動車組掉碼問題分析

劉亞希 盧迎飛 陳聰

裝備CTCS-2級列控車載設備的動車組在某些車站側向停車時，會發生因股道掉碼輸出緊急制動的情況，對運輸秩序造成一定影響。本文就低頻25.7 Hz轉頻碼設置不合理導致動車組進入股道后掉碼的問題進行分析，并提出了解決方案及相關思考。

1 問題描述

A站為新建站，下行咽喉有2個方向，上行咽喉有4個方向，站內軌道電路發碼為列控中心控制編碼。A站站場圖如圖1所示，其中每個股道都是由G1和G2兩個不同載頻的區段構成。

自Z方向開通以來，當動車組由Z方向經S進站信號機在A站6G停車時，總是出現HU碼掉碼，ATP輸出緊急制動停車的情況，而同一天從Y方向經SC信號機進入6G停車的動車組，卻沒有出現掉碼停車現象。

利用信號集中監測及DMS運行交路回放得知，動車組在Z方向區間接收碼序正常，當A站排列S-X6的6G接車進路后，動車組越過S信號機，經過岔區進入6G2（圖1黑色加粗進路），動車組先接收2 s低頻為25.7 Hz的轉頻碼后，再正常接收HU碼，當動車組運行至6G1后，就發生因HU碼掉碼輸出緊急制動停車的情況。

2 原因分析

當出現掉碼問題后，一般先排查是否是特殊運營場景；然后根據動車組運行交路，檢查地面發碼設備是否正常，重點排查地面設備電氣特性是否滿足動車組運行要求；最后排查車載接收天線及譯碼設備是否正常，車載ATP能否正常接收軌道電路發送的信息。利用“天窗”時間排查如下。

1）動車組運行情況。Z方向上行區間載頻為下行載頻，動車組在區間按追蹤碼序正常運行。A站S-X6接車進路建立后，整條進路發JC碼。當動車組壓入6G2時，列控中心控制6G2先發送2 s載頻為2 000-1 Hz，低頻為25.7 Hz的轉頻碼，動車組收到后自動將載頻切換至上行載頻，2 s后列控中心控制6G2發送載頻為2 000-1 Hz，低頻為26.8 Hz的HU碼，此時動車組收到HU碼，列車繼續運行壓入6G1時，即發生HU碼掉碼，動車組輸出緊急制動停車。

圖1 A站站場示意圖

以上運營場景的特殊性在于：①區間上、下行載頻布置特殊，由于A站Z方向、Y方向區間為四線并行段，為避免鄰線干擾，將Z方向的區間載頻上、下行互換布置（上行采用下行載頻，下行采用上行載頻）；②動車組壓入股道后先發送2 s低頻為25.7 Hz的轉頻碼，再正常發送HU碼。

2）現場測試情況。利用“天窗”時間排列S-X6的接車進路，當模擬占用6G2后，現場測得2 s左右的25.7 Hz轉頻碼，然后是26.8 Hz的HU碼，且入口電流在600 mA左右，模擬占用6G1，測得入口電流為630 mA左右，均符合機車信號工作條件。

3）列控車載設備情況。對列控車載設備的MID數據、SAM數據進行分析，發現列控車載設備接收軌道電路信息正常，車載機車信號顯示正常。

4）對比分析。自Y方向來的動車組，經SC-X6的接車進路在6G停車時未發生掉碼現象。與機務段溝通后，發現此線路上運行的僅有一對動車組，運行交路為交替運行（一天從Z方向進6G停車，另一天從Y方向進6G停車），且從Z方向進6G停車的動車組每次均出現掉碼現象，所以可以排除是動車組車載問題。對比分析這2條運行交路，發現唯一區別是動車組自Z方向S口進6G停車時，列控中心控制6G2先發送2 s的25.7 Hz轉頻碼，后正常發26.8 Hz的HU碼，動車組自Y方向SC口進6G后停車，列控中心不發送25.7 Hz轉頻碼。

通過以上4點排查內容，發現掉碼原因與低頻碼25.7 Hz的設置有關，根據《機車信號車載系統設備》（TB/T 3287—2013）第4.12.3條“地面提供載頻切換信息碼時（信息碼的時間不應小于2 s），設備應自動實現載頻鎖定或切換”，其功能應符合表1中的規定。

