基于车-地数据联合分析的三起列车制动原因及对策.pdf

104T技术交流ECHNOLOGICAL EXCHANGE基于车-地数据联合分析的三起列车制动原因及对策吴敬华，冯 飞（中国铁路上海铁路局集团有限公司徐州电务段，江苏徐州 221000）摘要：根据列车实际运行情况，对制动原因进行分类分析，发现车地间信息不兼容造成的制动原因分析较复杂，需要分析的数据较多。选取 3 个典型案例，从地面和车载数据分析入手查找制动原因，并提出解决对策，对设备维护具有一定的借鉴或者参考价值。关键词：列控系统；列车制动；应答器报文；数据分析中图分类号：U284.48 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)07-0104-06Three Train Braking Reasons and Countermeasures Based onJoint Analysis of Train-ground DataWu Jinghua,Feng Fei(Xuzhou Signaling&Communication Depot,China Railway Shanghai Group Co.,Ltd.,Xuzhou 221000,China)Abstract:According to the condition of actual train operation,the braking causes are classified and analyzed,and it is found that the analysis of braking causes caused by the incompatibility of information between the train and the ground is more complex and requires more data to be analyzed.This paper selects three typical cases to fi nd out the causes of braking from the ground and vehicle data analysis,and puts forward solutions,which has certain reference value for equipment maintenance.Keywords:train control system;train braking;balise message;data analysisDOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2023.07.019收稿日期：2023-01-17；修回日期：2023-07-07第一作者：吴敬华（1977），男，工程师，本科，主要研究方向：地面信号设备管理，邮箱：ff 。高速铁路的快速发展和新技术的不断涌出，势必会带来多种列控车载设备和列控地面设备信息交互，虽然其中各设备都可以满足其自身规范设计和客观要求，但是从实际运行情况来看，还是会经常出现列车制动甚至停车的场景。为此选取 3 起较为典型的列车制动问题，利用车-地数据联合进行分析，旨在为维护人员处理此类问题时提供帮助。1列控系统概况列控系统由列控地面设备和列控车载设备组成，列车根据应答器、ZPW-轨道电路、RBC 等地面设备提供的线路数据、临时限速等信息，结合列车本身的信息，综合计算生成列车目标-距离控制模式曲线，并实时与列车实际运行速度进行比校，确保行车安全。列控地面设备和列控车载设备都需要满足铁总的标准规范，以及设备的技术规范。铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年7月，第20卷第7期105技术交流TECHNOLOGICAL EXCHANGE2制动原因分类通过梳理目前管内发生的列车制动问题，主要分为 3 类原因造成：一是由于无线超时造成制动-，二是由于应答器故障造成制动，三是由于车地系统间信息不匹配造成制动。无线超时类制动原因往往需要分析三接口信息，而且大部分都是由于通信干扰或者列车单电台造成，此类制动一定是有数据不满足规范或者不满足客观需求；应答器故障类制动原因通过列控车载动态监测系统（DMS）进行分析即可，应答器故障在 DMS 上都会有相应的报警信息。相比前两类制动，车地系统间信息不匹配造成制动需要分析的内容更多，不仅需要分析地面设备数据和车载数据是否符合规范，有时还需要分析车载设备内在的处理逻辑。如果只依靠地面或者车载单方面进行处理，制动原因不易查清，处理过程也更加复杂。3车地系统联合分析案例一3.1故障概况G（S）经盐通下行线正方向运行至国道村线路所通过，K 级间切换点处允许速度由 km/h 抬升至 km/h 约 s 后突降至 km/h 左右。3.2数据分析3.2.1列控地面数据分析由于速度发生变化，首先通过列控回放，地面的码序一直保持未发生突变。然后查看列控工程数据表中的线路速度信息表，可以看出 K+至K+的速度描述都是 km/h，接着查看最近相关应答器-报文数据，ETCS-包中速度描述是 km/h，满足工程数据表描述要求。