiàn)）

圖3 LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件中銀川南站預(yù)告、2預(yù)告、進(jìn)站信號機(jī)的設(shè)置情況

圖4 機(jī)車信號記錄數(shù)據(jù)中機(jī)車越過銀川南站預(yù)告信號機(jī)后的數(shù)據(jù)記錄情況

對比LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件與機(jī)車信號記錄數(shù)據(jù)中銀川南站預(yù)告信號機(jī)、2預(yù)告信號機(jī)的信號制式設(shè)置情況與機(jī)車信號接收到的載頻信息，發(fā)現(xiàn)兩者的數(shù)據(jù)不一致。由此判斷造成銀川南站接近信號機(jī)JST至進(jìn)站信號機(jī)ST間的LKJ數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的原因?yàn)長KJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件中永寧縣至銀川南下行方向銀川南站的預(yù)告信號機(jī)、2預(yù)告信號機(jī)的信號制式設(shè)置與現(xiàn)場實(shí)際對應(yīng)的軌道電路制式不一致，導(dǎo)致LKJ在銀川南站的2預(yù)告信號機(jī)處不能進(jìn)行自動過機(jī)校正對產(chǎn)生的誤差距離進(jìn)行消除，從而產(chǎn)生了LKJ數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的問題發(fā)生。將LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件中對銀川南站下行方向的預(yù)告信號機(jī)、2預(yù)告信號機(jī)的信號制式修改為標(biāo)準(zhǔn)UM71上行之后，數(shù)據(jù)換裝上車之后對該區(qū)段運(yùn)行的多臺機(jī)車的LKJ運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行了跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)永寧縣至銀川南區(qū)間下行方向的LKJ運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)中，銀川南站的預(yù)告信號機(jī)處出現(xiàn)過機(jī)不校的記錄，銀川南站的2預(yù)告信號機(jī)處出現(xiàn)過機(jī)校正的記錄，如圖5所示。銀川南站接近信號機(jī)JST至進(jìn)站信號機(jī)ST間LKJ數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的問題得到了徹底的解決。

圖5 永寧縣至銀川南區(qū)間的過機(jī)校正記錄情況（出現(xiàn)）

2 原因分析

所謂LKJ的過機(jī)校正功能是LKJ為修正設(shè)備定位誤差，實(shí)現(xiàn)LKJ車載基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件中的信號機(jī)位置坐標(biāo)與現(xiàn)場實(shí)際信號機(jī)位置相匹配的過程。LKJ地面信息處理插件實(shí)時從機(jī)車信號感應(yīng)器上取得地面軌道電路信號，經(jīng)過電氣隔離后進(jìn)行調(diào)整放大，然后經(jīng)數(shù)字信號處理器（DSP）對各種制式的信號進(jìn)行數(shù)字濾波及分析處理，產(chǎn)生地面軌道電路信息，LKJ地面信息處理插件軟件實(shí)時對接收的地面軌道電路信息進(jìn)行判斷，檢測是否過軌道電路絕緣節(jié)，一旦檢測到過軌道電路絕緣節(jié)，立即向監(jiān)控記錄插件發(fā)送絕緣節(jié)信號，供LKJ基本控制軟件對LKJ距離進(jìn)行修正。

LKJ判別過軌道電路絕緣節(jié)的方式有2種。

（1）用頻率判別過節(jié)的過程。根據(jù)行駛路線的機(jī)車信號制式采用不同的濾波器，再經(jīng)過算法處理獲得一個直流信號，根據(jù)由2個調(diào)制信號得到的直流信號的交替變化作為頻率變化的判據(jù)，并據(jù)此發(fā)出過節(jié)信號。

（2）用信號幅值判別過節(jié)的過程。根據(jù)信號幅值的變化來判斷是否過絕緣分區(qū)。在理想情況下，在一段分區(qū)隨著機(jī)車的走行，機(jī)車信號幅度在逐漸上升，而在跨越絕緣分區(qū)時其信號幅度應(yīng)產(chǎn)生明顯的跌落，即此時應(yīng)有一個過節(jié)信號產(chǎn)生。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于機(jī)車信號的調(diào)制頻率較為穩(wěn)定，錯誤較少，而機(jī)車信號的幅度則表現(xiàn)很不穩(wěn)定，在區(qū)間內(nèi)會產(chǎn)生較大的變化，持續(xù)時間較長，容易產(chǎn)生誤校正的情況，因此實(shí)際應(yīng)用過程中主要以頻率作為判別過軌道電路絕緣節(jié)的判據(jù)。

