分相區內應答器安裝方式分析

李長青，郭 勝

（中國鐵路上海局集團有限公司合肥電務段，合肥 230011）

根據《列控系統應答器應用技術條件》（TB/T 3484-2017），分相區內不宜設置應答器組，但是受施工條件、線路環境等客觀因素的影響，部分應答器安裝在電力分相區內，受此影響，動車組多次在分相區內發生應答器信息丟失問題。本文主要探討分相區內無源應答器丟失可能的原因，重點分析應答器安裝方式及外部環境對應答器接收、發送性能的影響。

1 問題提出

自2020年1月以來，合福高鐵線某區間反向區間應答器組（FQ）無源應答器信息頻繁丟失報警，據統計2020年1月至2021年1月該應答器信息丟失報警多達18次。每次發生應答器信息丟失后，上道檢查測試均未發現異常。

合福高鐵線在中國列車運行控制系統3級（Chinese Train Control System，CTCS-3）完全模式下丟失區間無源應答器時，不影響正常行車，但產生的報警信息隨時可能成為影響設備正常使用的關鍵因素，因此筆者思考從應答器安裝環境、安裝方式等方面進行分析研究，著力解決分相區內應答器常發生的應答器信息丟失問題。

2 原因分析及對策實施

2.1 原因分析

通常經分析研究可能導致分相區內應答器丟失的主要原因有：一是不同型號車載天線發送的信號強度差異對應答器的觸發能力不同；二是應答器外界環境不佳，不滿足應答器周邊環境無金屬空間的環境要求；三是應答器安裝方式不是最優安裝高度、應答器中心與兩鋼軌內側距離不均勻；四是應答器周圍環境存在應答器工作頻譜相近頻率的干擾信號；五是應答器安裝角度偏差超標，不符合安裝工藝標準要求；六是應答器自身特性不良，在列車經過其附近上方時，應答器工作異常。

統計梳理合福線發生的應答器信息丟失報警問題信息，經發現2020年1月至2021年1月期間該應答器丟失時的列車自動保護（Automatic Train Protection ，ATP）為同一型號，但是考慮到該FQ應答器組中另一個應答器未發生過丟失的現象，兩個應答器相差5 m，因此分析排除應答器外界存在干擾信號、ATP特性不匹配、應答器不滿足無金屬空間的環境要求等因素影響。

通過管內應答器設置分布數據分析，管內其他處于分相區內的34組應答器，從運營起均未發生應答器丟失的情況。分析合福高鐵區間FQ無源應答器頻繁丟失，考慮可能的原因為應答器處于分相區內，列車過分相時受電弓和高壓饋線離線瞬間產生干擾頻譜，對車載設備、應答器上下行鏈路信號質量產生影響，再加上該應答器安裝方式不當等不利因素，導致列車在經過該分相區內的應答器時，不能正常接收解碼應答器信息。

2.2 對策實施

針對應答器上道時間長可能造成應答器性能下降的影響，現場組織對該應答器進行更換，丟失頻率有所降低，但是問題未得到根本有效解決。因此，重點從優化應答器安裝方式方面進行研究。

根據《應答器安裝角度偏差對傳輸性能的影響研究》及《應答器傳輸系統技術條件》（TB/T 3485-2017）中對應答器安裝的橫向誤差和角度誤差有嚴格要求，應答器安裝傾斜角、俯仰角越大，應答器的有效作用距離越小，因此現場測試應答器安裝角度偏差是否達標顯得尤為重要。

2.2.1 研究應答器安裝角度偏差對應答器傳輸性能的影響

應答器安裝時的角度偏差影響射頻能量信號的接收和上行鏈路信號的發送，因此有必要分析應答器角度偏差對其傳輸性能的影響。根據應答器安裝技術標準，應答器安裝應滿足傾斜角在(±2°)范圍內，俯仰角在(±5°)范圍內，側轉角(±10°)范圍內時，才能滿足應答器性能要求，如圖1、2、3所示。

圖1 相對于Y軸， 應答器允許傾斜角度為±2°Fig.1 Relative to the Y axis, the balise is allowed to tilt at an angle of ±2°

通過測試、計算發現，該應答器安裝角度均在指標范圍內，可以排除應答器安裝角度偏差對應答器傳輸性能的影響。

圖2 相對于X軸， 應答器允許俯仰角度偏差±5°Fig.2 Relative to the X axis, a pitch angle deviation of ±5° is allowed for balise installation

圖3 相對于Z軸，應答器允許側轉角度偏差±10°Fig.3 Relative to the Z axis, a yawing angle deviation of ±10°is allowed for balise installation

2.2.2 研究應答器安裝高度對應答器傳輸性能的影響

根據應答器安裝技術規范，應答器距離鋼軌頂部應為93～150 mm，應答器中心與兩鋼軌內側的距離允許的誤差717.5±15 mm，其中應答器距軌面的高度應以應答器側面的電氣中心十字標記為準。應答器安裝高度的不同或應答器中心與兩鋼軌內側距離不均勻，對射頻能量信號的接收和上行鏈路信號的發送可能存在一定影響。

通過調整應答器安裝高度及應答器中心與兩鋼軌內側距離從而改變應答器與車載天線間的距離，可以達到降低干擾影響，提高應答器接收、發送信號質量。

如圖4所示，現場實測該應答器安裝高度Zb約等于135 mm，并不是應答器最優安裝高度，嘗試將應答器安裝高度Zb減少20 mm，即抬高應答器，使應答器安裝高度Zb達到115 mm。

測量應答器中心與兩鋼軌內側距離基本均勻。

通過上述試驗發現，將應答器安裝高度Zb值減少20 mm后，經過兩個月列車驗證，應答器未發生丟失現象。

圖4 應答器安裝示意Fig.4 Diagram of balise installation

3 結論

本文對分相區內應答器安裝方式進行研究，總結應答器安裝方式的特點，并建議優化施工工藝標準，在新線驗收中就能確保應答器安裝到位，特別是分相區內應答器，安裝方式必須最優化，降低應答器各傾斜角度，在范圍內抬高應答器安裝高度，要充分考慮到列車過分相時受電弓和高壓饋線離線瞬間產生的干擾頻譜可能對車載設備與應答器的A接口的接收或發送特性產生影響。

為從根本上解決分相區內應答器丟失問題，優化應答器工作環境、提高應答器運用質量，應答器應避免設置在分相區內。在設計、施工配合及驗收階段做好銜接，發現存在類似問題及時做好整改，完善提高應答器運用質量，確保行車安全。