有源應答器監測集成的探索與思考

張廣軍

（中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055）

有源應答器監測裝置目前應用于既有線CTCS-2（以下簡稱C2）級列控系統區段車站，在既有C2級列控系統中增加有源應答器臨時限速命令校核及設備狀態監測環節，實現有源應答器的實時監測，彌補既有微機監測系統的不足，及時消除安全隱患，確保動車組運行安全。

有源應答器監測裝置目前在既有線C2級列控區段應用，由于自身的不足，影響了監測裝置在新建C2級列控區段車站以及CTCS-3（以下簡稱C3）級列控區段車站的進一步推廣。本文正是基于此，分析影響其進一步發展的瓶頸，并探討解決問題的方案。

1 有源應答器監測裝置簡介

按鐵道部計劃司、運輸局《關于加快安裝有源應答器監測裝置有關要求的通知》［2008］0141號（運基信號電）的要求，全路六大干線既有C2級列控區段237個車站安裝有源應答器監測裝置，截至2009年5月，全路已經完成118個車站的安裝任務。

既有C2級列控系統結構如圖1所示。

在C2級列控系統中，車站列控中心與車站聯鎖系統、CTC或TDCS接口根據調度命令、進路狀態、線路參數等產生進路及臨時限速等相關控車信息，LEU根據列控中心產生的應答器報文地址，實時選擇對應報文并向有源應答器下達，最后有源應答器將該報文傳送給動車組，進而控制列車運行。

自2007年既有線提速以來，既有線C2級列控系統LEU至有源應答器這一環節發生多起故障，歸納主要如下。

（1）有源應答器尾纜斷裂或插頭接觸不良引起的通道中斷故障。

（2）有源應答器設備自身故障。

（3）LEU硬件螺絲桿損壞引起的設備故障。

（4）臨時限速命令漏發或出現錯誤報文。

故障（1）～（3）將導致動車組因應答器故障，接收默認報文而自動停車，嚴重影響運輸調度組織。故障（4）將導致動車組無法接收或錯誤接收臨時限速命令, 如果在限速區段而未采取限速措施，動車組超速運行，后果將不堪設想。

目前，地面設備LEU至有源應答器這一環節無法實現實時監控，存在重大安全隱患。

有源應答器監測裝置是在既有C2級列控系統中增加有源應答器臨時限速命令校核及設備狀態監測環節，將有源應答器報文讀出并反饋到監測中心及調度中心（TDCS/CTC），實現有源應答器的實時監測，形成閉環檢查。其系統結構如圖2所示。

有源應答器監測裝置由報文譯碼單元、數據讀取模塊以及天線構成，數據讀取模塊和天線設置在被監測有源應答器旁，用于讀取、處理有源應答器報文，通過電纜傳送至室內報文譯碼單元進行處理分析，根據報文判斷有源應答器工作狀態及校核臨時限速命令。

2 有源應答器監測裝置的不足

有源應答器監測裝置已經在六大干線的118個車站應用，按照鐵道部計劃安排，還有119個車站即將安裝使用。有源應答器監測裝置達到了代替人工巡檢的目的，進一步消除了設備的安全隱患。不過在進一步推廣中，還存在一些爭議。

2.1 有源應答器監測的定位之爭

由于有源應答器在列控系統中的重要作用，其工作狀態及臨時限速命令的校核結果對列車運行有指導意義，因此在應用過程中存在將監測裝置本身定位為安全設備與監測設備之爭。

根據對《有源應答器監測裝置技術條件》的理解：“有源應答器監測裝置用于C2級列控系統中有源應答器工作狀態及臨時限速命令設置的閉環監測，是保障動車組運行安全的重要設備”，以及目前鐵道部對有源應答器監測裝置的解釋，有源應答器監測裝置定位為監測設備。

