高速鐵路信號系統聯調聯試常見問題分析與對策

禹志陽

（中國鐵道科學研究院通信信號研究所，北京 100081）

1 概述

高速鐵路信號系統聯調聯試是在信號系統集成測試完成后,采用綜合檢測車或試驗動車組在動態條件下對信號系統功能、列控工程數據、信號系統內部各子系統間的接口關系以及信號系統與外部系統之間的接口關系進行測試、調整和優化的過程，是高速鐵路信號系統開通運營前的一個重要環節。

從2008年第一條客運專線合寧線開始，截止至2012年，已先后完成合寧、合武、京津、武廣、鄭西、京滬、廣深港、漢宜、鄭武、哈大等二十多條新建高速鐵路的聯調聯試工作，聯調聯試過程中發現并解決了因工程質量導致的諸多問題。例如應答器安裝位置錯誤、安裝順序錯誤、有源應答器尾纜故障、機車信號掉碼、列控工程數據不一致等，也暴露出我國列控系統在功能需求、系統接口以及互連互通等方面的一些問題或不足。通過及時整治或優化，促進了我國列控系統技術體系的不斷完善，為我國高速鐵路的安全可靠運營提供了有力的支持。

2 聯調聯試常見問題與分類

為便于對比分析，以武廣、哈大2條線為例，針對CTCS-3級列控系統功能聯調聯試過程中發現的問題進行統計分類。

2.1 武廣客運專線聯調聯試

武廣客運專線是我國第一條采用CTCS-3級列控系統的線路，線路里程1 068 km，全線包括17個車站、53個中繼站，設置9臺無線閉塞中心（RBC）設備、4臺臨時限速服務器設備和72臺列控中心設備。武廣客運專線聯調聯試從2009年8月開始，11月結束，共計發現各類問題99個[1]，涉及車載設備、列控系統功能、系統接口以及列控系統兼容性等方面。以CTCS-3級列控系統功能測試為例，聯調聯試過程中發現的問題分類統計如表1所示。

表1 武廣客運專線聯調聯試問題分類統計

2.2 哈大客運專線聯調聯試

哈大客運專線也采用CTCS-3級列控系統，線路里程903.939 km，全線包括23個車站、3個線路所和46個中繼站，設置了8臺LKR-T型RBC設備，除相鄰RBC采用直接通信方式外，信號系統制式及設備與武廣線基本相同。哈大客運專線聯調聯試從2012年7月開始，9月結束，2012年10月通過動態驗收。沈陽局管內CTCS-3級列控系統功能聯調聯試共計發現各類問題20個[2]，涉及工程質量、系統接口等方面，問題分類統計如表2所示。

3 聯調聯試常見問題原因分析

對比武廣、哈大客運專線聯調聯試結果，因工程質量、設備穩定性等方面的問題明顯減少，列控系統整體質量和綜合性能得到進一步完善和提升，為便于我國高速鐵路列控技術的持續發展，對近年來聯調聯試過程中發現的幾個典型問題分析如下。

3.1 常用制動曲線（NBP）異常下降

問題描述：在采用CTCS3-300T車載設備后備模式控車，最限制速度曲線MRSP滿足線路最高設計速度前提下，NBP曲線出現異常下降，列車不能按照設計速度滿速運行，對運輸效率和列車追蹤運行間隔時分產生影響。該問題在京滬、合蚌、鄭武、哈大等多條線都存在。

原因：在CTCS-2級列控車載設備控車條件下，車載設備通過接收軌道電路發送的行車許可和前方閉塞分區數量信息、應答器提供的閉塞分區長度、線路速度和坡度等信息，獲取目標距離長度，并結合線路速度、坡度以及列車制動性能等實時計算速度監控曲線，由于前方空閑閉塞分區數量最多為7個，當列車常用制動距離長度大于前方目標距離長度，將導致起模點起模時機提前，NBP曲線下降，列車提前減速運行，如圖1所示。

表2 哈大客運專線聯調聯試問題分類統計

3.2 RBC邊界“飛車”

問題描述：對于CTCS-3級列控系統，無線閉塞中心具備列車位置跟蹤和記憶功能，能夠實時掌握列車運行位置信息。當相鄰RBC采用非直接通信方式、前行列車通過RBC移交邊界且軌道電路分路不良時，移交RBC發送給后行列車的MA將延伸覆蓋前車所在區段，當列車緊追蹤運行時，還可能導致后車出現撞線，輸出制動。

原因：前車尾部（最小安全末端）越過RBC移交邊界后，移交RBC將通過與其連接的車載電臺命令車載設備切斷與移交RBC的無線連接聯系，同時將其從移交RBC的列車列表刪除，由于相鄰RBC采用非直接通信方式，移交RBC不能獲取接收RBC管轄范圍內列車位置信息，當RBC移交邊界附近接收RBC管轄范圍內出現軌道電路分路不良時，移交RBC按照軌道區段空閑進行處理，導致后車MA延伸，如圖2所示。

3.3 機車信號掉碼或由HU燈轉H燈顯示

問題描述：側線接車進路，岔區無碼，列車進入股道后機車信號顯示無碼，車載輸出到常用制動；或在進入股道即將停車時，機車信號顯示由HU燈轉為H燈，輸出緊急制動停車。

原因分析：根據《CTCS-3級列控系統應答器應用原則（V2.0）》，進站應答器提供CTCS-1包，描述本應答器開始至該進路出站信號機的軌道區段數據，當CTCS-1包中定義的岔區無碼區段長度與實際長度誤差較大，將導致機車信號出現掉碼或顯示H燈，如下所述。