查看-应答器报文数据，ETCS-包中距离 CTCS-3（简称 C）转 CTCS-2（简称 C）等级转换的 m，正是 C 转 C 的等级转换执行点。综上分析，地面码序和应答器报文都正常。3.2.2列控车载数据分析分析车载 JRU 数据，收到应答器-包含等级转预告信息，预告前方距离等级转换点 m，如图 所示。列车在经过-应答器后，速度抬升至 km/h，随后当列车越过等级转换执行应答器-后转入 C 等级，C 允许速度 km/h。车载解析的应答器数据和码序都正常。3.3原因分析及解决对策通过车-地数据综合分析可知，地面描述的数据和车载解析的数据两者一致，而且地面数据描述也正确，那么引起速度变化的原因需要从车载逻辑入手。经与车载厂家联系确认，由于 S 车载设备只能依据 组最近相关应答器组去定位等级转换点位置，当等级转换预告应答器编号不在 组内时，等级转换点的 C 允许速度会变为无效值。查看应答器位置表发现，等级转换预告点（应图车载收到的等级预告信息Fig.1 Diagram of class pre-notice information received by the vehicleNo.7吴敬华，冯飞：基于车-地数据联合分析的三起列车制动原因及对策106T技术交流ECHNOLOGICAL EXCHANGE答器-）至等级执行点（应答器-）之间链接的应答器有：-、-、-、-、-、-、-、-，所以当列车运行至-应答器后，列车还未行至等级执行点，会导致 C 允许速度变为无效，列车速度重新抬升至 km/h，后来经过等级执行点后，速度又降到 km/h，如图 所示。所以出现速度突变的原因是由于车载逻辑导致，提出以下解决方案。图速度抬升Fig.2 Schematic diagram of speed riseDWYG-QDWQDWZJZJ-DW-ZX-超过第八组，速度抬升方案一：后续对列车车载设备进行升级。方案二：修改地面数据适应车载逻辑。为尽快消除速度突变的影响，车载设备升级涉及全国范围，短时间难以完成。所以决定通过修改地面应答器数据进行解决，在原有的-中增加等级转换预告信息，这样等级预告点至执行点之间的应答器组数量满足车载逻辑要求。4车地系统联合分析案例二4.1故障概况G 次，列车以 C 完全模式经徐盐客专上行正向运行，圩洋线路所通过，路径始端 TS 信号机到终端信号机 TXLF 的进路（TS-TXLF），列车经过信号机 TXLF 后，列车的允许速度由 km/h 突降至 km/h，列车触发 EB 制动停车。4.2数据分析4.2.1列控车载数据分析查看列车数据发现，列车通过圩洋线路所 TXLF列车允许速度由 km/h 突降至 km/h，车载收到应答器-（TS 应答器）描述的坡度数据与应答器-（TXLF 应答器）描述的后续坡度数据存在差异，-描述的后续坡度为下坡，且坡度较大，ATP 在 TSM 区为了对列车进行有效防护，计算速度曲线，降低此时的允许速度。4.2.2列控地面数据分析查看应答器报文中坡度数据，-（BTS）描述的是徐盐正线的坡度信息，460 m 的-3下坡，235 m 的-20下坡，1 165 m 的 8 上坡。从 BTS 出发到 BTXLF 共 m，处于 的上坡中，但是经过 BTXLF 后，坡度信息进行了更新，BTXLF 描述的是青盐线正线的坡度信息，336 m 的-20下坡，512 m 的-11下坡，与之前收到的坡度信息变化较大，如图 所示。图BTS和BTXLF应答器坡度信息对比Fig.3 Comparison of slope information between Balise BTS and BTXLF m-m-m-m-应答器报文的坡度数据-应答器报文的坡度数据-m m-m+m-m-m铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年7月107技术交流TECHNOLOGICAL EXCHANGE4.3原因分析及解决对策综上分析，地面应答器 BTS 和 BTXLF 描述的坡度信息都是各自正线的坡度信息，符合技术规范。但是列车没有办法区分，列车通过计算发现两者描述的坡度上下坡度相差较大，为了保证运行安全，引发制动，提出以下解决方案。方案一：参照列控系统应答器应用技术条件（Q/CR-）.：当不同进路坡度上下坡度不同且坡度相差较大时，坡度数据可在有源应答器中描述。删除圩洋线路所 BTS 无源应答器中的接车坡度数据，由有源应答器根据实际进路情况发送相应坡度数据，可确保去往徐盐和连盐方向的坡度数据与线路实际一致，此方案描述的坡度最为准确。方案二：修改 BTS 的正向接车坡度，由原描述徐盐方向改为描述连盐、徐盐两个方向较为不利的坡度，可保证去往连盐方向先后经过的 BTS 和TXLF 两应答器时没有明显的坡度突变。另外防止收到 BTS 出现坡度突变，同时修改 BTS 外方的最近 Q 应答器组 B 中的正向坡度。修改有源应答器中报文数据，涉及列控中心编制软件、软件验证、仿真试验等环节，耽误时间较久。同时从安全角度出发，方案一和方案二的安全性相差不多，方案二实施也较简单，综合考虑最终采用方案二。5车地系统联合分析案例三5.1故障概况G 列车圩洋线路所通过时因 ATP 限速曲线突降导致触发最大常用制动。5.2数据分析5.2.1列控地面数据分析首先选取一周内不同车次、同一交路的运行情况进行统计，通过统计发现，发生制动都是 H车型。