一起應答器干擾信號解決案例分析

羅云飛

應答器是現代鐵路信號系統中非常重要的基礎設施，是在列車高速運行條件下實現車-地大量信息交互的主要設備之一。在CTCS-2/3級系統中，應答器用于向CTCS-3級列控系統車載設備提供位置、等級轉換、建立無線通信等信息，向CTCS-2級列控系統車載設備提供線路速度、線路坡度、軌道電路、臨時限速等線路參數信息。因此，應答器工作狀態是否正常將直接影響列車運行及行車安全。

1 應答器干擾產生原因

應答器存儲固定的或來自于LEU的報文信息，當列車經過應答器上方時，應答器的耦合線圈接收到車載天線發射的電磁能量后，激活應答器使其工作。既然應答器與動車組ATP是通過耦合線圈進行信息交互的，如果在應答器附近有一個與應答器頻率接近的電磁信號，就可能對應答器正常的電磁信號形成干擾，造成ATP解碼錯誤或延時，從而影響動車組的正常運行。下面就以滬漢蓉通道南京南樞紐一起應答器干擾信號影響動車組正常運行的案例，來進行詳細分析并提出解決方案。

2 故障案例介紹

2.1 站場說明及故障現象

南京南寧安場至滬寧城際仙林站 (仙寧線)為滬漢蓉通道的組成部分，全線長度22.9 km，動車組在該段線路運行時，全線采用CTCS-2級模式控車。仙寧線全線示意圖如圖1所示。

圖1 仙寧線應答器布置示意圖

故障現象：從南京南寧安場開往紫金山東方向的動車組，在運行至寧安場—紫金山東站下行線K306+471(15號應答器公里標)處時，ATP經常無法正常接收編號為071-5-04-015-1應答器信息，并導致動車組在該處多次停車，而且該故障發生無規律可循。

該段線路運行的動車組使用300T、300S和200H車載設備，且300S和200H車載處理邏輯基本一致。下面分別從300T和200H異常停車的車載數據進行分析。

2.2 300T車載異常停車的JRU數據分析

查看JRU數據，出現停車現象時，300T車載收到了全零應答器報文，ATP輸出常用制動停車，停車后自動緩解。300T車載收到全零應答器報文的原因，在排除車載因素情況下，地面的原因有2個：一是線路上出現與應答器發送頻率相同的信號干擾;二是應答器或車載BTM收到干擾信號。

2.3 200H車載異常停車的PC卡數據分析

通過對200H型ATP的PC卡數據分析，查看071-5-04-015應答器報文中描述的距071-5-04-017應答器組的鏈接距離為1150 m，但動車經過071-5-04-013(Q)應答器后，提前766 m連續多次收到CD檢測信號，同時ATP無法解析出該CD信號的內容信息。直到動車組經過071-5-04-015號應答器時，該CD信號才被ATP丟棄，造成15號應答器解碼延時 (與標準位置誤差205 m)，導致該應答器校正誤差為766 m。車載判斷邏輯：071-5-04-015與071-5-04-017應答器組鏈接距離為1150 m，071-5-04-015與071-5-04-017應答器間鏈接允許誤差為±28 m(1150×0.02+5=28)。而ATP在收到071-5-04-015應答器CD檢測信號后，越過該組應答器205 m才解析出該組應答器報文，遠遠超過了允許誤差，當經過下一組應答器071-5-04-17時導致校正誤差太大，ATP廢棄位置信息，轉為C2部分模式，EBP制動曲線下降至55 km/h，此時列車超速，輸出EB緊急制動停車。PC卡數據分析截圖如圖2所示。

圖2 PC卡數據分析截圖

2.4 數據分析結論

1.在071-5-04-013號應答器前方400 m左右的位置，曾經多次出現200H車載接收到應答器的CD檢測信號。

2.在071-5-04-015號應答器處，300T車載設備報“應答器錯誤”，導致輸出制動停車。

3.在071-5-04-015號應答器處，200H車載設備報應答器丟失報警，在17號應答器處，由于應答器鏈接距離超出誤差范圍，導致ATP輸出制動停車。

綜上所述，可得出分析結論：動車組在071-5-04-013號應答器至071-5-04-017應答器走行范圍內，應答器數據鏈接異常，車載設備在15號應答器處存在解碼延時的現象，疑是在13號至15號應答器間有干擾源。

3 干擾源查找

動車組ATP接收應答器信息錯誤通常有以下幾種原因：①應答器安裝不符合相關技術規范，距離軌面高度過高或過低;②應答器周圍一定范圍內存在金屬異物;③電磁環境不良，應答器周圍存在干擾信號或附近有分相區;④應答器本身故障。

