何 濤，李建鋒，張曉東

（中國鐵路上海局集團有限公司杭州電務段，杭州 310002）

1 概述

隨著高速鐵路的不斷發展，列控系統已成為控制列車安全運行的重要設備之一，其中列控車載設備（以下簡稱ATP 設備）是保證行車安全的關鍵設備，特別是能防止列車重、特大事故的發生。地面列控設備向列車不間斷地發送相關應答器、軌道電路等行車信息，傳遞列車運行條件，確保列車安全、持續運行[1]。

機車信號是ATP 設備的重要組成部分，是鐵路行車的憑證，機車信號出現瞬間“掉碼”，將直接影響到鐵路運輸的安全和效率。因此，要針對機車信號瞬間“掉碼”的原因[2-8]，采取相應的解決措施，有效地解決“掉碼”問題，提高機車信號顯示的準確性和可靠性。本文以某普速站（以下簡稱A 站）進站掉碼問題進行分析并給出結論和建議，對減少該特殊場景掉碼有很好的理論研究意義，同時也是車載和地面發揮聯合分析的成功案例。

2 問題描述

2021 年X 月X 日20:29，某 動 車 組 運 行 在A 站X 進站后在K318+055 處掉碼，掉碼時長1 s。掉碼位置是越過X 進站信號機147 m，其中區段長度IAG（52 m）、1DG（71 m）、7DG（261 m），如圖1 所示。

圖1 車站平面Fig.1 Station layout

3 原因分析

3.1 ATP設備記錄數據分析

3.1.1 運行記錄數據（PC卡）分析

在越過進站信號機前，動車收到L3 碼，進站后經歷4 s 的解碼無效。按照ATP 設備軟件邏輯，低頻失效超過4 s，ATP 輸出最大常用制動。20:29:47 ATP 設備開始解碼，20:29:51 輸出最大常用制動，20:29:52 收到L3 碼后緩解，后續運行正常，如圖2 所示。

圖2 PC卡數據截圖Fig.2 Snapshot of PC card data

3.1.2 A站場景分析

動車越過X 進站信號機ATP 顯示低頻解碼失效，一直到7DG 處收到L3 碼后正常，收到L3 碼的位置經分析數據離X 進站絕緣162 m，由于IAG長度52 m，1DG 長度71 m，可以判斷列車在7DG 處才接到碼，如圖1 所示，判定列車在IAG和1DG 都沒有收到或解出有效低頻。

3.1.3 軌道電路記錄數據（CF卡）分析

分析ATP 設備的CF 卡數據，發現列車在越過X 進站信號機后持續解碼沒有成功，故ATP 設備無法獲取有效的低頻信息，如圖3 所示。

圖3 CF卡數據截圖Fig.3 Snapshot of CF card data

3.1.4 列控設備動態監測系統（DMS）調閱分析

掉碼時DMS 顯示機車主機感應電壓1.3 V，最低處880 mV(大于門限100 mV）。前一趟車最低770 mV，后一趟車最低140 mV，均無掉碼情況，車子掉碼位于越過1DG/7DG 絕緣節25 m。

3.1.5 綜合分析

列車通過X 進站信號機進站后，依次通過IAG（52 m）、1DG（71 m）、7DG（261 m），列車運行速度為125 km/h（34.72 m/s），經計算通過IAG 的時間為1.5 s，通過1DG 的時間為2.05 s。按照ATP設備軟件邏輯，低頻L2 的解碼時間為1.9 s，故在IAG 處由于股道長度太短無法解碼。列車進入1DG開始重新解碼，正常1DG 的運行時間為2.05 s，超出最大解碼時間（低頻L3 的解碼時間上限為2 s），推測列車在1DG 區段上發生低頻由L2 變L3。ATP 設備又重新開始解碼，在解碼過程中因為越過1DG/7DG 絕緣節再次重新解碼，導致持續4 s 未能解出有效低頻，造成ATP 輸出最大常用制動。

3.2 地面信號設備分析

A 站正線使用25 Hz 軌道電路，疊加列控編碼。下行通過進路由X、XI、SF 3 個發送盒分3 段發碼。X 發送盒給IAG、1DG、7DG、9DG 發碼，載頻為1700-2。XI 發送盒給IG 發碼。SF 發送盒給發車進路發碼。

3.2.1 現場測試情況

現場測試接車進路入口電流，IAG 為0.9 A、1DG 為0.92 A、7DG 為0.64 A、9DG 為1 A。入口電流符合要求。

3.2.2 信號集中監測分析

監測調閱區段占用開關量如圖4 所示，占用正常。因車載數據分析懷疑機車信號在1DG 區段低頻碼發生跳變L2 升L3 所致，考慮到A 站列控軟件仍使用138 號規范，即具有碼序保持功能，因此，重點排查機車在掉碼后收到L3 碼是在占用IAG、X進站信號機關掉后，還是在占用IAG、X 進站信號機關掉之前。

