有源应答器监测集成的探索与思考

2010-05-08张广军

铁路通信信号工程技术 2010年5期

张广军

（中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055）

有源应答器监测装置目前应用于既有线CTCS-2（以下简称C2）级列控系统区段车站，在既有C2级列控系统中增加有源应答器临时限速命令校核及设备状态监测环节，实现有源应答器的实时监测，弥补既有微机监测系统的不足，及时消除安全隐患，确保动车组运行安全。

有源应答器监测装置目前在既有线C2级列控区段应用，由于自身的不足，影响了监测装置在新建C2级列控区段车站以及CTCS-3（以下简称C3）级列控区段车站的进一步推广。本文正是基于此，分析影响其进一步发展的瓶颈，并探讨解决问题的方案。

1 有源应答器监测装置简介

按铁道部计划司、运输局《关于加快安装有源应答器监测装置有关要求的通知》［2008］0141号（运基信号电）的要求，全路六大干线既有C2级列控区段237个车站安装有源应答器监测装置，截至2009年5月，全路已经完成118个车站的安装任务。

既有C2级列控系统结构如图1所示。

在C2级列控系统中，车站列控中心与车站联锁系统、CTC或TDCS接口根据调度命令、进路状态、线路参数等产生进路及临时限速等相关控车信息，LEU根据列控中心产生的应答器报文地址，实时选择对应报文并向有源应答器下达，最后有源应答器将该报文传送给动车组，进而控制列车运行。

自2007年既有线提速以来，既有线C2级列控系统LEU至有源应答器这一环节发生多起故障，归纳主要如下。

（1）有源应答器尾缆断裂或插头接触不良引起的通道中断故障。

（2）有源应答器设备自身故障。

（3）LEU硬件螺丝杆损坏引起的设备故障。

（4）临时限速命令漏发或出现错误报文。

故障（1）～（3）将导致动车组因应答器故障，接收默认报文而自动停车，严重影响运输调度组织。故障（4）将导致动车组无法接收或错误接收临时限速命令, 如果在限速区段而未采取限速措施，动车组超速运行，后果将不堪设想。

目前，地面设备LEU至有源应答器这一环节无法实现实时监控，存在重大安全隐患。

有源应答器监测装置是在既有C2级列控系统中增加有源应答器临时限速命令校核及设备状态监测环节，将有源应答器报文读出并反馈到监测中心及调度中心（TDCS/CTC），实现有源应答器的实时监测，形成闭环检查。其系统结构如图2所示。

有源应答器监测装置由报文译码单元、数据读取模块以及天线构成，数据读取模块和天线设置在被监测有源应答器旁，用于读取、处理有源应答器报文，通过电缆传送至室内报文译码单元进行处理分析，根据报文判断有源应答器工作状态及校核临时限速命令。

2 有源应答器监测装置的不足

有源应答器监测装置已经在六大干线的118个车站应用，按照铁道部计划安排，还有119个车站即将安装使用。有源应答器监测装置达到了代替人工巡检的目的，进一步消除了设备的安全隐患。不过在进一步推广中，还存在一些争议。

2.1 有源应答器监测的定位之争

由于有源应答器在列控系统中的重要作用，其工作状态及临时限速命令的校核结果对列车运行有指导意义，因此在应用过程中存在将监测装置本身定位为安全设备与监测设备之争。

根据对《有源应答器监测装置技术条件》的理解：“有源应答器监测装置用于C2级列控系统中有源应答器工作状态及临时限速命令设置的闭环监测，是保障动车组运行安全的重要设备”，以及目前铁道部对有源应答器监测装置的解释，有源应答器监测装置定位为监测设备。

按有关规定，有源应答器的监测结果必须反映在微机监测、TDCS/CTC系统和车务终端，联锁、监测、TDCS/CTC系统对故障信息要有报警及图形显示功能，并且要求行车人员在发现有源应答器故障的报警信息后做出相应处理，现在各局后续相关的管理办法已经在制订过程中。这就要求监测装置不但要在第一时间报警设备故障，指导维修，行车人员还要根据不同的故障信息，依照相应的行车管理办法采取必要的措施，指挥行车，因此，也有将有源应答器监测定位为安全设备的呼声。

2.2 工程造价偏高

对目前全路已安装有源应答器的6个铁路局118个车站的工程投资进行综合概算分析，如表1所示。

表1 全路有源应答器监测装置安装工程综合概算分析表

由表1可知，每台有源应答器对应其监测装置的平均造价约为8.3万元，其中仅监测装置设备指标为4.1万元/台，平均每站工程总投入30.7万元。

有源应答器监测装置作为微机监测的辅助，与此形成对比的是每站微机监测招标价格一般在35万元左右，每台有源应答器的招标价格在1万元左右，因此，过高的工程投入影响了有源应答器监测装置的进一步推广。

2.3 技术方案仍存在不足

有源应答器监测装置最主要功能可以概括为两点：

（1）监测有源应答器工作状态。

（2）校核临时限速命令。

根据运基信号［2008］63号《有源应答器监测装置技术条件（暂行）》的规定，监测装置在列车接近有源应答器前不小于30 s，切断室外数据读取模块的电源，使其处于断电状态，停止系统监测。在停止监测的这段时间里，监测装置无法对有源应答器进行监测,更无法校对临时限速命令，存在监测盲区，仍然无法完全消除安全隐患。