表1 載頻切換信息碼使用規定

由圖1和 表1可知，A站6G2載頻為2 000-1 Hz，6G1載頻為2 600-1 Hz，動車組進站運行至6G2后，列控車載設備收到2 s 25.7 Hz的轉頻碼，將車載設備接收載頻鎖定在2 000 Hz，造成動車組在運行至6G1時無法接收載頻為2 600 Hz的HU碼，從而導致HU碼掉碼，動車組觸發緊急制動停車。

3 解決方案

A站站場情況復雜，存在3個方向。當從X方向或Z方向正向運行至A站站內停車時，由于X方向（X信號機）和Z方向（S信號機）外方區段是下行載頻，只要進入A站具有上行載頻的股道（ⅠG、4G、6G），便會在壓入股道后收到2 s的25.7 Hz轉頻碼。由于ⅠG和4G載頻為2 600-2 Hz/2 000-2 Hz，因此當列車壓入ⅠG或4G時，會收到2 s的載頻為2 600-2 Hz/2 000-2 Hz，低頻為25.7 Hz的轉頻碼，由表1可知，此時列車可接收2 000 Hz和2 600 Hz 2種載頻的信號，所以ⅠG和4G不會出現列車掉碼的現象，而6G由于“-1”載頻的設計，列車壓入6G2后也會發生掉碼；當動車組從X方向或Z方向反向運行進入A站站內停車時，由于X方向（XN信號機）和Z方向（SN信號機）外方區段為上行載頻，只要進入A站發送下行載頻的股道（ⅡG、3G、5G），便會在壓入股道后收到2 s的25.7 Hz轉頻碼。同樣的，ⅡG和3G不會出現掉碼問題，而5G因為“-1”載頻的設計也會存在動車組掉碼問題。

對于發車進路而言，當發車進路建立后，在進路的最后一個無岔區段發送25.7 Hz的轉頻碼，由于最后無岔區段載頻均為“-2”的載頻，所以動車組能接收2種載頻的信號，不會造成動車組掉碼。

根據上述分析，提出以下2種解決方案。

1）由于該線是設計時速160 km，預留時速為200 km的客貨共用準高速鐵路，各站均設有車站列控中心，區間及站內均采用客專ZPW-2000系列軌道電路，按照《列控中心技術規范》的相關規定，修改列控中心軟件，取消25.7 Hz轉頻碼，按LKJ要求人工扳閘切換載頻。

2）調整股道載頻的設置，避免載頻設置為1 700-1 Hz、2 000-1 Hz、2 300-1 Hz、2 600-1 Hz。

由于A站的6個股道處于并行狀態，對于第2種解決方案而言，如果各股道載頻不進行錯頻設計，無法避免鄰線干擾問題；另外，調整各股道載頻既需對ZPW-2000軌道電路相關設置進行修改，又需要對列控中心軟件進行修改，整體風險較大。最終確定按照方案一修改A站列控中心軟件，接發車時不再發送25.7 Hz轉頻碼。

列控中心軟件修改后，后續動車組運行未再發生掉碼現象。改造后，動車組司機需要在列車進入岔區機車信號顯示白燈無碼后，手動選擇上、下行載頻。

4 相關思考

該起故障是典型的設計缺陷問題，涉及動車組車載設備、地面設備，以及車地結合部。由于現場存在維護人員懂車載設備的不懂地面設備，懂地面設備的不懂車載設備的情況，按照常規分析，地面設備和車載設備各自分析得出的結果均正常，但掉碼發生一定是有原因的。本次故障的分析過程值得深入思考。

1）應加強對動車組異常信息的分析處置，特別是對車載、地面設備均正常，但存在原因不明的異常信息等情況的分析。為了徹底查明A站6G掉碼的原因，先后調閱了列控車載設備的MID數據、SAM數據、DMS數據、信號集中監測數據、列控中心維護終端數據，以及ZPW-2000R軌道電路維護終端數據等，對動車組的實際接收碼序、實際走行距離及地面設備發碼的時機、低頻、載頻等進行了確認，排查確認地面設備發碼條件，從而發現問題，解決問題。

2）加強車地異常信息的聯合分析。以往動車組出現異常報警信息或故障后，列控系統的車地設備維護部門、廠家都是只對各自的設備進行分析處置，缺乏綜合分析。只有聯合地面與車載設備廠家、電務段地面與車載設備技術部門、現場維修車間等進行全面分析，加強溝通協調，才能真正查明異常原因。

3）加強工程設計、建設的源頭控制。在施工建設初期的技術方案審查中，應高度重視列控中心發碼邏輯、軌道電路發碼制式、室外軌道電路載頻布置等技術條件的選擇。在設計初期規避可能出現的問題，真正實現源頭的隱患控制。