其余的列车（T/S）没有发现该情况，初步判断和 H 车载逻辑有关。其次通过回放，地面信号开放正常，且地面码序发送正常，未发生突变的情况。然后分析 RBC 数据。RBC 向列车发送基于新LRBG 的行车许可 M，区段长度 m。MA终点为盐城北站 SII 信号机处（RBC 管辖终点）。徐盐 RBC 向列车发送行车许可正常。再通过查看 DMS 发现，制动的时刻是列车收到 RBC 发送 C-C 等级转换预告时，查看工程数据表，从等级转换预告点到等级转换执行点距离大于 m，线路允许速度是 km/h，按照列控系统应答器应用技术条件（QCR-）符合从等级转换预告点到等级转换执行点距离，即大于列车由 C 等级允许速度降至 C 允许速度的制动距离，再加上该区段线路允许速度运行 s 的距离的要求。最后查看列控中心应答器报文，CTCS-包中限速长度是 m，符合列控系统应答器应用原则（TB-）附录 B.对进站应答器组JZ 临时限速 CTCS-的描述，如图 所示。综上分析，地面数据均符合要求。5.2.2列控车载数据分析车载设备以 C 等级完全模式通过编号为-（BTS）的应答器组，收到 C 临时限速信息，提示 C 等级临时限速的速度为 km/h，临时限速有效区段长度为 m，到临时限速有效区段的距离为 m。车载设备收到 RBC 发送的 M#消息，包含P#等级转换命令，描述至等级转换点距离为 m。可见，车载设备 C 临时限速信息未覆盖至等级转换点。根据CTCS-级列控车载设备技术条件（TB-）.：列控设备临时限速信息更新失败或者临时限速信息耗尽时，由临时限速引起的常用制动干预曲线（SBI）突降为 km/h，是紧急制动干预曲线（EBI）缓降为 km/h。可知，等级转换点 C 主控单元的目标速度为 km/h。根据CTCS-级列控车载设备技术条件（TB-）.：固定点执行 C C 转换时，No.7吴敬华，冯飞：基于车-地数据联合分析的三起列车制动原因及对策108T技术交流ECHNOLOGICAL EXCHANGE收到等级转换命令后，C 主控单元宜向 C 主控单元发送等级转换位置信息，C 主控单元向 C 主控单元报告等级转换点的目标速度。列车前端越过转换执行点，C 主控单元命令 C 主控单元进入前台工作状态。C 主控单元在前台控车时，C 主控单元负责车载设备系统监管。可知，车载设备收到P#后，C 主控单元向 C 主控单元报告等级转换点的目标速度，车载设备根据等级转换点 C 主控单元的目标速度 km/h 生成 C 等级控车模式曲线，车载设备处理逻辑正常。5.3原因分析及解决对策综上分析，根据 H 型 ATP 逻辑，车载设备收到 P#后（即经过 BTS 应答器后，从 RBC收到 P#包），C 主控单元向 C 主控单元报告等级转换点的目标速度。由于此时 BTS 应答器中描述的临时限速管辖范围并未覆盖等级转换点（BTS 应答器中描述的临时限速有效长度为 LBTS-BTXLF+m=m，无法覆盖到 B 等级转换执行应答器），故 H 车载设备根据等级转换点 C 主控单元的目标速度 km/h 生成 C 等级控车模式曲线，造成 SBI 限速曲线突降为 km/h，EBI 限速曲线突降为 km/h，此时列车速度为 km/h，超过 SBI 限速曲线，ATP 触发最大常用制动。为了彻底解决此隐患，需要由厂家对方案进行模拟试验验证，期间为了避免再次出现制动情况，需要在圩洋线路所侧 区下达 km/h 的临时限速命令进行过渡。最终解决方案经过厂家试验室验证，以及兼顾到其他车载设备，最终决定同步修改 RBC、列控中心和相关应答器报文数据，以解决 H 因 BTS 应答器限速覆盖范围不足问题引起的制动问题。6结束语通过以上 3 个案例分析可以发现，单独的车载或者单独的列控地面设备不管是数据描述，还是逻辑判断都是符合规范或者是符合要求，如果只单独分析地面或者车载数据，都不能判断列车制动的原因。所以此类制动问题往往需要联合车、地两家数据进行分析，才能准确地找到故障原因，并提出针对性的解决措施。参考文献1 江明.CTCS-3 级列控系统发展历程及技术创新J.铁路通信信号工程技术，2020，17（1）：2-7.Jiang Ming.Development History and Technological Innovation of CTCS-3 Train Control SystemJ.Railway Signalling&Communication Engineering,2020,17(1):2-7.2 陈曦，马剑，黄文宇.CTCS-3 级列控系统无线通信超时研究 J.铁道通信信号，2021，57（11）：29-32.Chen Xi,Ma Jian,Huang Wenyu.Research on Wireless Communication Timeout of CTCS-3 Train Control SystemJ.Railway Signalling&Communication,2021,57(11):29-32.铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年7月图TB-列控系统应答器应用原则 附录B.Fig.4 Appendix B.4 of TB 3484-2017 The Balise Application Principle for the Train Control System正线TSR管辖范围应从本站进站口开始至前方车站出站口应答器（或中继站第二个有源应答器组）再增加一个防护距离，防护距离应涵盖从防护始端应答器所在区段的线路最高允许码降至HU码的所有闭塞分区并延伸 mTSR有效区段长度为接车进路始端应答器至终端防护信号机并延伸 mTSR有效区段长度为接车进路始端应答器至发送进路延续临时限速的应答器并延伸 mTSR有效区段长度为接车进路始端应答器至发送进路延续临时限速的应答器并延伸 m正向正向正向正向正线接车临时限速CTSC-侧向接车-侧向接车-侧向接车-109技术交流TECHNOLOGICAL EXCHANGE3 郑涛.CTCS-3 无线通信超时分析与优化建议J.铁路通信信号工程技术，2022，19（10）：100-103.Zheng Tao.CTCS-3 Wireless Communication Timeout Analysis and Optimization SuggestionsJ.Railway Signalling&Communication Engineering,2022,19(10):100-103.4 刘建忠.CTCS-2 级列控系统有源应答器故障后的临时应急处置措施探讨 J.铁路通信信号工程技术，2020，17（7）：76-79.Liu Jianzhong.Discussion on Temporary Emergency Disposal Measures after Failureof CTCS-2 Active BaliseJ.Railway Signalling&Communication Engineering,2020,17(7):76-79.5 孔得盛.高普联络线车地兼容性典型问题研究J.铁道通信信号，2021，57（12）：24-27，33.Kong Desheng.Research on Common Problems of Train-Ground Compatibility of Connection Line between High-Speed Railway and General Speed RailwayJ.Railway Signalling&Communication,2021,57(12):24-27,33.6 中华人民共和国国家铁路局.列控系统应答器应用原则:TB/T 3484-2017S.北京：中国铁道出版社，2017.7 中国国家铁路集团有限公司.列控系统应答器应用技术条件:Q/CR 769-2020S.北京:中国铁道出版社，2020.8 中华人民共和国国家铁路局.CTCS-3 级列控车载设备技术条件:TB/T 3483-2017S.北京:中国铁道出版社，2017.No.7吴敬华，冯飞：基于车-地数据联合分析的三起列车制动原因及对策*国外信息澳大利亚维多利亚州授予价值10亿美元的票务系统合同作为 Conduent 交通集团的子公司，Conduent 集团与 Convergint 集团的合伙企业被维多利亚州政府所选中，将会为维多利亚州提供更新一代的公共交通票务系统，这个系统叫做 myki 系统。这两家公司将会通过实施采用无接触式付款并且基于账户的先进公共交通票务系统，为维多利亚州升级现有的一卡通解决方案，并且为乘客提供更好的用户体验。根据有关合同，这两家公司将会从 2023 年 12 月开始负责现有系统的管理，并且预计从 2024 年开始开展新建系统的一期测试。这个公共交通票务系统计划将会覆盖大墨尔本地区乃至整个维多利亚州的乘客。这个合同预计价值超过 10 亿美元，并且持续 15 年。维多利亚州公共交通部长本 卡罗尔（Ben Carroll）表示，“在过去 7 年中我们对 myki 系统做出改进，现在这个新签合同将会为乘客带来更大好处，通过使用成熟技术，使得充值、刷卡以及出行更加快速并且更加方便。”维多利亚州更新一代的公共交通票务系统将会分为两个阶段实施。第一阶段，Conduent 集团将会在巴士、火车和有轨电车上安装刷卡设备，并且提供无接触式贷记卡和借记卡（欧洲信用卡（Eurocard）、万事达卡、维萨卡和美国运通卡）支付系统。这样，乘客付款的时候将会既可以使用现有的 myki 交通卡，也可以使用借记卡和贷记卡，以及支持 NFC 的设备，包括带有电子钱包的智能手机和智能手表。第二阶段，Conduent 集团将会实施基于账户的票务（ABT）系统。这样，通过将虚拟车票储存在云系统中，使得智能手机、智能卡（又称“SM 卡”）等一系列设备与用户账户安全连接起来。通过灵活的基于账户的功能，将会提供更好的用户体验。Conduent 集团的 ABT 系统的核心是 Atlas Ops，这个创新的云解决方案是专门针对多式联运环境设计的。Atlas Ops 设置可以配置的功能，以便提供各种票务功能和产品。这个新签合同将会确保 myki 系统在未来若干年内更加高效并且更加有效，并且支持通过在市场上的成熟技术实现系统升级，以便所有乘客可以采用安全并且无缝的方式，进入并且使用公共交通系统并且支付款项。(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 刘旸编译自： 2023-05-22）