關于進站信號機應答器丟失防護的研究

徐效寧 范 明

在CTCS-2級和CTCS-3級線路，列控車載設備以CTCS-2級運行時，是通過應答器接收前方的線路數據，并結合軌道電路信息計算行車許可的。因此，應答器提供線路數據的正確性直接關系到行車安全。

在CTCS列控系統中，不論前方車站排列直向、側向進路，當前車站的出站口應答器以及兩站之間的區間應答器，均發送默認直向線路的數據。即CTCS-2級地面設計不能保證列車收到的每組應答器數據都是根據車站實際進路描述的線路狀況。

當前方車站排列側向進路時，前方車站的進站信號機應答器給出與進路相符的側線數據。在這種情況下，如果車載設備不對未收到進站信號機應答器的情況進行安全防護，一旦丟失該應答器，車載設備將錯誤使用之前的直向數據，列車就可能冒進信號，造成安全事故。

1 車載設備處理邏輯

1.1 列控車載技術規范對側線進站時的特殊處理

針對側線進站信號機應答器丟失可能造成的風險，鐵道部科技運 ［2007］45號“既有線CTCS-2級列控系統車載設備技術規范 (暫行)”規定了車載設備在側線進站時的特殊處理邏輯。

1．列車接近車站時，在接近區段的軌道電路上接收到UU、UUS碼后，首先廢棄之前收到的除大號碼道岔信息包以外的應答器信息;然后，根據從進站端應答器得到的信息進行控制。如圖1所示，廢棄來自B應答器的信息，按照來自A應答器的信息進行控制。

圖1 側線進站車載處理邏輯

2．進站端應答器丟失時，應轉入部分監控模式輸出最大常用制動停車。由于車載設備已廢棄之前的應答器數據，如果沒有收到進站端應答器，則因數據不足將轉入部分監控模式。

近年來隨著客運專線和高速鐵路的建設，有的特殊線路進站信號機應答器發送的數據并不完整，這時，車載設備如果按照上述技術規范廢棄了之前的應答器數據，那么當收到進站端應答器時，雖然未丟失該應答器，但由于應答器數據不完整，車載設備仍不能保持完全監控模式。當車載設備轉入部分監控模式后，收到HU碼，將輸出最大常用制動停車，極大影響了行車效率。

考慮現場的復雜性，鐵總運 ［2014］29號“CTCS-2級列控車載設備暫行技術規范”，對側線進站時的特殊處理邏輯進行了如下修改:①接近車站進站信號機外方軌道電路區段上收到UU或UUS時，車載設備應使用進站應答器描述的線路數據;②在列車側線進站，經過進站信號機外方軌道電路區段的過程中，如果發生應答器丟失、接收異常等情況，應丟棄所保存的線路數據轉入PS模式，并觸發最大常用制動。

1.2 側線進站特殊處理邏輯存在的安全性問題

新的車載技術規范對側線進站時的特殊處理邏輯進行了修改，數據更新的方式由原來的“刪除更新”改為了“覆蓋更新”，解決了地面進站信號機應答器數據不足的問題，但同時帶來新的風險。

原“刪除更新”的邏輯是:車載設備在接近區段收到UU、UUS時，主動刪除進站信號機后方的線路數據;當收不到進站信號機應答器時，車載設備將無線路數據可用，轉入部分監控模式。而“覆蓋更新”的邏輯是:車載設備在接近區段收到UU、UUS時，不主動刪除線路數據;當收到進站信號機應答器時，用該應答器的數據覆蓋之前的線路數據，如果發生應答器丟失、接收異常等情況，車載則廢棄數據。由此得出，車載設備“覆蓋更新”刪除線路數據的前提是需要判斷出應答器丟失、接收異常的情況。如果車載設備無法判斷應答器丟失、接收異常，則不會刪除線路數據，存在安全問題。

下面列舉一種可能的情況。圖2中，地面A處為進站信號機應答器，C處的應答器通過【ETCS-5】包鏈接B處和A處的應答器，B處的應答器通過【ETCS-5】包鏈接A處的應答器。如果連續丟失C處和B處的應答器，則車載設備將不知道A處有一組應答器。這樣如果車載設備未收到A處的應答器信息，即無法得知該處的應答器丟失，導致車載設備不刪除原直向的線路數據，造成安全問題。

