西安客運專線綜合維修段信號設備維修方案研究

■ 楊長輝

高速鐵路對線路的穩定性和平順性要求比普速鐵路高得多，同時行車密度加大，因此對基礎設施檢測及養護維修提出了更高的要求。既有鐵路的檢養修體制和方法已不能完全適應高速鐵路的要求。鐵道部在借鑒國外高速鐵路基礎設施養護維修管理模式，并總結我國鐵路基礎設施修制修程改革和體制創新已取得經驗的基礎上，在北京、上海、廣州、武漢 、西安、成都建設客運專線綜合維修段。在此，根據鐵運［2009］201號《客運專線基礎設施維修基地電務工作基本原則和主要任務》，針對西安客運專線綜合維修段（簡稱西安客專維修段）信號設備維修方案進行研究。

1 列控數據管理分析中心

車載列控設備動態監測系統（DMS）數據經中國移動GPRS網（建立靜態IP）或鐵路GSM-R網（建立專用通道），傳送至地面列控數據管理分析中心，進行數據分析、存儲和專用下載服務器后，通過網絡防火墻進入鐵路辦公網。整個系統以鐵路辦公網為主干網，涵蓋鐵道部、西安客專維修段、鐵路局、電務段和動車所。DMS數據通過鐵路GSM-R網絡在客專維修基地數據中心接入地面辦公網。幾個西安客專維修段列控基礎數據庫通過專線相互進行異地數據備份，確保數據安全。此外，列控數據管理分析中心需預留列車自動防護系統（ATP）模擬仿真系統接口，提供基礎數據庫共享功能。

列控數據管理分析中心需構建列控數據管理系統和列控數據分析系統。

1.1 列控數據管理系統

建立以西安客專維修段為核心的區域DMS數據下載中心，完成DMS實時數據的下載、集成、分析、存儲、發布工作。

以鐵路局總工室“列車運行圖”線路基礎數據為基本數據，形成與應答器、無線閉塞控制系統（RBC）、信號機位置、閉塞區段等有關的列控數據基礎庫，并與總工室“列車運行圖”聯動。列控數據基礎庫以電子表格和電子圖形的形式顯示，形成基礎數據標尺，為用戶提供簡潔、直觀、方便的圖示化人機交互界面。對列控數據的更新（增加/刪除/修改等）維護操作，都以統一接口服務形式提供，實現數據的安全存儲及備份。具有本地完全備份功能和異地兩兩備份功能。

結合DMS、數據分析工具（JRU）和動檢車等數據對列控基礎數據進行自動、實時校核，實現靜態數據庫與動態監測數據的功能。校核結果顯示在電子圖形上，與基礎數據標尺進行比對，形成校核報告。

應答器報文數據管理負責應答器報文數據的分析工作。建立管內應答器數據庫及設備臺賬，負責日常維護管理工作，監督各電務段應答器報文的寫入工作，定期對電務段應答器數據的維護管理工作進行檢查。

1.2 列控數據分析系統

（1）DMS數據實時分析。負責管內DMS數據下載及數據分析工作，監測各動車組列控動態監測車載裝置運行情況，動車組列控動態監測裝置GSM卡的統一購置、發放，管內列控動態監測設備的統一管理、調配及軟硬件升級改造工作。建立列控動態數據庫，負責指導管內列控動態監測數據的分析管理工作，定期對電務段列控動態監測系統運用情況進行檢查。

（2）JRU數據下載分析。負責JRU車載數據下載分析的運用和維護工作。建立管內JRU動態數據庫，負責日常維護管理工作，定期對電務運用情況進行檢查。

（3）RBC數據分析。負責RBC車載數據下載分析的運用和維護工作。建立管內RBC動態數據庫，負責日常維護管理工作，負責指導管內RBC數據下載分析管理工作，定期對電務運用情況進行檢查，設專人對管內RBC數據進行抽查調看，按期匯總分析報告。

（4）動檢車數據分析。負責動檢車動態檢測系統的運用和維護管理工作，按照周期檢測計劃完成檢測任務。建立動檢車檢測設備臺賬、信號動態數據庫、問題數據庫，負責日常維護管理工作；負責動態檢測數據的分析、匯總管理工作，定期發布和上報動態檢測通報。

