車載設備收到應答器默認報文的處理邏輯探討

徐效寧，肖 興，趙東旭

（1.中國鐵道科學研究院集團有限公司通信信號研究所，北京 100081；2.中國鐵路北京局集團有限公司電務部，北京 100860）

默認報文是指列控中心、軌旁電子單元或有源應答器設備故障時應答器發送的報文，它以特定的報文計數器（M_MCOUNT）標識不同的故障。根據應答器組的不同類型，默認報文除[ETCS-254]包外，也可能包含停車報文。

本文通過一例中繼站應答器故障的案例，分析車載設備的反應，探討車載設備收到默認報文的處理邏輯，同時結合相關規范，對車載設備的處理邏輯提出了修改建議。

1 現場故障案例

中繼站應答器組的設置如圖1 所示，在上下行線路靠近中繼站的位置，分別設置兩組有源應答器組，每組包含兩個無源應答器和一個有源應答器。

圖1 中繼站應答器設置示意Fig.1 Balise layout of a relay station

現場某中繼站ZJ2 的有源應答器因故障，發送默認報文。當CTCS-2(簡稱C2)車載設備以FS 模式經過時，車載設備轉為部分監控（PS）模式并輸出常用制動，直到下一站有源應答器組時，才重新恢復FS 模式。CTCS-3(簡稱C3)車載設備以CTCS-2等級FS 模式經過時，限速也降為45 km/h 并輸出常用制動。現場拆除該有源應答器后，C2 車載設備或以CTCS-2 等級運行的C3 車載設備經過ZJ2 時，允許速度不再下降，也不再輸出制動。

分析故障現象，有兩個問題值得商榷。

1）中繼站兩個有源應答器里均描述了前方的臨時限速信息，當第二組有源應答器故障時，即使第一組正常接收，車載設備也將降級運行，降低了系統的可用性。

2）當現場拆除第二組的有源應答器后，車載設備反而能夠正常運行。假設ZJ2 正在發送默認報文，但由于干擾導致BTM 譯碼失敗，車載設備沒有收到默認報文，應答器組作丟失處理，將不會降級運行。如果ZJ2 丟失對于控車沒有不安全因素，那么車載設備就沒有必要對默認報文進行特殊處理。

2 相關規范描述

2.1 地面規范描述

《列控系統應答器應用原則》（TB/T 3484-2017）在5.3.7 節規定[1]，“有源應答器根據區間方向發送臨時限速信息，第一組中繼站應答器組中無源應答器發送鏈接信息、軌道區段、線路坡度、線路速度、特殊區段等反向線路數據，第二組中繼站應答組中無源應答器發送鏈接信息、軌道區段、線路坡度、線路速度、里程信息、特殊區段等正向線路數據”。同時，規范在附錄B.16 和B.17 條中繼站應答器組臨時限速[CTCS-2]包數據范圍中指出，“正線TSR 管轄范圍應從中繼站有源應答器組開始至前方車站出站口應答器（或中繼站第二個有源應答器組）再加一個防護距離，防護距離應涵蓋從防護始端應答器所在區段的線路最高允許碼降至HU碼的所有閉塞分區并延伸200 m。”

分析上述規范， ZJ1 和ZJ2 有源應答器發送的臨時限速數據終點是一致的，ZJ1 可以覆蓋ZJ2 的臨時限速信息。只有一種情況例外，即在列車越過ZJ1 未越過ZJ2 時，地面在前方設置了新的臨時限速。但這種情況可不予考慮，它和CTCS-2 級運行的列車越過出站口應答器后區間設置新臨時限速的場景一樣，應當通過規章制度保證。所以，中間站ZJ1 和ZJ2 的有源應答器可認為是互為備份的關系，能夠提高CTCS-2 級列控系統的可用性。

2.2 車載規范描述

C2 車載設備相關規范（鐵總運[2014]29 號、TB/T 3529-2018）要求主機對應答器信息執行一致性檢查, 當收到默認報文時應根據報文計數器給出相應報警提示。同時，規范還要求“在FS 模式下，當車載設備接收到與運行方向一致的[ETCS-254]包，或接收到M_MOUNT 值為0/252/253 的應答器默認報文時，應丟棄之前接收的線路數據和臨時限速信息，轉入PS 模式并輸出最大常用制動，同時提示應答器信息接收異常”[2-3]。

《CTCS-3 級列控車載設備技術規范（暫行）》（鐵運[2012]211 號）只要求主機對應答器信息執行一致性檢查，沒有規定在CTCS-2 等級FS 模式收到默認報文的特殊處理邏輯，《CTCS-3 級列控車載設備技術條件》（TB/T 3483-2017）8.4.8 節對此作了補充[4]，“車載設備收到默認報文后，應廢棄臨時限速信息，即由臨時限速引起的限速曲線SBI 突降為50 km/h，EBI 緩降為55 km/h。”