通過對停車區域附近的環境檢查，在13號至17號應答器間無分相區，同時在應答器附近檢查無金屬異物，應答器安裝符合規范，初步排除了設備本身產生的信號干擾。通過對現場周圍1 km范圍內的電磁環境檢查，在13號和15號應答器間有一處雷達站。于是采用手持高頻頻譜分析儀前置近場探頭，對071-5-04-013號應答器運行前方400 m的區域、071-5-04-010號應答器附近、071-5-04-015號應答器附近，以及雷達站附近4處區域進行了電磁測試，測試點主要有空間位置、軌面位置、兩側橋梁扶手、護輪軌。測試情況如下：

1.在071-5-04-013號應答器前方400 m區域，在4～6 MHz間有明顯的以4.5 MHz和5.5 MHz為中心的干擾信號，且在鋼軌附近，當測試探頭垂直于軌面，平行于雷達站方向時，信號干擾最大。

2.071-5-04-010號應答器附近有較大干擾，頻率為4 MHz、4.8 MHz、6.8 MHz和9 MHz。

3.在071-5-04-015號應答器附近，對兩側橋梁護欄、本線鋼軌、護輪軌和應答器上方空間位置進行了測試，測試時段內，該處干擾量較其他幾處小。

4.雷達站附近空間干擾，乘坐工具車沿其外墻緩慢行駛，同時進行了空間干擾測試，運行一個來回，在去的路程中，監測到有明顯干擾信號，在返回的過程中，干擾信號消失。具體測試情況見圖3。

圖3 電磁環境測試頻譜圖

根據上述測試情況有如下初步分析：①確認線路上存在4 MHz附近頻帶的干擾信號，該信號應來自于附近的雷達站;②在071-5-04-013號應答器前方400 m和071-5-04-010號應答器位置，干擾量大，且明顯，071-5-04-015號應答器處測試時間內干擾不明顯;③根據4 MHz信號的特性，在空間具有較強的定向傳輸特性，分析線路的干擾分布情況與雷達站發射機的工作情況有很大聯系，其開機、關機或轉動均可能造成線路上干擾量的變化或消失;④鋼軌作為一個接收天線，更多的吸收了信號能量，因此在鋼軌軌面能夠測試到最大的信號量;⑤列車也可能對其干擾情況造成較大的影響，連通的列車車體也可能形成一個較大的天線加強對信號的接收。

4 處理方案

理論上解決該問題有2個方案：一是升級ATP軟件，使得在C2等級的完全/引導模式下，檢測到有“全零”應答器報文或延時解碼時，C2單元后臺單獨處理，不再輸出制動;二是從受到干擾的應答器本身入手，制定如何使應答器避開干擾源的方案。

因ATP設備型號不一，方案一實施起來涉及到不同的ATP生產廠家，且軟件從研發、發布直到現場更換需要一個較長周期，不符合現場問題解決的時效性要求。因此，本文只對方案二做如下闡述。

在目前應答器布置的基礎上，取消15號區間Q應答器組B3083。將17號反向區間FQ應答器組B3071改為區間Q應答器組，同時將19號區間Q應答器組B3059改為反向區間FQ應答器組。這樣修改后，應答器布置同樣符合科技運【2010】136號文3.2.1.1“在CTCS-2級線路，可間隔一個閉塞分區設置區間無源應答器組”規范的要求，修改后的應答器布置圖如圖4所示。

根據上述應答器布置的修改，17號應答器組B3071將原反向線路數據改為正向線路數據。延長9號應答器組BSCF和13號應答器組B3095的數據范圍，用17號應答器組B3071代替原15號應答器組B3083作為數據冗余接續點。19號應答器組B3059將正向線路數據改為反向線路數據。該修改方案經試驗室仿真測試后，滿足現場動車組運營要求。

圖4 修改后的應答器布置狀態圖

5 結束語

通過對應答器干擾信號產生的原因分析，提供了針對產生應答器干擾信號時，如何進行干擾源查找，并在不違反相關技術規范的條件下，如何解決應答器干擾對行車造成的影響，提供了較為實用的解決方案。目前，設備管理單位已經根據該處理方案在現場進行了實施，從改造后的效果看，近半年來未再發生停車現象，方案實施收到了預期效果。

［1］ 中華人民共和國鐵道部.科技運【2010】136號.關于印發CTCS-2級列控系統應答器應用原則(V2.0)的通知［S］.2010.

［2］ 中國鐵路總公司.列控地面設備典型故障案例［M］.北京：中國鐵道出版社，2013，11.