按有關規定，有源應答器的監測結果必須反映在微機監測、TDCS/CTC系統和車務終端，聯鎖、監測、TDCS/CTC系統對故障信息要有報警及圖形顯示功能，并且要求行車人員在發現有源應答器故障的報警信息后做出相應處理，現在各局后續相關的管理辦法已經在制訂過程中。這就要求監測裝置不但要在第一時間報警設備故障，指導維修，行車人員還要根據不同的故障信息，依照相應的行車管理辦法采取必要的措施，指揮行車，因此，也有將有源應答器監測定位為安全設備的呼聲。

2.2 工程造價偏高

對目前全路已安裝有源應答器的6個鐵路局118個車站的工程投資進行綜合概算分析，如表1所示。

表1 全路有源應答器監測裝置安裝工程綜合概算分析表

由表1可知，每臺有源應答器對應其監測裝置的平均造價約為8.3萬元，其中僅監測裝置設備指標為4.1萬元/臺，平均每站工程總投入30.7萬元。

有源應答器監測裝置作為微機監測的輔助，與此形成對比的是每站微機監測招標價格一般在35萬元左右，每臺有源應答器的招標價格在1萬元左右，因此，過高的工程投入影響了有源應答器監測裝置的進一步推廣。

2.3 技術方案仍存在不足

有源應答器監測裝置最主要功能可以概括為兩點：

（1）監測有源應答器工作狀態。

（2）校核臨時限速命令。

根據運基信號［2008］63號《有源應答器監測裝置技術條件（暫行）》的規定，監測裝置在列車接近有源應答器前不小于30 s，切斷室外數據讀取模塊的電源，使其處于斷電狀態，停止系統監測。在停止監測的這段時間里，監測裝置無法對有源應答器進行監測,更無法校對臨時限速命令，存在監測盲區，仍然無法完全消除安全隱患。

3 有源應答器監測系統集成的思考和研究

有源應答器監測的系統功能相對單一，僅僅為了完成此項功能，便增加一套監測裝置，從信息的采集到處理，再將監測信息提供給監測及TDCS/CTC系統，自成體系，這樣對鐵路資源的浪費很大。

系統集成可以整合鐵路資源，降低投資，同時避免各系統間功能的重疊，規避有源應答器監測裝置不足，滿足有源應答器監測進一步發展、完善的需要，進而徹底消除安全隱患。

有源應答器監測系統集成，不應局限在監測設備的集成，應是監測功能的集成。基于此，根據有源應答器監測的功能定位，有兩個集成方案。

3.1 有源應答器監測與微機監測的系統集成

3.1.1 與微機監測的系統集成方案

你就別難為我了好不好？對方也急了，聲音高起來，制度又不是我定的，全國的民政局都是這樣，我一個小小的辦事員能有什么辦法？你以為我就不想給你們提供方便？你以為我心里就好受？你以為我生來就是鐵石心腸？我……

將有源應答器監測定位為監測設備的前提下，有源應答器監測與微機監測進行系統集成，可以參考現有有源應答器監測裝置的體系結構，將監測設備都納入微機監測系統，其體系結構如圖3所示。

微機監測整合有源應答器監測裝置的所有功能，參考《有源應答器監測裝置技術條件（暫行）》的規定，各系統間傳輸信息內容如下。

（1）微機監測與TDCS/CTC系統通信信息如圖3中通道（a）所示，見表2。

表2 微機監測與TDCS/CTC系統通信信息表

（2）微機監測與有源應答器通信信息如圖3中通道（b）所示，見表3。

表3 微機監測與有源應答器通信信息表

（3）車站聯鎖與微機監測通信信息如圖3中通道（c）所示，見表4。

表4 車站聯鎖與微機監測通信信息

3.1.2 與微機監測的系統集成方案特點

有源應答器監測與微機監測的系統集成，將有源應答器監測裝置中報文譯碼單元的處理功能交給微機監測主機，數據讀取模塊和天線的功能由微機監測的采集單元來實現。

（1）優點

1）最大限度保留既有有源應答器監測裝置的系統結構，對已經制定與監測裝置相關的各項規章制度影響最小。

2）與原有體系結構相比，將兩個系統整合為一個系統，僅需擴展微機監測系統的功能，這樣優化系統資源，必將降低工程投資，便于有源監測功能的推廣。

（2）缺點

1）集成有源應答器監測功能后，微機監測的技術標準必將重新定義。

2）本集成方案并沒有跳出原有有源應答器監測裝置的體系結構，微機監測與所監測有源應答器仍屬于兩個不同系統，因此類似于現有有源應答器監測裝置的30 s的監測盲區還會存在。

