貴廣客專電力分相區應答器丟失問題分析

龍開清

(中國鐵路南寧局集團有限公司電務部，南寧 530029)

貴廣客專是雙線電氣化客運專線，是中國穿越喀斯特地貌最長的高鐵，經過貴州、廣西和廣東3 省，全長857 km，其中南寧局集團公司管轄約410 km（中繼站12 至中繼站31），列控設備采用CTCS-2 級列控系統，2014 年12 月26 日開通運營，最高速度250 km/h。

應答器是CTCS-2 級列控系統中車地信息傳輸的主要設備之一，應答器設備包括：無源應答器、有源應答器、應答器地面電子單元（LEU）以及應答器讀寫工具等設備。因受線路條件、工程施工等客觀因素的影響，部分應答器安裝在電力分相區中。受此影響，動車組多次在分相區內發生應答器信息丟失問題，通過調取ATP 列車自動防護系統數據、調閱DMS 列控設備動態監測系統進行全面分析，同時開展現場實地測試、測量，查找應答器丟失原因，提出解決方案。

1 故障情況

2017 年，貴廣客專動車組運行在南寧局集團公司管內，累計發生43 次應答器丟失報警信息，大部分應答器丟失未影響動車組正常運行，但部分丟失也造成動車組輸出緊急制動停車。如6 月10日，G2931 車運行至定江線路所陽朔站間下行線468+127 應答器處，DMI 顯示屏顯示應答器信息缺失，動車組輸出緊急制動停車。

為查明應答器丟失原因，組織對車地相關設備進行檢測分析：一是檢查地面應答器安裝尺寸符合標準，設備固定良好無松動，現場靜態測試、讀取應答器報文數據正常；二是檢查車載設備BTM 應答器信息接收天線安裝均符合標準。同時，采取調整應答器安裝高度至理論最佳高度（120 mm±10 mm）、更換抗擾型應答器、在安裝偏差容許范圍（5 m）內移設等多項整治措施，但均未能徹底解決應答器丟失問題。

2 調查統計分析

2.1 ATP數據分析

經統計，發生應答器丟失動車組車載ATP 型號主要集中在CTCS2-200H 型（累計發生12 次），CTCS3-300S 型（累 計 發 生31 次），其 他CTCS3-300T、CTCS3-300H 及CTCS2-200C 型動車組均未發生應答器丟失問題，具體應答器丟失情況如表1 所示。

表1 基于丟失點ATP型號統計Tab.1 Statistics of ATP types based on loss points

2.2 丟失車組數據分析

經統計，發生應答器丟失的動車組多達16 列以上， 其 中CRH380A-2663-01、CRH380A-2909-00 號 車 丟 點5 次 以 上；CRH380A-2897-00、RH380A-2903-00、H380A-2912-00、CRH2A-2300-01 車丟點2 次以上；其余車組丟失1 次，統計數據如表2 所示。

2.3 丟失點應答器分析

結合貴廣客專列控工程數據及現場實地測量，發現丟失的應答器組均安裝在電力分相區內，如表3所示。

表2 基于丟失點動車組數據統計Tab.2 Statistics of EMU data based on loss points

1）安裝在電力分相區的應答器組共6 組，其中4 組發生丟失現象，但中繼15、鐘山西站2 組均未發生丟失現象。

2）丟失應答器距離分相區起點或終點位置沒有唯一性規律，距離終點最近的如中繼21 站099-5-14-007-2 號應答器1 次沒有丟失，而同組的1 號丟失2 次；距離起點最近的中繼15 站99-5-05-006 組的3 個應答器也未發生丟失。

3）發生丟失的均為無源應答器，有源應答器未發生丟失。

2.4 應答器處線路坡度分析

如表4 所示：丟失的4 組應答器位于上坡2 組、下坡2 組，而未丟失2 組應答器，1 組處于平坡，1組處于長下坡，應答器丟失沒有規律性，說明應答器丟失與線路坡度無直接關系。

2.5 ATP型號過分相分析

2.5.1 CTCS2-200H型動車組分析

CTCS2-200H 型車采用磁鋼過分相，動車組在經過分相區1 號磁鋼（距離正向斷電標約100 m）后開始輸出斷電指令，經過分相區3 號磁鋼（距離反向斷電標約50 m）后輸出合電指令。

2.5.2 CTCS3-300S型動車組分析

CTCS3-300S 型動車組采用列控自動過分相，動車組車頭在距離電力分相區起點（正向斷電標）提前3 s 輸出斷電指令，經過分相區終點（反向斷電標）130 m 后輸出合電指令。

表3 電力分相區內應答器統計Tab.3 Statistics of balises in electric phase-separating section

表4 應答器安裝坡道統計Tab.4 Statistics of balise installation

從動車組過分相的原理可看出，由于地面應答器組設置在分相中性區內，車載BTM 接收天線經過地面應答器正常接收信號時，并不在動車與接觸網斷電及合電瞬間，應答器丟失受斷電及合電瞬間影響不大，反而是發生在斷電后運行于中性區時受干擾所致，如圖1 所示。

2.6 動車組動態檢測情況

開行動車組進行動態檢測發現：當動車組經過電力分相區時，應答器附近存在較強的帶內信號干擾，應答器系統正常工作的頻帶為2 ～6 MHz，如圖2 所示，當列車經過時，出現多個頻率的較強干擾，能量最高的干擾頻率為4.525 MHz，能量為-30.64 dBm，在應答器工作的2 ～6 MHz 頻帶內，還有多個能量大于-50 dBm 的干擾信號。如圖3 所示。

3 結論及解決方案

3.1 結論分析

根據應答器技術條件，車載BTM 應答器信息接收天線從地面應答器處正常接收的信號為4.23 MHz±200 kHz 調制信號，有用信號幅值標準為-73 dB，誤碼率要求小于10-6，即要求信噪比大于14 dB，干擾信號電平要求不小于-58 dB。

圖1 250 km/h以下地段地面磁感應器及標志牌設置示意圖Fig.1 Schematic diagram of ground magnetic sensor and signboard setting in section with speed of less than 250 km/h

圖2 應答器正常工作的信號頻譜Fig.2 Signal spectrum of the transponder in normal operation

基于以上數據綜合分析，應答器丟失的原因是動車組在分相區斷電后運行于中性區（惰行狀態）受干擾所致，在干擾信號頻率特性為2 ～6 MHz、能量大于-58 dBm 時，導致BTM 應答器信息接收模塊接收應答器信號傳輸誤碼率不滿足基本技術條件，發生應答器丟失現象。

3.2 解決方案

1）移設應答器

圖3 動車組過分相區時應答器附近的信號頻譜Fig.3 Signal spectrum near the balise when EMU passes phase-separating section

將貴廣客專中繼13、三江南、中繼21、中繼22等4 處位于電力分相區內的應答器組重新布置，遷移出電力分相區。遷移重新布置后，開行動車組進行動態檢測時，未發現應答器丟失現象，解決了問題。

2）規范設計，解決應答器丟失問題

電力分相區應答器的設置規范已納入新版《信號設計規范》（TB10007-2017）第8.2.3 款第5 點“接觸網電分相區內不宜設置應答器組”，要求設計從源頭上解決應答器安裝在電力分相區內的問題，保證動車組車載BTM 準確接收應答器相關數據報文，安全運行。

4 結束語

通過統計分析，發現貴廣客專南寧局集團管轄范圍內發生應答器丟失的原因，并通過移設電力分相區內的部分應答器，解決了貴廣客專動車組應答器再丟失問題，提升動車組運行安全和通過效率。