CTCS2-200K型列控车载设备掉码原因分析.pdf

2023 年 10 月第 59 卷 第 10 期铁 道 通 信 信 号Railway Signalling&CommunicationOctober 2023Vol.59 No.10CTCS2-200K型列控车载设备掉码原因分析黄春生，张愿宁摘 要：针对CTCS2-200K型列控车载设备在渡线岔区偶发性掉码问题，首先通过对比分析同一地点不同车次列车轨道电路码接收情况，发现掉码与列车速度有关，也与上下行载频切换命令的配置参数有关。然后减小该参数后进行现场试验验证，结果表明：列车以不同速度进站场景下，再未发生过掉码问题。最后提出相关思考，为处理其他类似问题提供参考。关键词：列控车载设备；掉码；载频切换；配置参数；试验验证中图分类号：U284.48 文献标识码：A Cause Analysis of Code Missing of CTCS2-200K ATP On-board EquipmentHUANG Chunsheng,ZHANG YuanningAbstract：Aiming at the problem of occasional code missing of CTCS2-200K ATP on-board equipment in the crossover bifurcation area,firstly,by comparing and analyzing the track circuit code received from different trains in the same place,it is found that the code missing is related to the speed of the train,and also to the configuration parameters of the uplink and downlink carrier frequency switching commands.Then,after reducing the parameter for field test verification,and the results show that the code missing does not occur again under the operation scenarios of train entering into station with different speeds.Finally,some relevant thoughts are put forward,which can be referenced for dealing with other similar issues.Key words：Train control on-board equipment；Code missing；Carrier frequency switching；Configuration parameters；Test verificationCTCS2-200K 型列控车载设备（简称“200K车载设备”）是根据国铁集团CTCS-2级列控车载设备暂行技术规范（铁总运201429号）1，基于三取二安全冗余平台开发的，主要包括ATP单元、接口组匣+隔离开关、人机交互界面（DMI）、数 据 记 录 单 元、轨 道 电 路 接 收 器DOI：10.13879/j.issn.1000-7458.2023-10.23205扫码浏览下载黄春生：中国铁路西安局集团有限公司西安高铁基础设施段 工程师 710000 西安张愿宁：西安市轨道交通集团有限公司运营分公司 工程师 710000 西安收稿日期：2023-07-24引用格式：黄春生,张愿宁.CTCS2-200K型列控车载设备掉码原因分析J.铁道通信信号,2023,59(10):91-95.Citation：HUANG Chunsheng,ZHANG Yuanning.Cause Analysis of Code Missing of CTCS2-200K ATP On-board EquipmentJ.Railway Signalling&Communication,2023,59(10):91-95.91铁道通信信号 2023年第59卷第10期（TCR）、应答器接收器（BTM）、TCR 天线、BTM天线、雷达和速度传感器等2。其中，TCR将接收到的模拟信号经模数转换后解码、编译成数字信号传递至 ATP 单元，参与控车曲线的计算，达到控制列车运行的目的3。在现场列车运营过程中，200K 车载设备在同一地点出现了多次掉码，给运输秩序带来较大影响。本文通过分析掉码原因，给出解决方案并进行验证。1问题描述2021年7月3日13：47，大西高铁C9338次列车（装备 200K 车载设备）运行至大荔站 3G 停车时，DMI显示接收轨道电路信息异常，ATP输出B7级制动停车，13：48按目视模式对标，13：49停稳。按 照 西 安 局 集 团 公 司 电 务 部 关 于 进 行CTCS2-200K型列控车载设备兼容性试验的通知（西电电 2021 11号）电报要求4，6月 4日该车担当的55512次试验车进行兼容性试验，查询试验记录，该车进入大荔站3G时运行正常，未发生故障或异常。利用信号集中监测和DMS（动态监测系统）运行交路回放数据，该车 7 月 3 日担当的C9336次进入大荔站3G时运行正常。2原因分析当出现轨道电路信息异常问题后，一般先根据动车组运行交路，检查地面发码设备是否正常，重点排查地面设备电气特性是否满足动车组运行要求5；然后排查车载接收天线及译码设备是否正常，车载ATP能否正常接收轨道电路发送的信息；最后排查是否是特殊运营场景6。大荔站信号设备平面布置见图1。图1中，S-X3进路上的区段信息为：2DG，127 m/2 000 Hz；4DG，152 m/2 300 Hz；8DG，152 m/1 700 Hz；10DG，91 m/2 300 Hz。股道3G的信息为：3G2，155 m/1 700 Hz；3G1，489 m/2 300 Hz。