永寧縣至銀川南間LKJ數據不準問題的分析及思考

劉 磊

（中國鐵路蘭州局集團有限公司工電檢測所，甘肅 蘭州 730000）

LKJ2000型監控裝置（簡稱LKJ）是我國技術人員于2000年底自主研制的適合本國國情的第三代中國列控設備，2001年開始在全路批量裝車使用，目前已經成為機車、部分動車組上必不可少的設備，其主要功能是防止列車冒進信號、運行超速和輔助機車（動車組）司機提高操縱能力。LKJ采用將運行全程所需要的全部線路基礎數據提前換裝上車，存儲在機車（動車組）上的LKJ車載主機中的工作方式監控列車運行。LKJ基礎數據是指納入鐵路局《列車運行圖技術資料》中的線路、信號、接觸網、站場等設備、設施基礎線路數據，以及車站接發車經由股道、開車對標距離特殊地點、機車（動車組）擔當區段等基礎運行組織數據，它是LKJ實現控制功能的基礎，其準確性是監控列車安全運行的前提和保障。

1 問題描述及處理經過

2020年以來機務部門多次反饋定銀線永寧縣至銀川南間下行方向銀川南站接近信號機JST至進站信號機ST間的LKJ數據不準，司機經常在銀川南進站信號機ST處手動調整車位。收到反饋信息后電務段通過對該區段運行的多臺機車的LKJ運行記錄數據進行分析發現，每次機車運行到銀川南進站信號機ST處時司機都會進行車位對中操作，而且每次進行車位對中操作后車位調整的距離不一樣。隨后電務段派人到現場實地進行LKJ數據的復核、測量，經現場實地測量發現銀川南站接近信號機JST至進站信號機ST間的LKJ數據存在誤差，對相關的LKJ數據進行了修正。經修正的LKJ數據換裝上車后，仍然有司機反饋銀川南站接近信號機JST至進站信號機ST間的LKJ數據不準，通過LMD系統和LKJ質量分析軟件對該區段運行的多臺機車的LKJ運行記錄數據進行跟蹤分析發現，機車每次運行到銀川南進站信號機ST處時司機都會進行車位對中操作，而且每次車位調整的距離不一樣，由于該區段運行的機車有HXD3D、SS7C、HXD2等多種車型，而且LKJ運行記錄數據中沒有空轉、輪滑的記錄，因此可以排除是由于機車的空轉、輪滑、輪徑等原因造成的車位不準，應該是其他方面的原因造成的車位不準。后續通過對該區段運行的多臺HXD3D、SS7C、HXD2等機車的全程LKJ運行記錄數據進行逐條分析發現，在定銀線（定邊至銀川南）區間LKJ運行記錄數據中存在LKJ過機丟失率現象，過機丟失率達55%，定邊至銀川南間下行方向除了永寧縣至銀川南區間外，其他的區間當機車越過預告信號機時均會出現過機不校的記錄，當機車越過2預告信號機時均會出現過機校正的記錄，但當機車運行在永寧縣至銀川南區間越過銀川南站預告信號機時未出現過機不校的記錄，當機車越過銀川南站2預告信號機時也未出現過機校正的記錄，如圖1、圖2所示。通過查看LKJ基礎數據源文件發現，定銀線定邊至銀川南區間下行方向除了永寧縣至銀川南區間外，其他的信號機的信號制式均為標準UM71下行，永寧縣至銀川南下行區間銀川南站的預告信號機、2預告信號機的信號制式為標準UM71下行，而銀川南站的進站信號機的信號制式卻為標準UM71上行，如圖3所示。通過查看機車信號記錄數據發現，定銀線定邊至銀川南間下行方向除了永寧縣至銀川南區間外，其他的區間機車信號接收到載頻均為下行載頻，當機車越過銀川南站的預告信號機后機車信號接收到的載頻為上行載頻，頻率為2 600Hz，如圖4所示。