圖2 連續丟失應答器的情況

1.3 側線進站特殊處理邏輯存在的可用性問題

討論基于鏈接信息完整的情況。由于進站信號機應答器無特殊標志，車載設備即使存有鏈接信息，仍無法準確判斷哪一組應答器才是真正的進站信號機應答器。在實際運用中，不同的車載設備起初通過判斷應答器是否含【CTCS-1】包、距進站信號機是否在一定距離范圍內等條件，來標識進站信號機應答器。但現場情況錯綜復雜，這些方式均可能出現一定的誤判或漏判。

為了提高系統安全性，車載設備后續采用的一般措施是，當列車在UU、UUS接近區段上任一應答器丟失時，車載設備均刪除線路數據。這種處理方式雖提高了系統的安全性，但犧牲了一定的可用性。當接近區段發生非進站信號機應答器丟失時，車載設備仍刪除線路數據，轉到部分監控模式，降低了系統的可用性。

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例如:①京津城際由于LEU報文容量有限，一組應答器同時鏈接2組不同進路的應答器，雖然鏈接反應標識為無反應，但車載設備由于側線進站的特殊處理無法區分，仍會轉到部分監控模式降低可用性;②正在建設的采用CTCS-2+ATO列控系統方案的城際鐵路，車站股道布置多組冗余的精確定位應答器，以提高ATO自動停車精度，如果車載設備丟失任一精確定位應答器，ATP將刪除線路數據轉到部分監控模式，退出自動駕駛模式，導致的結果是應答器的冗余布置反而降低了系統的可用性。

2 ETCS處理邏輯

在ETCS的設計規范中，地面提供的線路數據與實際的進路相關聯。如圖3所示，即使所設置的進路通過一段復雜的線路，線路數據總是按進路縱向延伸。

圖3 ETCS列車實際進路與認識進路

為了避免前方進路變化導致線路數據的改變，歐標通過連續丟失2組應答器的處理進行防護。如果連續丟失2組已經被鏈接信息預告的鏈接應答器組，且已通過了第2組應答器組期望窗的末端，車載設備應實施常用制動。列車停止后，車載設備應將MA和線路描述信息 (如果車載設備可用)縮短到列車當前位置，并應通知司機。同時，考慮到對車載設備丟失可能造成不安全因素的應答器，地面將其鏈接反應描述為“常用制動”或“緊急制動”，當車載設備丟失時，可以通過制動進行防護。

3 建議方案

列控系統是由地面設備和車載設備組成的一個有機整體。針對地面設備造成的問題，認為不能僅僅靠車載設備的特殊處理解決。參考ETCS標準和CTCS的特點，建議地面設備增加以下處理，以提高系統的安全。

1．對進站信號機應答器組的鏈接反應Q_LINKREACTION，描述為“常用制動”或“緊急制動”。

鐵道部科技運 ［2010］136號，“CTCS-2級列控系統應答器應用原則 (V2.0)”規定:一般車站及區間，應答器鏈接失敗時，Q_LINKREACTION=“無反應”。鏈接信息包中，特殊車站鏈接出站信號機處有源應答組或區間應答器組，當應答器丟失后，ATP控車可能存在不安全因素時，Q_LINKREACTION=“緊急反應”。

2．區間多組應答器增加對進站信號機應答器的鏈接。該措施主要針對車載設備丟失多組應答器，造成無鏈接信息不能判斷丟失進站信號機應答器的問題。CTCS-2級列控系統區間無源應答器不提供臨時限速信息，若參考ETCS標準車載連續丟失2組應答器即刪除列車數據，將導致區間丟失2組應答器后車載設備只能以部分模式運行，極大影響了效率。因此，建議區間多組應答器［ETCS-5］包增加鏈接個數，均對進站信號機應答器進行鏈接，提高系統的安全性。

4 總結

通過對進站信號機應答器丟失防護方式的分析，結合ETCS技術規范和CTCS-2級列控系統的特點，提出地面設備增加防護的措施。該措施同樣適用于其他丟失可能存在不安全因素的應答器。

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

［2］ 中國鐵路總公司．鐵總運［2014］29號．CTCS-2級列控車載設備暫行技術規范［S］．2014．

［3］ 中華人民共和國鐵道部．科技運［2007］45號．既有線CTCS-2級列控系統車載設備技術規范(暫行)［S］．2007．