3）定義為監測設備，監測對象是關系行車的安全設備，一旦誤報，必將影響運輸效率，對于微機監測系統而言，擴展本身功能的同時，增加了更大的安全責任。

3.2 有源應答器監測與列控系統集成

3.2.1 與列控系統集成方案

將有源應答器監測定位為安全設備的前提下，有源應答器監測與列控系統進行集成，即列控系統對有源應答器增加自檢功能，并將自檢結果反饋到TDCS/CTC、微機監測及聯鎖系統，其體系結構如圖4所示。

在歐洲列控系統（ETCS）中，LEU安裝在室外，與應答器的連接電纜較短，LEU可以通過檢測電纜的阻抗來判斷斷線、短路故障，但是從嚴格意義上講，該系統僅能判斷有源應答器的工作狀態，無法判斷應答器發送報文與行車下達命令的一致性，還是存在一定的隱患。而中國列控系統中，LEU安裝在室內，與應答器的連接電纜較長。這種方式安裝的LEU對于電纜遠端的斷線、短路故障檢測不到，這樣不但有源應答器的工作狀態無法監測，更無法實現臨時限速命令的校核，造成更嚴重的安全隱患。

3.2.2 與列控系統集成方案特點

本方案從完善列控系統出發，增加有源應答器向車站列控中心的信息反饋環節，將電纜及應答器設備狀態以及發送的報文反饋給列控中心，列控中心再對報文進行分析、校核，達到自檢目的，同時將自檢結果反饋到微機監測及TDCS/CTC和車站聯鎖系統，彌補國內列控系統的不足。

（1）優點

1）本方案是列控系統自身完善和補充，對其他信號系統影響最小，同時投資最省，實施更容易，特別是對既有站的列控系統更換設備和修改軟件即可，更利于推廣。

2）將自檢信息提供給微機監測、TDCS/CTC以及聯鎖系統，一旦提示故障信息，就可以明確是自身故障還是系統與其他系統傳輸通道的故障，這樣責任更加明確，避免了不同部門間的責任推諉現象。

3）對于臨時限速命令的校核，最有條件做到列車接收的報文就是需要校核的報文，確保校核結果的準確性，這是其他監測方式無法實現的。

（2）缺點

1）列控系統是引進國外技術，有源應答器剛剛實現國產化，增加列控系統有源應答器自檢功能必將突破原有技術標準，實施難度將會很大。

2）對于設備維修，微機監測顯示的是列控系統自檢結果，這樣明確到列控系統具體故障點的難度會很大，增加檢修人員的工作量。

4 結語

為消除安全隱患，增加有源應答器監測這一環節十分必要，從既有C2級線路有源應答器監測裝置的應用來看，有源應答器監測作為一套獨立的系統在全路進一步推廣和應用還存在一定困難，因此，本文從系統集成角度來研究，希望可以拓寬思路，進一步分析優化的可能。

本文所示系統圖均為C2級列控系統圖，采用上述兩個集成方案的有源應答器監測對于向C3級列控系統的推廣也將是可行的。從完整意義的閉環監測來講，對機車接收的應答器報文與TDCS/CTC系統下達的命令進行校核才更有意義，但是實施難度太大，因此本文中對有源應答器監測形成的閉環監測仍局限在地面設備這一層次。

[1]運基信號［2008] 63號 有源應答器監測裝置技術條件（暫行）[S].

[2]運基信號[2007] 105號 CTCS-2級列車運行控制系統維護管理規定（暫行）[S].

[3]運基信號[2007] 696號 調度集中系統（CTC）數據通信規程（V1.0）[S].

[4]運基信號[2006] 317號 信號微機監測系統技術條件（暫行）[S].