经“天窗”时间排查该动车组运行径路各区段，机车信号入口电流正常，载频、低频信息与设计图纸一致，符合接车进路轨道电路发码逻辑；动车组入库后，对车载设备进行循环发码试验，车载设备显示码型与地面发码一致；测量 TCR 天线距轨面高度在（1505）mm 正常范围内（含保护套）7。2.1兼容性试验数据分析分析2021年6月4日55512次车载数据，S进站应答器组（075-5-46-012）距S进站信号机40 m8，CTCS-1信息包中预告的无码区段长度为522 m（2DG+4DG+8DG+10DG）。在车速为69 km/h的情况下，200K车载设备在距进站应答器组 493 m处，收到8DG的1 700 Hz载频的低频信息27.9 Hz（见图2），此时距离200K车载设备接收3G2的前窗起始点（S进站应答器距无码区段末端为562 m，按走行偏差为5%计算，开窗大小为40+5625%=68.1 m，因此前窗起始点为 562-68.1=493.9 m处）仅0.9 m（只有在3G2的前窗起始点范围内收到1 700 Hz载频，才能判断进入3G2）。由于车载数据记录1 700 Hz的载频只持续了1个车载运算周期（车载运算周期包含主控板运算周期0.33 s和通信板运算周期0.1 s，一个车载运算周期内列车的走行距离=69 km/h（0.33 s+0.1 s）8 m），在下一车载运算周期收到2 300 Hz载频的27.9 Hz，此时距进站应答器组 501 m，列车位于 10DG，与 3G2的载频不一致，不认为进入到 3G2区段，直至收到 3G2 的 1 700 Hz 载频，判断进入 3G2，符合ATP处理逻辑，运行正常。2.2C9336次运行数据分析分析2021年7月3日C9336次相同进站场景数据，11：36：55，在车速为74 km/h的情况下，在3G2的前窗起始点内未解析出 8DG的 1 700 Hz载3211231357122112218624123321 K738.155 XN SX大同方面BX/13BXN/141-7DGK738.1553-5DG299.5299.5K738.557S4S S K738.553BS3/71S3BS4/74大荔7388473G1 G G4G6.55.06.51953G2BX3/73 X3BX4/72K739.197X4X X 安全线41745910DG10457124584244246DG8DG593.5 4DG593.52DGK739.719SNBSN/15 西安方面BS/12图1 大荔站信号设备平面布置92Railway Signalling&Communication Vol.59 No.10 2023频的27.9 Hz，在504 m（10DG）处收到2 300 Hz载频的27.9 Hz（见图3），与3G2的载频不一致，不认为进入到3G2区段。直至收到3G2的1 700 Hz的载频，判断进入3G2，列车运行正常。2.3C9338次故障数据分析分析7月3日C9338次数据，13：47：10，在车速为73 km/h的情况下，车载设备在距进站应答器组 490 m 处开始收到 8DG 的 1700 Hz 载频的27.9 Hz低频，在504 m处仍然收到8DG的1700 Hz载频的27.9 Hz低频（见图4），此时已进入3G2前窗起始点内（3G2前窗起始点为493.9 m处），与CTCS-1 信息包预告的 3G2的载频一致，错误判断列车已进入3G2；继续运行至513 m时，接收的载频变为2 300 Hz（10DG），与3G2的载频不一致，故ATP报轨道电路信息异常，输出最大常用制动，转入部分监控模式（PS）9。2.4分析结论200K 车载设备上、下行载频切换的逻辑为：完全监控模式（FS）下，车载判断下一个轨道区段有上、下行载频变化时，在车头至本轨道区段末端距离小于配置参数100 m时，ATP开始向TCR发送上、下行载频切换命令。由于岔区由4段轨道电路组成，10DG长度为91 m，与载频切换点仅差9 m，且其两端的轨道电路 8DG 和 3G2 载频均为图2 2021年6月4日兼容性试验数据分析截图图3 2021年7月3日C9336次运行数据分析截图93铁道通信信号 2023年第59卷第10期1 700 Hz，因此在当前运行区段末端提前进行下一区段载频信息的核查，车速不同时，受车载运算周期、TCR主控板运算周期、译码时间内走行距离等的影响，会出现车载设备已完成载频切换，但列车依旧运行在本区段且接收到的载频与切换后区段载频一致，导致后续运行出现载频与期望值不一致而输出最大常用制动的情况。该运营场景中，列车从上行线转线至下行线3G 停车，200K 车载设备按照 S 进站应答器组中CTCS-1 信息包控制TCR主机进行上、下行载频切换10。列车在越过S进站应答器组约462 m处（8DG区段内），ATP向TCR发送切换到下行载频的指令。考虑到车载运算周期偏差、译码时间内的走行距离、地面轨道电路信号接收时间等因素11，车载设备根据列车当前位置和运行状态不一定能在3G2前窗起始点内解析出8DG载频，若车速较快（如 74 km/h），在 3G2 的前窗起始点内未解析出8DG载频，则不影响列车运行；若车速较慢（如69 km/h），虽然在接近 3G2前窗起始点位置解析出了8DG载频，但仅持续了1个车载运算周期，前窗起始点内未再解析出8DG载频信息12，也不影响列车运行；但车速在临界点，如故障案例中的73 km/h 时，由于在 3G2 前窗起始点内解析出了8DG载频，则会判断载频错误。3试验验证为解决该问题，车载设备厂家修改了ATP向TCR发送上下行载频切换命令的时机，将载频切换命令发送时机由车头距本轨道区段末端距离小于100 m 修改为小于 50 m13。2021 年 8 月 1 日对200K车载设备配置文件进行现场升级，由于不同车速会影响到8DG载频能否解析出来，因此现场试验时设计了不同速度进站的场景进行验证14，测试结果见表1。由表1可知，载频切换命令配置参数修改后，TCR未再解析到8DG的1 700 Hz载频，列车以不同速度进站的情况下，200K车载设备均在3G2前窗起始点内收到了10DG的2 300 Hz载频。