LKJ只有在判斷接收到的軌道信號的載頻幅值合法時才能夠進(jìn)行過機(jī)校正。UM71/ZPW2000制式軌道信號的載頻幅值的合法性判斷如下。

（1）接收到的軌道信號載頻的上/下行符合LKJ地面數(shù)據(jù)的上/下行。即標(biāo)準(zhǔn)UM71下行只識別1 700 Hz和2 300 Hz，否則判為載頻非法；標(biāo)準(zhǔn)UM71上行只識別2 000 Hz和2 600 Hz，否則判為載頻非法。

（2）軌道信號中最大的載頻分量幅值超過另外3種載頻幅值之和的2倍以上才判為載頻合法，否則判為無載頻。

永寧縣至銀川南間為單線提速半自動閉塞區(qū)段，區(qū)間設(shè)置雙接近區(qū)段，所謂提速半自動閉塞區(qū)段是為滿足列車最高運(yùn)行速度160 km/h及其以下的運(yùn)營需求，在半自動閉塞基礎(chǔ)上，將半自動閉塞預(yù)告信號機(jī)改為接近信號機(jī)，并在進(jìn)站信號機(jī)外方設(shè)置兩段接近區(qū)段，稱為第一接近區(qū)段和第二接近區(qū)段，在第一接近區(qū)段和第二接近區(qū)段的分界處，設(shè)接近信號機(jī)，在第一接近區(qū)段入口100 m處，設(shè)置機(jī)車信號接通標(biāo)，并調(diào)整相應(yīng)的信號顯示方案。在LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件中，提速半自動閉塞區(qū)段的預(yù)告信號機(jī)位置為機(jī)車信號上碼點(diǎn)的位置，2預(yù)告信號機(jī)位置為接近信號機(jī)的位置，如圖6所示。

圖6 提速半自動閉塞區(qū)段預(yù)告、2預(yù)告的設(shè)置示意圖

LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件中信號機(jī)的信號制式對應(yīng)信號機(jī)前方區(qū)段軌道電路制式，標(biāo)準(zhǔn)UM71信號制式與“信號機(jī)和軌道電路分布表”軌道電路制式對應(yīng)關(guān)系表見表1，LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件中在提速半自動閉塞區(qū)段的2預(yù)告信號機(jī)處設(shè)置過機(jī)校正，使LKJ數(shù)據(jù)中的信號機(jī)位置坐標(biāo)與現(xiàn)場實(shí)際信號機(jī)的位置相匹配，如果LKJ在提速半自動閉塞區(qū)段的2預(yù)告信號機(jī)處不進(jìn)行過機(jī)校正，由于LKJ在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的速度采集誤差、空轉(zhuǎn)、輪滑，就會造成LKJ數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的問題發(fā)生。

表1 信號制式與“信號機(jī)和軌道電路分布表”軌道電路制式對應(yīng)關(guān)系表

一般情況下當(dāng)列車向下行方向運(yùn)行時，地面發(fā)碼設(shè)備發(fā)送下行載頻（1 700 Hz或2 300 Hz），機(jī)車接收到的機(jī)車信號也為下行載頻（1 700 Hz或2 300 Hz），列車向上行方向運(yùn)行時，地面發(fā)碼設(shè)備發(fā)送上行載頻（2 000 Hz或2 600 Hz），機(jī)車接收到的機(jī)車信號也為上行載頻（2 000 Hz或2 600 Hz），定銀線為單線提速半自動閉塞區(qū)段，永寧縣至銀川南為下行方向，對應(yīng)的銀川南站的進(jìn)站信號機(jī)為ST，銀川南間站的接近區(qū)段ST1JG、ST2JG卻發(fā)送上行載頻（2 000 Hz或2 600 Hz），銀川南至永寧縣為上行方向，對應(yīng)的永寧縣站的進(jìn)站信號機(jī)為S，永寧縣站的接近區(qū)段S1JG、S2JG也發(fā)送上行載頻（2 000 Hz或2 600 Hz），因此銀川南至永寧縣區(qū)間兩端的接近區(qū)段均發(fā)送上行載頻（2 000 Hz或2 600 Hz），如圖7、圖8所示。正是由于銀川南站的接近區(qū)段ST1JG、ST2JG地面發(fā)碼設(shè)備發(fā)送上行載頻，而在LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件中銀川南站的預(yù)告信號機(jī)、2預(yù)告信號機(jī)的信號制式卻設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)UM71下行，地面設(shè)備發(fā)送的載頻信息與LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件中設(shè)置的信號機(jī)的信號制式對應(yīng)的載頻信息不一致，造成LKJ在銀川南站的2預(yù)告信號機(jī)處不能進(jìn)行自動過機(jī)校正及時消除運(yùn)行過程中產(chǎn)生的距離誤差，從而導(dǎo)致銀川南站接近信號機(jī)JST至進(jìn)站信號機(jī)ST間LKJ數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的問題發(fā)生。