2 列控系統仿真測試平臺

2.1 仿真測試平臺總體功能

（1）工程數據方案驗證和仿真分析。對新建、改造線路的工程數據進行驗證和仿真分析。首先，通過數據分析工具，對線路的工程數據進行一致性和合理性分析，可發現數據中的錯誤。然后，以仿真測試平臺為依托，輔助車載ATP設備，對工程數據進行仿真運行，在運行過程中動態查找線路數據差錯，對改造后的列控數據進行驗證。

（2）車載ATP設備功能驗證。仿真模擬平臺可靈活使用真實設備替換仿真設備，實現對真實設備的在線運行仿真。

（3）動車組列控數據仿真測試。根據現場列車實際運行的記錄數據和下載數據進行仿真測試，對現場列控數據進行校核。仿真模擬平臺可根據下載數據進行系統運行回放，實現離線觀察系統運行功能。系統數據回放支持多種人機交互功能，方便用戶多角度觀察系統運行。根據現場實際運行系統的下載數據，對下載數據進行仿真模擬分析，自動快速定位存在問題的數據，幫助用戶定位問題并解決問題。

（4）原理展示、培訓與訓練。具備職工培訓平臺功能，模擬CTCS列車運行控制系統的系統結構和工作機理，實現對列控系統運行的可視化模擬和展示，使用戶能更好地理解系統機理，加深對CTCS列控系統的認識。為實際CTCS列控系統使用人員提供培訓環境，仿真模擬平臺可將CTCS列控系統的運行過程和工作機理以可視化的方式進行展示，學員在實驗室可全方位了解系統工作原理，彌補現場難以觀察系統內部工作過程的缺點。

為實際CTCS列控系統使用人員提供訓練環境。教練員可在仿真模擬平臺設置和重現各種故障，學員觀察CTCS列控系統相關設備狀態，判斷和定位故障，并實施搶修。

為整個系統的人因安全分析與評估提供研究平臺，可研究人員和系統之間的交互式關系，改善人機交互工作方式。

2.2 仿真測試平臺結構

仿真測試平臺主要由列車運行仿真器、車載設備仿真器、RBC仿真器、列車群仿真器、列控中心仿真器、列車駕駛模擬器、速度傳感器模擬器、三維視景模塊、調度集中系統（CTC）總機仿真模塊、CTC車站分機仿真模塊、臨時限速服務器模塊、計算機聯鎖仿真器、仿真管理器等組成。仿真測試平臺結構見圖1。

2.3 仿真測試平臺測試功能

仿真測試平臺測試功能見圖2。

（1）測試案例和測試序列相關模塊。測試分析平臺可供選擇的數據來源有2個：一個是測試序列，另一個是實際運行數據。本模塊群提供測試序列這一測試數據來源。

該部分包括基礎線路數據庫、測試案例數據庫、測試序列管理工具和測試序列數據庫。基礎線路數據庫存儲了維修段管轄區域的線路相關數據，測試案例數據庫存儲了鐵道部頒布的測試案例集。通過測試序列管理工具，將線路數據和測試案例相結合，生成可執行的測試序列數據庫，在測試執行過程中供測試場景控制器調用。

（2）實際運行數據重現相關模塊。提供實際運行數據這一測試數據來源。運行數據導入工具可將現場真實設備實際運行的數據導入數據庫，以運行日志數據庫的形式存儲。測試平臺可根據運行日志重現運行過程，從而實現對真實設備實際運行情況的故障分析和故障定位。

（3）測試場景控制器。是在線測試的主控模塊，負責從測試數據庫中讀入本次測試所需的全部數據，并對其他在線執行模塊進行數據配置，控制測試的開始和結束以及監控整個測試過程。場景控制器主要包括應答器數據控制器、RBC數據控制器、軌道電路數據控制器、列車動力學仿真模塊、列車接口數據控制器。

（4）接口適配相關模塊。用于連接測試平臺和被測設備。接口適配相關模塊包括：應答器發碼器、無線接口適配器、軌道電路發碼器、速度脈沖發生器、列車接口適配器。考慮到測試分析平臺應能測試不同廠家的車載設備，因此所有的接口適配均應采用標準接口。

圖1 仿真測試平臺結構

圖2 仿真測試平臺測試功能

另外，為保證測試過程的正常執行，還應包括司機駕駛部分，由司機在人機接口（DMI）界面上操作完成。DMI屬于被測設備的一部分。

（5）數據記錄和分析模塊。數據記錄和分析模塊用于記錄測試過程中產生的所有測試數據，供離線分析用。數據記錄和分析模塊包括：測試數據記錄器、JRU下載評估模塊。以上模塊完整記錄全部數據，然后提供給分析與評估模塊，完成對測試結果的分析和判定。