圖4 區段占用開關量Fig.4 Section occupied digital signals

列控對區間軌道電路和IAG 的軌道繼電器都做了采集，也都送給集中監測，通過回放X 發送盒發送低頻碼從L2 升L3 是因為7G（五離去）出清。由此可見，7G 出清時間為20:30:15，1AG 占用時間為20:30:18，XLXJ 關閉時間為20:30:19，判斷為X 發送盒碼序先升級，IAG 再占用、XLXJ 后關閉。

根據邏輯，列控通過聯鎖接收XLXJ 的關閉情況，在XLXJ 關閉前發生的碼序升級可以立即實現，不需要進行碼序保持。

3.2.3 列控場景分析

A 站辦理 IG 通過進路， 列車正線通過IG，列車進站后收碼異常。查看列控中心數據，列控中心收到聯鎖發送進站信號機 H 燈后， 啟動接車進路碼序保持功能，如圖5 所示。

圖5 地面場景模擬Fig.5 Ground scenario simulation

3.2.4 現場驗證

到A 站，使用如下情景進行碼序保持功能。

1）開放X―SF 通過信號；

2）占用7G（移頻柜后關空開）；

3）測試X、XI 低頻為12.5 Hz（L2）；

4）室外采用分路線占用X 進站信號機外方區段；

5）室外采用分路線占用IAG；

6）出清7G；

7） 測 試X 低 頻 為12.5 Hz，XI 低 頻 為21.3 Hz（L5)。

現場驗證，說明X 發送盒實現了碼序保持。

3.2.5 列控監測數據分析

結合車載記錄反饋，列車在進入到IAG、1DG時均收到L2（碼），分析為壓入1DG 區段此時發生了碼序的升級（X 進站信號未關閉），造成ATP 因低頻碼的跳變而解碼不成功，形成掉碼。

X 發送盒碼序變化如圖6 所示。

圖6 列控監測數據發碼變化Fig.6 Transmission code change of train control monitoring data

20:29:48 X 發送盒發送的低頻碼為 L2；

20:30:00 X 發送盒發送的低頻碼為 L3；

20:30:20 X 發送盒發送的低頻碼為F2 占用檢查。

列控中心處理過程如下。

1）20:29:57 7G 出清，但列控中心三點檢查要求出清延遲3 s 處理，因此接車進路的X 發送盒在20:30:00 發送的低頻碼升為L3。

2）列控中心岔區碼序保持的依據為聯鎖進站信號機關閉條件，此條件更新時間同為20:30:00。

因此碼序升級與聯鎖信號機關閉為同周期事件。列控中心正常升級X 發送盒碼序。

3.3 結合車載信號與地面信號綜合分析

可知IAG（52 m）、1DG（71 m）、7DG（261 m），動車在7DG 列車運行方向24 m 處發生掉碼，地面信號和車載信號單獨分析均正常。結合車載信號和地面信號的分析結果，掉碼原因分析過程如下。

1）動車剛進入IAG 時，進路碼序L2，越過絕緣節動車組開始解碼，IAG 長度52 m，當時進站速度125 km/h（相當于34.7 m/s），動車在IAG剩余走行時間1.5 s，小于1.9 s (即小于廠家設置的主機解碼L2 閾值時間),解碼不出，緊接著越過IAG/1DG 絕緣節，重新解碼。

2）1DG 長度71 m，動車在1DG 走行時長2.05 s，大于2 s（低頻L3 最長解碼維規上限是2 s），正常應該解碼成功。但實際進路碼序在1DG運行的前0.05 s 至1.9 s 之間正好由L2 升級L3，動車組需再次重新解碼，由于動車組由重新解碼位置至1DG/7DG 絕緣節的運行時間小于2 s，導致解碼再次不成功。緊接著越過1DG/7DG 絕緣節，動車組再次重新解碼。

3）動車組在7DG 運行至24 m 處，進站后解碼的總用時間超過4 s（維規規定成功解碼閾值小于4 s），發生掉碼，輸出制動命令。

4 結論和改進措施探析

4.1 結論

該站動車組在越過進站信號機后，由于第一個區段設置較短，速度快（運行時間低于1.9 s），不滿足解碼條件；以及第二個區段低頻碼序發生跳變現象（符合列控規范），導致ATP 設備在2 s 內再次未能解出有效的低頻信息；動車組運行至第3 個區段，因解碼總時長超過維規設計規范要求的4 s，發生掉碼并輸出制動停車。

4.2 改進措施

經過深入分析，考慮以上因素，建議設計單位在運行250 km/h（約等于69.5 m/s）設計新線建設時，將車站進站信號機內方第一區段設計延長至139 m，以滿足最高速度時2 s 能解碼成功的最低要求，或優化車載邏輯。

5 總結

針對該站動車組在越過進站信號機第二個區段低頻碼序發生跳變現象，在第三個區段發生掉碼問題，經過對該場景掉碼原因深入分析，提出延長進站信號機內方第一區段的區段長度的建議，以此為設計和施工提供參考，目的是減少該特殊場景下的動車組掉碼情況。