高速鐵路列控車載設備安全技術分析

趙小婷

摘要：隨著經濟和各行各業的快速發展，列控系統是主導高鐵安全運營的核心設備。列控系統的安全技術的深入研究和持續完善，對于提升高鐵的整體運營性能有直接的幫助，在提升高鐵運行速度的同時，還必須確保安全性和穩定性的技術基礎。

關鍵詞：高速鐵路;車載設備;安全技術

引言

對于高鐵系統，最基礎和核心的技術是安全技術，一旦安全技術存在問題，對于高速行駛的列車來說就是非常致命的威脅，沒有穩定運營的列控車載安全技術保障，高鐵系統就失去了存在的意義。重視列控車載設備安全系統建設，確保運行穩定性和可靠性，是人們高度關注的內容，相關研究有非常現實的意義。

1概述

CTCS-2+ATO列控系統是在CTCS-2級基礎上增加ATO功能的列控系統，實現列車自動駕駛、精確停車、自動開關車門與站臺門等功能，CTCS-2+ATO列控車載設備是在ATP車載設備基礎上新增ATO功能單元，負責按接收的CTC計劃制定控車策略，實現自動駕駛及其他附加功能;CTCS-2+ATO列控系統于2016年3月30日應用在城際鐵路，本文就CTCS-2+ATO列控車載設備在運用過程中存在的典型問題進行歸納和分析，并提出具體的對策，從而提高設備運用質量。

2存在常見問題及對策研究

2.1車載設備休眠端故障，影響換端使用

CTCS-2+ATO列控車載設備前端運行時，后端設備開機并處于休眠狀態。在運用中出現休眠時設備故障、宕機的情況，尤其是ATO設備故障時，乘務員換端按正常流程啟動設備時，無法及時發現處理，直至“預選ATO”步驟才能發現ATO設備故障，且只能通過重啟設備恢復，影響列車正點運行。針對這類問題，分析判斷為ATO軟件內部通信超時、任務資源過多以及后端受電弓電流拉弧瞬間干擾過大導致，采取了一些措施，取得較好效果。一是通過優化ATO主機休眠時的通信邏輯和處理機制，合理放寬通信時間閾值和減少運行任務資源，有效降低ATO設備故障率。二是在DMS動態監測系統增加休眠端列控車載設備運行狀態的實時監測，發生故障時實時彈窗報警。監測人員通過監測系統分析判斷休眠端故障情況后，及時聯系動車組乘務員，在換端時采取優先重啟設備恢復的方式，減少故障發現和處理時間。后續建議：因后端列控車載設備處于開機狀態休眠運行，且動車組使用后受電弓距離設備較近，不排除電流拉弧瞬間干擾過大對設備可能造成影響。建議對故障率較高的車組進行干擾測試和分析，并采用在設備柜布局屏蔽層（網）等方式減少干擾。

2.2與CCS鏈接中斷或通信質量下降，影響車-地通信

在運行中，出現與CCS鏈接時間過長、鏈接中斷和通信質量下降的問題，影響車-地通信，如CTC計劃接收延時、無法控制聯動站臺門等情況。CCS鏈接中斷涉及CCS、ISDN、無線通信接口、MT電臺等多個節點，因CTCS-2+ATO列控車載設備僅有1根天饋線，采用功分器與雙套MT電臺連接的結構，列控車載設備側分析判斷為車頂天饋線接頭進水潮濕、功分器穩定性不足以及SIM卡接觸不良導致。一是使用天饋線測試儀分別對功分器前后節點進行駐波比測試，確定問題節點為車頂天饋線或是功分器，進行相應的除水、干燥、密封和更換。二是對SIM卡接觸面進行處理，采取對SIM卡背面加厚方式確保接觸緊密不松動或更換SIM卡。后續建議：CTCS-2+ATO列控車載設備僅有1根天饋線的先天不足，導致使用功分器信道接入衰耗較大，影響通信質量。建議：1）盡快增加空口監測模塊，對通信質量和數據進行監測采集，并利用DMS動態監測網絡進行實時監測和報警;2）應設計成雙天線、與雙MT電臺組成全路雙套冗余，減少功分器造成的衰耗過大及單套故障導致的影響運用問題。