1）CTCS-1包中描述的無碼軌道區段長度（L_section）小于實際長度，機車信號掉碼，輸出B7制動，如圖3所示。

2）CTCS-1包中描述的無碼軌道區段長度（L_section）大于實際長度，列車運行到接車進路中最后一個軌道區段時，由于載頻不一致，機車信號從HU碼變成無碼，輸出EB制動，如圖4所示。

4 整改措施與防治對策

對于聯調聯試過程中發現的簡單工程質量問題，可以通過及時整改予以糾正，有些問題，涉及到信號系統與其他系統的接口、涉及到系統軟件或工程數據調整，整治和復驗的難度較大。因此，應盡量在聯調聯試前克服或進行防范，結合前期聯調聯試經驗，提出以下對策。

4.1 進一步優化車載制動模型

我國的CTCS-2級列控系統通過前方閉塞分區空閑數量獲取目標距離，受低頻信息碼的限制，目前目標距離最多只能提供前方7個閉塞分區長度，為解決CTCS-2級列控系統控車時NBP曲線下降問題，建議在充分保證制動距離安全的前提下，優化制動模型，適當壓縮ATP控車時制動距離。

根據2011年完成的京滬先導段綜合試驗[3]，CTCS-300T列控車載設備支持UIC標準中基于制動百分比的制動模型（TDE1）和六段式參數配置優化模型（TDE0），分段式制動模型依照動車組主機廠提供的數據進行參數配置，并設置每一段的減速度均不大于相應的廠家值，以保證監控曲線的安全性，表3為CRH380AL車型的TDE1模型制動減速度，表4為按照TDE0模型，制動參數參照廠家數據進行優化后的SB制動減速度。

優化后的制動距離對比如表5所示。

表5所示數據表明，對于大部分情形，TDE0制動模型算法在保證安全的前提下，行車效率要優于TDE1算法。采用優化后的模型，在制動初速度300 km/h條件下，相比表6中規定的標準值，SB常用制動距離可以得到進一步優化。

表3 CRH380AL車型的TDE1模型制動減速度

表4 CRH380AL車型的TDE0模型SB制動減速度

表5 CRH380AL車型制動距離對比

表6 車載ATP設備限速目標距離

4.2 強化接口設計

高速鐵路信號系統接口關系非常復雜，信號系統設計過程中應結合信號系統需求，統籌考慮信號系統與相關的線路、接觸網、站場等之間的接口，提前做好接口部分的設計工作。

下列問題應在接口設計階段充分重視。

1）線路數據

線路數據是列控系統正常工作的基礎，線路專業應向信號專業提供準確的軌道區段長度數據、絕緣節位置信息、信號機里程數據等；特別是站內咽喉區和一些變更進路，寫入應答器或列控中心的列控數據應與現場實際數據保持一致。

2）一離去區段和股道有效長

最近完成的哈大、合蚌等線的聯調聯試中，由于一離去區段長度不夠長，引發的列車FS模式發車不能滿速運行甚至導致“撞線”的現象比較多，因股道有效長度不夠，重聯動車組不能接進站內的現象也有發生。

發車進路中的一離去區段長度應滿足列車越過無岔區段、進入一離去區段后，前方信號突然關閉，列車在防護信號機前制動停車的要求；站內股道長度應考慮重聯動車組接車制動距離和停車位置的要求。設計階段應提早對一離去區段長度、股道有效長等進行確認，調整區段長度設置、股道信號機位置或對岔區軌道電路區段進行補碼設計。

3）優化電分相區設置位置

《高速鐵路設計規范》中明確“電分相應設在進站信號機500 m以外或經行車減算確認，應避免設在變坡點、大電流和加速區段，宜設置在6‰及以下坡度的區段”。

新建高速鐵路將電分相區設置在一離去至二離去區段，且該區段坡道達到20‰的現象也有發生，特定模式（OS模式、PS模式等）下，列車速度低于45 km/h，列車將無法通過電分相區。

4.3 完善集成測試

集成測試是第三方動態檢測前，以集成商或設備供貨商為主導，對信號系統進行的綜合測試和調試，包括室內仿真測試、現場靜態調試和動態集成調試等環節，集成測試是提前發現信號系統集成方案、列控數據、系統兼容性等方面潛在問題的重要環節，通過集成測試，發現和克服因工程質量導致的諸多簡單問題，并促進列控系統工程數據和軟件版本及時發布并保持相對穩定。

目前對于集成商或設備廠家的現場動態測試還沒有明確的標準和規范要求，在互連互通測試方面還沒有完全建立統一的仿真測試平臺，對于信號系統內部接口特別是首次現場應用的內部接口關系，尤其應在集成測試階段進行重點驗證。

5 結束語

對聯調聯試中發現的問題進行整理、深入分析和分類，既是積累經驗，提升聯調聯試方法、指導現場維護的需要，也充分體現了我國高速鐵路列控系統不斷總結、完善和優化的過程；通過問題分析，不斷強化系統方案和接口的設計、完善測試方法和測試手段，建立和不斷完善針對性的防范措施，將成為我國高速鐵路列控系統安全可靠運行的有力保障。

[1] 中國鐵道科學研究院.TY字第2638-2-4號 武廣客運專線聯調聯試報告信號分報告.

[2] 中國鐵道科學研究院.TY字第3348-1號 哈大客運專線沈陽局管段動態檢測報告.

[3] 中國鐵道科學研究院.TY字第3074-4號 京滬高速鐵路綜合試驗研究分報告之四——通信信號系統試驗.