高速铁路列控车载设备安全技术分析

高速铁路列控车载设备安全技术分析

作者：赵小婷

来源：《中国电气工程学报》2019年第03期

摘要：随着经济和各行各业的快速发展，列控系统是主导高铁安全运营的核心设备。列控系统的安全技术的深入研究和持续完善，对于提升高铁的整体运营性能有直接的帮助，在提升高铁运行速度的同时，还必须确保安全性和稳定性的技术基础。 关键词：高速铁路;车载设备;安全技术 引言

对于高铁系统，最基础和核心的技术是安全技术，一旦安全技术存在问题，对于高速行驶的列车来说就是非常致命的威胁，没有稳定运营的列控车载安全技术保障，高铁系统就失去了存在的意义。重视列控车载设备安全系统建设，确保运行稳定性和可靠性，是人们高度关注的内容，相关研究有非常现实的意义。 1概述

CTCS-2+ATO列控系统是在CTCS-2级基础上增加ATO功能的列控系统，实现列车自动驾驶、精确停车、自动开关车门与站台门等功能，CTCS-2+ATO列控车载设备是在ATP车载设备基础上新增ATO功能单元，负责按接收的CTC计划制定控车策略，实现自动驾驶及其他附加功能;CTCS-2+ATO列控系统于2016年3月30日应用在城际铁路，本文就CTCS-2+ATO列控车载设备在运用过程中存在的典型问题进行归纳和分析，并提出具体的对策，从而提高设备运用质量。

2存在常見问题及对策研究

2.1车载设备休眠端故障，影响换端使用

CTCS-2+ATO列控车载设备前端运行时，后端设备开机并处于休眠状态。在运用中出现休眠时设备故障、宕机的情况，尤其是ATO设备故障时，乘务员换端按正常流程启动设备时，无法及时发现处理，直至“预选ATO”步骤才能发现ATO设备故障，且只能通过重启设备恢复，影响列车正点运行。针对这类问题，分析判断为ATO软件内部通信超时、任务资源过多以及后端受电弓电流拉弧瞬间干扰过大导致，采取了一些措施，取得较好效果。一是通过优化ATO主机休眠时的通信逻辑和处理机制，合理放宽通信时间阈值和减少运行任务资源，有效降低ATO设备故障率。二是在DMS动态监测系统增加休眠端列控车载设备运行状态的实时监测，发生故障时实时弹窗报警。监测人员通过监测系统分析判断休眠端故障情况后，及时联系动车组乘务员，在换端时采取优先重启设备恢复的方式，减少故障发现和处理时间。后续建议：因后端列控车载设备处于开机状态休眠运行，且动车组使用后受电弓距离设备较近，不排

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除电流拉弧瞬间干扰过大对设备可能造成影响。建议对故障率较高的车组进行干扰测试和分析，并采用在设备柜布局屏蔽层（网）等方式减少干扰。 2.2与CCS链接中断或通信质量下降，影响车-地通信

在运行中，出现与CCS链接时间过长、链接中断和通信质量下降的问题，影响车-地通信，如CTC计划接收延时、无法控制联动站台门等情况。CCS链接中断涉及CCS、ISDN、无线通信接口、MT电台等多个节点，因CTCS-2+ATO列控车载设备仅有1根天馈线，采用功分器与双套MT电台连接的结构，列控车载设备侧分析判断为车顶天馈线接头进水潮湿、功分器稳定性不足以及SIM卡接触不良导致。一是使用天馈线测试仪分别对功分器前后节点进行驻波比测试，确定问题节点为车顶天馈线或是功分器，进行相应的除水、干燥、密封和更换。二是对SIM卡接触面进行处理，采取对SIM卡背面加厚方式确保接触紧密不松动或更换SIM卡。后续建议：CTCS-2+ATO列控车载设备仅有1根天馈线的先天不足，导致使用功分器信道接入衰耗较大，影响通信质量。建议：1）尽快增加空口监测模块，对通信质量和数据进行监测采集，并利用DMS动态监测网络进行实时监测和报警;2）应设计成双天线、与双MT电台组成全路双套冗余，减少功分器造成的衰耗过大及单套故障导致的影响运用问题。 2.3ATO与车辆通信延时或失效，影响ATO控车