现场试验图4 7月3日C9338次故障数据分析表1列车不同速度进站测试结果车速/(km/h)80757370685030收到10DG载频时距进站应答器组距离/m529523525527521514508是否收到8DG载频信息否否否否否否否94Railway Signalling&Communication Vol.59 No.10 2023结果符合车载配置参数修改的预期15-17。4相关思考通过对本次故障的分析处置，有以下几个方面的思考。1）加强对动车组异常信息的追踪分析，特别是车载、地面设备均正常，但故障原因不明的情况。为彻底查明掉码原因，需要联合信号专业地面及中心人员，结合车载数据、DMS数据、信号集中监测数据、列控中心维护终端数据、CTC数据，以及ZPW-2000R轨道电路维护终端数据等进行联合分析，最终解决问题。2）深入研究新型列控车载设备的控车原理及系统配置，掌握与其他车型不同的软件处理逻辑，在新型列控车载设备运用初期，站段维护人员需主动与设备厂家技术人员进行深入交流和技术交底，积累车载设备结构、参数配置、算法选择等方面的知识，便于发现问题后深入查找原因，根据维护经验查找设计缺陷，真正实现源头的质量控制。参 考 文 献1 中国铁路总公司.铁总运201429号 CTCS-2级列控车载设备暂行技术规范S.2014.2 中国铁路总公司.铁总运201557号 CTCS-2/3级列控车载设备维护管理办法S.2015.3 何镭强,袁水平,王文涛,等.列控车载设备“无码”问题研究J.铁道通信信号,2021,57(7):1-6.HE Leiqiang,YUAN Shuiping,WANG Wentao,et al.Research on No Code Fault of On-board Equipment of Train Control SystemJ.Railway Signalling&Communication,2021,57(7):1-6.4 中国铁路西安局集团有限公司.西电电202111号 关于进行CTCS2-200K型列控车载设备兼容性试验的通知S.2021.5 刘亚希,卢迎飞,陈聪.动车组掉码问题分析J.铁道通信信号,2021,57(5):32-34.LIU Yaxi,LU Yingfei,CHEN Cong.Analysis of EMUs Code MissingJ.Railway Signalling&Communication,2021,57(5):32-34.6 吕德.站区结合部电码化联锁试验问题处理J.铁道通信信号,2021,57(4):38-40.LYU De.Solution to the Problem of Coded Interlocking Test at the Junction of Station and AreaJ.Railway Signalling&Communication,2021,57(4):38-40.7 国家铁路局.TB/T 35292018 CTCS-2 级列控车载设备技术条件S.2018.8 国家铁路局.TB/T 34392016 列控中心技术条件S.2016.9 中国铁路总公司.TG/01 A2017 铁路技术管理规程(高速铁路部分)S.北京:中国铁道出版社,2017.10国家铁路局.TB/T 30602016 机车信号信息定义及分配S.2016.11何涛,李建锋,张晓东.动车组进站掉码问题分析及改进措施J.铁路通信信号工程技术,2023,20(2):101-106.HE Tao,LI Jianfeng,ZHANG Xiaodong.Problem Analysis of Code Missing and Improvement Measures When EMU Entering StationsJ.Railway Signalling&Communication Engineering,2023,20(2):101-106.12耿敬春,李建新,吕苗苗,等.基于CTCS-3/2级列控系统的高速铁路闭塞分区长度设计研究J.铁道学报,2023,45(4):8-15.GENG Jingchun,LI Jianxin,LYU Miaomiao,et al.Research on the Design of Block Zone Length for High Speed Railway Based on CTCS-3/2 Level Train Control SystemJ.Journal of the China Railway Society,2023,45(4):8-15.13童荣军.到发线有效长不足解决方案研究J.铁道通信信号.2022,58(5):21-25.TONG Rongjun.Study on Solution to Insufficient Effective Length of Receiving-Departure TrackJ.Railway Signalling&Communication,2022,58(5):21-25.14谢保锋.动态检测数据中车载信号设备掉码原因分析与处理J.中国铁路,2018(10):96-100.XIE Baofeng.Analysis and Handling of Code Dropping Causes of Vehicle Signal Equipment in Dynamic Detection DataJ.China Railway,2018(10):96-100.15崔岚,郭迎春,贾春梅.电力机车信号掉码故障分析与改进J.铁道机车与动车,2022(6):40-42.CUI Lan,GUO Yingchun,JIA Chunmei.Analysis and Improvement of Electric Locomotive Signal Code Dropout FaultJ.Railway Locomotive and Motor Car,2022(6):40-42.16王俊飞.关于站内渡线绝缘节处机车信号掉码的探讨J.铁道技术监督,2013,41(6):22-25.WANG Junfei.Discussion on Code Dropping of Cab 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