圖1 永寧縣至銀川南以外其他區間的過機校正記錄情況

圖2 永寧縣至銀川南區間的過機校正記錄情況（未出現）

圖3 LKJ基礎數據源文件中銀川南站預告、2預告、進站信號機的設置情況

圖4 機車信號記錄數據中機車越過銀川南站預告信號機后的數據記錄情況

對比LKJ基礎數據源文件與機車信號記錄數據中銀川南站預告信號機、2預告信號機的信號制式設置情況與機車信號接收到的載頻信息，發現兩者的數據不一致。由此判斷造成銀川南站接近信號機JST至進站信號機ST間的LKJ數據不準的原因為LKJ基礎數據源文件中永寧縣至銀川南下行方向銀川南站的預告信號機、2預告信號機的信號制式設置與現場實際對應的軌道電路制式不一致，導致LKJ在銀川南站的2預告信號機處不能進行自動過機校正對產生的誤差距離進行消除，從而產生了LKJ數據不準的問題發生。將LKJ基礎數據源文件中對銀川南站下行方向的預告信號機、2預告信號機的信號制式修改為標準UM71上行之后，數據換裝上車之后對該區段運行的多臺機車的LKJ運行記錄數據進行了跟蹤分析，發現永寧縣至銀川南區間下行方向的LKJ運行記錄數據中，銀川南站的預告信號機處出現過機不校的記錄，銀川南站的2預告信號機處出現過機校正的記錄，如圖5所示。銀川南站接近信號機JST至進站信號機ST間LKJ數據不準的問題得到了徹底的解決。

圖5 永寧縣至銀川南區間的過機校正記錄情況（出現）

2 原因分析

所謂LKJ的過機校正功能是LKJ為修正設備定位誤差，實現LKJ車載基礎數據源文件中的信號機位置坐標與現場實際信號機位置相匹配的過程。LKJ地面信息處理插件實時從機車信號感應器上取得地面軌道電路信號，經過電氣隔離后進行調整放大，然后經數字信號處理器（DSP）對各種制式的信號進行數字濾波及分析處理，產生地面軌道電路信息，LKJ地面信息處理插件軟件實時對接收的地面軌道電路信息進行判斷，檢測是否過軌道電路絕緣節，一旦檢測到過軌道電路絕緣節，立即向監控記錄插件發送絕緣節信號，供LKJ基本控制軟件對LKJ距離進行修正。

LKJ判別過軌道電路絕緣節的方式有2種。

（1）用頻率判別過節的過程。根據行駛路線的機車信號制式采用不同的濾波器，再經過算法處理獲得一個直流信號，根據由2個調制信號得到的直流信號的交替變化作為頻率變化的判據，并據此發出過節信號。

（2）用信號幅值判別過節的過程。根據信號幅值的變化來判斷是否過絕緣分區。在理想情況下，在一段分區隨著機車的走行，機車信號幅度在逐漸上升，而在跨越絕緣分區時其信號幅度應產生明顯的跌落，即此時應有一個過節信號產生。

在實際應用過程中，由于機車信號的調制頻率較為穩定，錯誤較少，而機車信號的幅度則表現很不穩定，在區間內會產生較大的變化，持續時間較長，容易產生誤校正的情況，因此實際應用過程中主要以頻率作為判別過軌道電路絕緣節的判據。

LKJ只有在判斷接收到的軌道信號的載頻幅值合法時才能夠進行過機校正。UM71/ZPW2000制式軌道信號的載頻幅值的合法性判斷如下。

（1）接收到的軌道信號載頻的上/下行符合LKJ地面數據的上/下行。即標準UM71下行只識別1 700 Hz和2 300 Hz，否則判為載頻非法；標準UM71上行只識別2 000 Hz和2 600 Hz，否則判為載頻非法。

（2）軌道信號中最大的載頻分量幅值超過另外3種載頻幅值之和的2倍以上才判為載頻合法，否則判為無載頻。

永寧縣至銀川南間為單線提速半自動閉塞區段，區間設置雙接近區段，所謂提速半自動閉塞區段是為滿足列車最高運行速度160 km/h及其以下的運營需求，在半自動閉塞基礎上，將半自動閉塞預告信號機改為接近信號機，并在進站信號機外方設置兩段接近區段，稱為第一接近區段和第二接近區段，在第一接近區段和第二接近區段的分界處，設接近信號機，在第一接近區段入口100 m處，設置機車信號接通標，并調整相應的信號顯示方案。在LKJ基礎數據源文件中，提速半自動閉塞區段的預告信號機位置為機車信號上碼點的位置，2預告信號機位置為接近信號機的位置，如圖6所示。

圖6 提速半自動閉塞區段預告、2預告的設置示意圖

LKJ基礎數據源文件中信號機的信號制式對應信號機前方區段軌道電路制式，標準UM71信號制式與“信號機和軌道電路分布表”軌道電路制式對應關系表見表1，LKJ基礎數據源文件中在提速半自動閉塞區段的2預告信號機處設置過機校正，使LKJ數據中的信號機位置坐標與現場實際信號機的位置相匹配，如果LKJ在提速半自動閉塞區段的2預告信號機處不進行過機校正，由于LKJ在運行過程中產生的速度采集誤差、空轉、輪滑，就會造成LKJ數據不準的問題發生。