3 有源应答器监测系统集成的思考和研究

有源应答器监测的系统功能相对单一，仅仅为了完成此项功能，便增加一套监测装置，从信息的采集到处理，再将监测信息提供给监测及TDCS/CTC系统，自成体系，这样对铁路资源的浪费很大。

系统集成可以整合铁路资源，降低投资，同时避免各系统间功能的重叠，规避有源应答器监测装置不足，满足有源应答器监测进一步发展、完善的需要，进而彻底消除安全隐患。

有源应答器监测系统集成，不应局限在监测设备的集成，应是监测功能的集成。基于此，根据有源应答器监测的功能定位，有两个集成方案。

3.1 有源应答器监测与微机监测的系统集成

3.1.1 与微机监测的系统集成方案

你就别难为我了好不好？对方也急了，声音高起来，制度又不是我定的，全国的民政局都是这样，我一个小小的办事员能有什么办法？你以为我就不想给你们提供方便？你以为我心里就好受？你以为我生来就是铁石心肠？我……

将有源应答器监测定位为监测设备的前提下，有源应答器监测与微机监测进行系统集成，可以参考现有有源应答器监测装置的体系结构，将监测设备都纳入微机监测系统，其体系结构如图3所示。

微机监测整合有源应答器监测装置的所有功能，参考《有源应答器监测装置技术条件（暂行）》的规定，各系统间传输信息内容如下。

（1）微机监测与TDCS/CTC系统通信信息如图3中通道（a）所示，见表2。

表2 微机监测与TDCS/CTC系统通信信息表

（2）微机监测与有源应答器通信信息如图3中通道（b）所示，见表3。

表3 微机监测与有源应答器通信信息表

（3）车站联锁与微机监测通信信息如图3中通道（c）所示，见表4。

表4 车站联锁与微机监测通信信息

3.1.2 与微机监测的系统集成方案特点

有源应答器监测与微机监测的系统集成，将有源应答器监测装置中报文译码单元的处理功能交给微机监测主机，数据读取模块和天线的功能由微机监测的采集单元来实现。

（1）优点

1）最大限度保留既有有源应答器监测装置的系统结构，对已经制定与监测装置相关的各项规章制度影响最小。

2）与原有体系结构相比，将两个系统整合为一个系统，仅需扩展微机监测系统的功能，这样优化系统资源，必将降低工程投资，便于有源监测功能的推广。

（2）缺点

1）集成有源应答器监测功能后，微机监测的技术标准必将重新定义。

2）本集成方案并没有跳出原有有源应答器监测装置的体系结构，微机监测与所监测有源应答器仍属于两个不同系统，因此类似于现有有源应答器监测装置的30 s的监测盲区还会存在。

3）定义为监测设备，监测对象是关系行车的安全设备，一旦误报，必将影响运输效率，对于微机监测系统而言，扩展本身功能的同时，增加了更大的安全责任。

3.2 有源应答器监测与列控系统集成

3.2.1 与列控系统集成方案

将有源应答器监测定位为安全设备的前提下，有源应答器监测与列控系统进行集成，即列控系统对有源应答器增加自检功能，并将自检结果反馈到TDCS/CTC、微机监测及联锁系统，其体系结构如图4所示。

在欧洲列控系统（ETCS）中，LEU安装在室外，与应答器的连接电缆较短，LEU可以通过检测电缆的阻抗来判断断线、短路故障，但是从严格意义上讲，该系统仅能判断有源应答器的工作状态，无法判断应答器发送报文与行车下达命令的一致性，还是存在一定的隐患。而中国列控系统中，LEU安装在室内，与应答器的连接电缆较长。这种方式安装的LEU对于电缆远端的断线、短路故障检测不到，这样不但有源应答器的工作状态无法监测，更无法实现临时限速命令的校核，造成更严重的安全隐患。

3.2.2 与列控系统集成方案特点

本方案从完善列控系统出发，增加有源应答器向车站列控中心的信息反馈环节，将电缆及应答器设备状态以及发送的报文反馈给列控中心，列控中心再对报文进行分析、校核，达到自检目的，同时将自检结果反馈到微机监测及TDCS/CTC和车站联锁系统，弥补国内列控系统的不足。

（1）优点

1）本方案是列控系统自身完善和补充，对其他信号系统影响最小，同时投资最省，实施更容易，特别是对既有站的列控系统更换设备和修改软件即可，更利于推广。

2）将自检信息提供给微机监测、TDCS/CTC以及联锁系统，一旦提示故障信息，就可以明确是自身故障还是系统与其他系统传输通道的故障，这样责任更加明确，避免了不同部门间的责任推诿现象。

3）对于临时限速命令的校核，最有条件做到列车接收的报文就是需要校核的报文，确保校核结果的准确性，这是其他监测方式无法实现的。

（2）缺点

1）列控系统是引进国外技术，有源应答器刚刚实现国产化，增加列控系统有源应答器自检功能必将突破原有技术标准，实施难度将会很大。

2）对于设备维修，微机监测显示的是列控系统自检结果，这样明确到列控系统具体故障点的难度会很大，增加检修人员的工作量。