2.3ATO與車輛通信延時或失效，影響ATO控車

ATO控制列車自動駕駛時，實時輸出牽引/制動命令，車輛接收執行ATO命令，進行相應的加減速和停車。在AM模式下，車載信號系統輸出失效或車輛系統采集失效，導致車輛未執行ATO控車命令，從而導致車輛運行超出允許速度曲線、無法準確靠標停車甚至越標停車的現象。分析該現象為“ATO有效”信號突然失效會導致車輛不響應ATO輸出的牽引、制動命令。由于該信號所經過的環節較多，涉及信號、車輛多個繼電器級聯，車載信號系統輸出失效或車輛系統采集失效都有可能導致該故障的發生。因此需要信號系統和車輛系統相互配合，對該故障進行預防及處理。針對此問題，通過升級軟件進行必要的安全防護：一是根據車輛網絡（TCMS）向ATO反饋牽引/制動級位命令的邏輯，在AM模式下，ATO輸出牽引/制動命令時，增加對車輛網絡反饋的牽引/制動級位命令進行反饋檢查。當檢測到車輛未響應ATO的牽引/制動命令時，則退出AM模式并報故障。二是增加ATO進站過程速度控制功能，即ATO判斷前方停站時，在進站信號機處設定限速為80km/h，并控制列車按照限速執行。當前方車站為通過時，不限制80km/h限速。后續建議：1）建議車輛、信號系統增加對“ATO有效”信號的檢測、反饋記錄和屏幕信息顯示，“ATO有效”信號失效時，能夠及時向司機提示。2）車輛專業考慮針對“ATO有效”信號采集，增加軟件防抖措施。3）在進站停車設定限速80km/h的基礎上，再選取離停車點更近距離進行速度值設定，如在站中心設定控制動車組速度25km/h，供乘務員參考，及時掌握設備運行情況。發現超過預期速度時，及時人工介入干預，保證動車組不越標停車。

2.4與車輛制動參數不匹配影響精確停車

ATO系統需要預先配置相對應的車輛制動參數，才能據此施加準確的制動級數并停車。因不同動車組制動參數均不同，而車輛廠僅提供初始的一版通用參數，從而導致新車出廠時ATO無有效車輛制動參數配置，大大影響新車上線運用時效。后續運用車輛制動參數在動車組運行過程中呈一定趨勢的線性偏移，從而導致ATO配置制動參數與實際參數不匹配，降低停車精度。針對此問題，一是向調度所申請專用ATO調試的交路，滿足新車及運行中ATO參數不匹配的運行調試。通過對每列車進行多次ATO運行試驗，獲取精準的車輛制動參數，從而匹配ATO停車精度。以往ATO精度調試正常流程需要7天及以上，現在ATO停車精度調試則縮短至3天完成;二是定期組織對每列車停車精度數據進行統計分析，發現停車精度有偏離趨勢時，及時復核輪徑參數并對ATO參數進行相應調整。后續建議：1）信號與車輛專業隨著接口集成越多越復雜，應打破壁壘，建立合作機制。針對每列車提供精準的制動參數或建立與ATO同步進行精調的常態化工作機制。另外要定期對運行數據進行分析，發現其中變化規律和趨勢，及時做好ATO配置制動參數調整;2）ATO分析軟件中增加車輛制動參數的數據，便于統計分析制動參數與停車精度的線性規則，從而提早判斷并采取與車輛部門共同對參數進行復核修正。

結語

高鐵建設已經對國家經濟和社會的發展產生深遠的影響，作為重要的有競爭力的技術，在世界范圍內享有較高的聲譽。高鐵建設投入成本非常巨大，其實際收益也相當可觀，安全技術是確保投入得到應有回報的根本，也是確保乘客生命財產安全的直接保證。

參考文獻

[1]耿志修，李仙任.中國高速鐵路安全技術體系[J].中國鐵路，2015（12）：23-25.

[2]郜春海，唐濤，燕飛.基于CENELEC鐵路標準的列車自動防護系統車載設備研究與設計[J].鐵道學報，2016（2）：41-42.