（6）測試過程監視器。測試過程監視器以圖形化的方式顯示測試過程，供測試人員準確了解測試過程，及時發現測試過程中出現的錯誤和故障。測試過程監視器提供回放功能，方便測試人員分析測試中發現的問題。

2.4 仿真測試平臺可選配置的功能

（1）三維視景仿真和司機駕駛臺。三維視景仿真模塊為測試人員提供更加逼真的測試場景監控環境，測試人員在測試過程中可觀察到真實車站、站場、線路等畫面，具有身臨其境的感覺。同時，通過司機駕駛臺，測試人員可模擬司機駕駛，操作列車運行。三維視景仿真和駕駛臺部分可用于維護人員培訓，能更直觀地了解相關細節。

（2）仿真車載設備。在培訓過程中完成車載設備功能，從而使操作人員培訓在ATP設備的干預下進行，更接近現場實際情況。另外，仿真車載設備還起到運行日志重現功能。

3 信號動態監測系統

信號動態檢測系統主要由軌道電路檢測系統、補償電容檢測系統、軌道不平衡電流檢測系統、應答器檢測系統、車載ATP運行數據采集分析系統、車載ATP運行電磁環境監測分析系統、車載Igsmr接口數據監測分析系統、車載Um接口數據監測分析系統等組成。實現車載ATP運行數據分析、Igsmr接口監測數據分析、Um空中接口監測數據分析、車載ATP運行環境電磁兼容（EMC）參數分析、軌道電路頻率參數與傳輸特性、應答器上行鏈路信號特性、應答器報文、補償電容工作狀態等檢測、監測及綜合智能分析處理功能，滿足指導高速鐵路列控系統聯調聯試、日常檢測和設備維護，適應CTCS-2/CTCS-3級列控系統技術規范。

4 ATP高級修

西安客專維修段可承擔所屬動車組車載設備的三、四、五級修程的計劃及實施，基地內需配置適合各種廠家車載設備高級修的專用工具及檢測設備，以滿足不同類型車載設備的高級修。

西安客專維修段內設置ATP高級修工區，按照三、四、五級修程要求，負責動車組車載設備的測試、故障判斷、器件更換、清掃等工作；更換下來的列控車載設備送仿真實驗室仿真測試；動車組出三、四、五級修庫前，利用車載檢測工具對車載設備單個板卡及整個車載系統進行各種性能測試。

5 GYJ車載設備檢測所

軌道車運行控制系統（GYJ）車載設備檢測所配置信號專用測試工具和儀器儀表，對機車信號和LKJ等車載電務設備進行測試和檢修；在大機檢修庫基坑配置發碼環線，對機車信號進行測試。

6 工電一體化施工隊伍及人才培訓

6.1 工電一體化施工隊伍

西安客專維修段將承擔客運專線大機作業電務相關工作，具體工務作業有：道岔脫桿搗固、線路清篩、線路搗固、鋼軌及道岔打磨、線路大修。電務人員配合工務完成相關道岔、軌道電路、信號機等設備的調試工作。根據維修段工務配備搗固車、清篩車間、線路搗固作業隊、鋼軌及道岔打磨作業隊、線路大修車間等數量，配套相關電務檢修、測試設備和設施，以滿足現場生產需求。

6.2 人才培訓

西安客專維修段配置投影儀、教學軟件等教學工具對學員進行理論培訓；利用列控系統仿真模擬平臺對車載設備的高級修程維護人員和列控數據管理人員進行培訓和應急搶修能力強化培訓；結合客運專線大機作業對段內電務學員進行現場作業能力訓練和應急搶修能力強化培訓。

7 結束語

結合西安客運專線綜合維修段總體維修方案，研究了信號設備維修方案，主要針對CTCS-2/CTCS-3級列控系統建立列控數據管理分析中心、列控系統仿真測試平臺、信號動態監測系統，根據動車組三、四、五級修程設置ATP高級修工區，結合工程車及大機維修設置GYJ車載設備檢測所，配合工務作業組建工電一體化施工隊伍，根據人才培訓要求設置教學工具。

高速鐵路基礎設施綜合維修管理具有集成性、高效性、針對性、適應性等特點，上述信號設備維修方案能滿足高速鐵路綜合維修管理體系。

[1] 鐵運［2009］201號 客運專線基礎設施維修基地電務工作基本原則和主要任務[S]