從規范分析，收到默認報文時，C2 車載設備刪除線路數據和臨時限速，C3 車載設備則只刪除臨時限速，兩者存在一定的差異。但總的來說，在中繼站應答器故障案例中，兩種車載設備的處理方式都會降低系統的可用性，沒有達到地面的預期目標。

圖2 列車實際進路和車載設備認為的進路Fig.2 The actual route of the train and the route known by the on-board equipment

3 相關規范分析

3.1 ETCS規范分析

因為ETCS-1 系統也是通過點式應答器傳輸線路數據，所以本文首先介紹ETCS 對于默認報文的處理邏輯。ETCS 系統需求規范要求車載設備對應答器信息進行一致性和有效性檢查，但沒有對默認報文的特殊處理[5]。系統的安全性由兩方面保證[6]。

第一，ETCS 地面設備按列車的實際進路向車載設備發送線路數據。如圖2 所示，不管列車所經過的進路多么復雜，線路數據總是按進路縱向延伸。在一些既有信號系統中，當地面設備不能區分側線股道編號時，ETCS-1 系統通過應答器的重定位信息給出所有進路線路數據的最限制值以保證安全[7]。

第二，當應答器丟失造成ATP 控車可能存在不安全因素時，ETCS 將這類關鍵應答器的鏈接反應設為常用或緊急制動。這樣，當車載設備檢查到該應答器組存在一致性錯誤時（包括應答器組丟失、信息接收不完整、信息錯誤、默認報文等情況），將按照鏈接反應輸出制動，導向安全側。

3.2 CTCS規范分析

1）正線收到默認報文

CTCS-2 級列控系統中，當前方車站排列側向進路時，出站口、區間以及中繼站的應答器組均發送直向的線路數據，進站應答器組才開始描述實際的側線數據。與ETCS-1 相比，CTCS-2 級列控系統的這種設計可以節省大量的有源應答器等設備，降低成本。

針對中繼站有源應答器故障的案例，因為ZJ1應答器組已經提供了臨時限速信息，并且列車直向運行，之前的區間應答器也是按直向描述。這種情況下，當第二組應答器丟失或發送默認報文，車載設備沿用既有數據控車沒有不安全因素。所以，建議當車載設備正線收到默認報文時，若在同一軌道區段已收到過臨時限速信息，則不再刪除數據降級運行。

2）側線收到默認報文

當車站辦理側向進路時，對應的軌道區段分別發送U2/U2S、UU/UUS 碼。當車載設備收到這些碼時，在UU/UUS 閉塞分區的末端設置45 km/h或80 km/h 的限速以保證安全（大號碼道岔信息有效時，限速按[CTCS-4]包取值）。

同時，車載設備在UU/UUS 區段還需要執行側線防護邏輯。C2 車載設備技術條件（TB/T 3529-2018）7.4.8 節規定，“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”。C3 車載設備技術條件（TB/T 3483-2017）8.4.9 節規定，“收到地面UU 或UUS 信號后，車載設備可保留當前閉塞分區內的線路數據（軌道區段、線路速度、坡度信息、臨時限速、鏈接信息、過分相信息）及大號碼道岔信息、公里標、站名信息”，“若車載設備在越過當前閉塞分區終點時仍未收到更新的線路數據，則轉為部分監控模式并輸出最大常用制動命令停車”。

可以看到，上述規范條文在描述上存在一定的差異，各車載設備實現時也有不同。側線防護邏輯和FS 模式對默認報文的特殊處理邏輯，共同保證了C2 車載設備或以CTCS-2 等級運行的C3 車載設備使用正確的線路數據控車[8]。所以，建議車載設備側線收到默認報文時，維持既有邏輯。

應當注意，UU/UUS 不是側線的唯一標識。當車載設備收到引導信號（HB 碼）時，地面也可能開通了側向進路。這種不能明確列車在正線的情況，車載設備在FS 模式時也應對默認報文進行處理。在進入引導模式時，有的車載設備還會再次刪除數據進行防護，在此不再展開。

另外，如果地面存在僅依賴車載設備對默認報文的反應進行防護的情況，地面設計應修改應答器的鏈接反應，使車載設備的觸發條件改為應答器信息的一致性檢查，以應對丟失的應答器可能發送默認報文的場景。

4 結論

車載設備對應答器默認報文的處理邏輯是一項安全措施，如果放寬條件應慎之又慎。通過對相關規范條文的分析，本文建議：當車載設備在正線收到默認報文時，若在同一軌道區段已收到過臨時限速信息，則不再刪除數據降級運行；其他情況則維持既有邏輯。這個方案盡可能的縮小了影響范圍，并提高CTCS-2 級列控系統的可用性，供大家探討。