圖7 銀川南站

圖8 永寧縣站

3 結(jié)束語

通過對這起LKJ數(shù)據(jù)不準(zhǔn)問題的具體分析可知，造成兩架信號機(jī)間LKJ數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的原因，除了常見的信號機(jī)位置公里標(biāo)、半自動閉塞接近區(qū)段上碼點(diǎn)位置公里標(biāo)和信號機(jī)間的距離測量不準(zhǔn)外，還有可能和地面軌道電路的載頻設(shè)置有關(guān)，在今后碰到兩架信號機(jī)間LKJ數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的問題時，首先應(yīng)該利用LMD系統(tǒng)或者LKJ質(zhì)量分析軟件對相關(guān)運(yùn)行區(qū)段的LKJ運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析過程中應(yīng)該注意相關(guān)運(yùn)行區(qū)段內(nèi)是否存在LKJ過機(jī)丟失率現(xiàn)象，如果存在過機(jī)丟失率時，首先應(yīng)該分析過機(jī)丟失率產(chǎn)生的具體原因，然后結(jié)合LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件和機(jī)車信號記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合分析。如果不存在過機(jī)丟失率時，結(jié)合LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件進(jìn)行聯(lián)合分析，必要時再派人到現(xiàn)場實(shí)地進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的復(fù)核測量，最后進(jìn)行資料匯總分析，分析問題產(chǎn)生的原因，提出解決問題的具體措施和辦法，整改完成后派人進(jìn)行添乘，在機(jī)車上進(jìn)行打點(diǎn)復(fù)核，對相關(guān)的數(shù)據(jù)復(fù)核記錄數(shù)據(jù)和后續(xù)的LKJ運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤分析，以保證LKJ數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的問題能夠得到徹底解決。在日常的LKJ運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)分析過程中對存在LKJ過機(jī)丟失率現(xiàn)象的運(yùn)行區(qū)段要重點(diǎn)進(jìn)行盯控，分析LKJ過機(jī)丟失率產(chǎn)生的具體原因，當(dāng)相關(guān)區(qū)段發(fā)生站改施工、區(qū)間自閉改造施工時要注意原來的LKJ過機(jī)丟失率是否發(fā)生變化，當(dāng)LKJ過機(jī)丟失率發(fā)生變化時要分析具體的原因，當(dāng)新線開通或機(jī)車交路延長時，要對首趟機(jī)車的LKJ運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行全程分析，重點(diǎn)關(guān)注機(jī)車運(yùn)行過程中是否存在過機(jī)不校、車位對中、LKJ過機(jī)丟失率等記錄，如果存在上述記錄數(shù)據(jù)時，分析產(chǎn)生問題的具體原因，同時也提示我們今后要加強(qiáng)對施工單位數(shù)據(jù)提報(bào)人員的培訓(xùn)，使他們認(rèn)識到電務(wù)類LKJ數(shù)據(jù)中“中心頻率”一欄內(nèi)容的重要性，要求施工單位在提報(bào)電務(wù)類LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料時，對于信號機(jī)和軌道電路分布表（LKJ數(shù)-14）中“中心頻率”一欄內(nèi)容的填寫要格外注意，必須要按照現(xiàn)場實(shí)際載頻設(shè)置的情況進(jìn)行數(shù)據(jù)資料的提報(bào)，特別是在樞紐地區(qū)、多線交匯的車站和一些復(fù)雜站場，有時候存在一些特殊的發(fā)碼電路的設(shè)計(jì)，不能簡單地認(rèn)為所有的下行方向地面發(fā)碼設(shè)備只會發(fā)送下行載頻（1 700 Hz或2 300 Hz），上行方向地面發(fā)碼設(shè)備只發(fā)送上行載頻（2 000 Hz或2 600 Hz），要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中標(biāo)明的載頻設(shè)置情況如實(shí)進(jìn)行載頻填寫，保證提報(bào)的電務(wù)類LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料中的“中心頻率”與現(xiàn)場實(shí)際設(shè)置的載頻情況一致，從數(shù)據(jù)提報(bào)的源頭上保證提報(bào)的載頻數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，杜絕類似的由于LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件中的信號機(jī)的信號制式與現(xiàn)場實(shí)際對應(yīng)的軌道電路載頻不一致而導(dǎo)致的LKJ數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的問題發(fā)生。