ATO控制列车自动驾驶时，实时输出牵引/制动命令，车辆接收执行ATO命令，进行相应的加减速和停车。在AM模式下，车载信号系统输出失效或车辆系统采集失效，导致车辆未执行ATO控车命令，从而导致车辆运行超出允许速度曲线、无法准确靠标停车甚至越标停车的现象。分析该现象为“ATO有效”信号突然失效会导致车辆不响应ATO输出的牵引、制动命令。由于该信号所经过的环节较多，涉及信号、车辆多个继电器级联，车载信号系统输出失效或车辆系统采集失效都有可能导致该故障的发生。因此需要信号系统和车辆系统相互配合，对该故障进行预防及处理。针对此问题，通过升级软件进行必要的安全防护：一是根据车辆网络（TCMS）向ATO反馈牵引/制动级位命令的逻辑，在AM模式下，ATO输出牵引/制动命令时，增加对车辆网络反馈的牵引/制动级位命令进行反馈检查。当检测到车辆未响应ATO的牵引/制动命令时，则退出AM模式并报故障。二是增加ATO进站过程速度控制功能，即ATO判断前方停站时，在进站信号机处设定限速为80km/h，并控制列车按照限速执行。当前方车站为通过时，不限制80km/h限速。后续建议：1）建议车辆、信号系统增加对“ATO有效”信号的检测、反馈记录和屏幕信息显示，“ATO有效”信号失效时，能够及时向司机提示。2）车辆专业考虑针对“ATO有效”信号采集，增加软件防抖措施。3）在进站停车设定限速80km/h的基础上，再选取离停车点更近距离进行速度值设定，如在站中心设定控制动车组速度25km/h，供乘务员参考，及时掌握设备运行情况。发现超过预期速度时，及时人工介入干预，保证动车组不越标停车。

2.4与车辆制动参数不匹配影响精确停车

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ATO系统需要预先配置相对应的车辆制动参数，才能据此施加准确的制动级数并停车。因不同动车组制动参数均不同，而车辆厂仅提供初始的一版通用参数，从而导致新车出厂时ATO无有效车辆制动参数配置，大大影响新车上线运用时效。后续运用车辆制动参数在动车组运行过程中呈一定趋势的线性偏移，从而导致ATO配置制动参数与实际参数不匹配，降低停车精度。针对此问题，一是向调度所申请专用ATO调试的交路，满足新车及运行中ATO参数不匹配的运行调试。通过对每列车进行多次ATO运行试验，获取精准的车辆制动参数，从而匹配ATO停车精度。以往ATO精度调试正常流程需要7天及以上，现在ATO停车精度调试则缩短至3天完成;二是定期组织对每列车停车精度数据进行统计分析，发现停车精度有偏离趋势时，及时复核轮径参数并对ATO参数进行相应调整。后续建议：1）信号与车辆专业随着接口集成越多越复杂，应打破壁垒，建立合作机制。针对每列车提供精准的制动参数或建立与ATO同步进行精调的常态化工作机制。另外要定期对运行数据进行分析，发现其中变化规律和趋势，及时做好ATO配置制动参数调整;2）ATO分析软件中增加车辆制动参数的数据，便于统计分析制动参数与停车精度的线性规则，从而提早判断并采取与车辆部门共同对参数进行复核修正。 结语

高铁建设已经对国家经济和社会的发展产生深远的影响，作为重要的有竞争力的技术，在世界范围内享有较高的声誉。高铁建设投入成本非常巨大，其实际收益也相当可观，安全技术是确保投入得到应有回报的根本，也是确保乘客生命财产安全的直接保证。 参考文献

[1]耿志修，李仙任.中国高速铁路安全技术体系[J].中国铁路，2015（12）：23-25. [2]郜春海，唐涛，燕飞.基于CENELEC铁路标准的列车自动防护系统车载设备研究与设计[J].铁道学报，2016（2）：41-42.