表1 信號制式與“信號機和軌道電路分布表”軌道電路制式對應關系表

一般情況下當列車向下行方向運行時，地面發碼設備發送下行載頻（1 700 Hz或2 300 Hz），機車接收到的機車信號也為下行載頻（1 700 Hz或2 300 Hz），列車向上行方向運行時，地面發碼設備發送上行載頻（2 000 Hz或2 600 Hz），機車接收到的機車信號也為上行載頻（2 000 Hz或2 600 Hz），定銀線為單線提速半自動閉塞區段，永寧縣至銀川南為下行方向，對應的銀川南站的進站信號機為ST，銀川南間站的接近區段ST1JG、ST2JG卻發送上行載頻（2 000 Hz或2 600 Hz），銀川南至永寧縣為上行方向，對應的永寧縣站的進站信號機為S，永寧縣站的接近區段S1JG、S2JG也發送上行載頻（2 000 Hz或2 600 Hz），因此銀川南至永寧縣區間兩端的接近區段均發送上行載頻（2 000 Hz或2 600 Hz），如圖7、圖8所示。正是由于銀川南站的接近區段ST1JG、ST2JG地面發碼設備發送上行載頻，而在LKJ基礎數據源文件中銀川南站的預告信號機、2預告信號機的信號制式卻設置為標準UM71下行，地面設備發送的載頻信息與LKJ基礎數據源文件中設置的信號機的信號制式對應的載頻信息不一致，造成LKJ在銀川南站的2預告信號機處不能進行自動過機校正及時消除運行過程中產生的距離誤差，從而導致銀川南站接近信號機JST至進站信號機ST間LKJ數據不準的問題發生。

圖7 銀川南站

圖8 永寧縣站

3 結束語

通過對這起LKJ數據不準問題的具體分析可知，造成兩架信號機間LKJ數據不準的原因，除了常見的信號機位置公里標、半自動閉塞接近區段上碼點位置公里標和信號機間的距離測量不準外，還有可能和地面軌道電路的載頻設置有關，在今后碰到兩架信號機間LKJ數據不準的問題時，首先應該利用LMD系統或者LKJ質量分析軟件對相關運行區段的LKJ運行記錄數據進行分析，分析過程中應該注意相關運行區段內是否存在LKJ過機丟失率現象，如果存在過機丟失率時，首先應該分析過機丟失率產生的具體原因，然后結合LKJ基礎數據源文件和機車信號記錄數據進行聯合分析。如果不存在過機丟失率時，結合LKJ基礎數據源文件進行聯合分析，必要時再派人到現場實地進行相關數據的復核測量，最后進行資料匯總分析，分析問題產生的原因，提出解決問題的具體措施和辦法，整改完成后派人進行添乘，在機車上進行打點復核，對相關的數據復核記錄數據和后續的LKJ運行記錄數據進行跟蹤分析，以保證LKJ數據不準的問題能夠得到徹底解決。在日常的LKJ運行記錄數據分析過程中對存在LKJ過機丟失率現象的運行區段要重點進行盯控，分析LKJ過機丟失率產生的具體原因，當相關區段發生站改施工、區間自閉改造施工時要注意原來的LKJ過機丟失率是否發生變化，當LKJ過機丟失率發生變化時要分析具體的原因，當新線開通或機車交路延長時，要對首趟機車的LKJ運行記錄數據進行全程分析，重點關注機車運行過程中是否存在過機不校、車位對中、LKJ過機丟失率等記錄，如果存在上述記錄數據時，分析產生問題的具體原因，同時也提示我們今后要加強對施工單位數據提報人員的培訓，使他們認識到電務類LKJ數據中“中心頻率”一欄內容的重要性，要求施工單位在提報電務類LKJ基礎數據資料時，對于信號機和軌道電路分布表（LKJ數-14）中“中心頻率”一欄內容的填寫要格外注意，必須要按照現場實際載頻設置的情況進行數據資料的提報，特別是在樞紐地區、多線交匯的車站和一些復雜站場，有時候存在一些特殊的發碼電路的設計，不能簡單地認為所有的下行方向地面發碼設備只會發送下行載頻（1 700 Hz或2 300 Hz），上行方向地面發碼設備只發送上行載頻（2 000 Hz或2 600 Hz），要根據設計圖紙中標明的載頻設置情況如實進行載頻填寫，保證提報的電務類LKJ基礎數據資料中的“中心頻率”與現場實際設置的載頻情況一致，從數據提報的源頭上保證提報的載頻數據的準確性，杜絕類似的由于LKJ基礎數據源文件中的信號機的信號制式與現場實際對應的軌道電路載頻不一致而導致的LKJ數據不準的問題發生。