CRH2型动车组与CTCS2-200C型列控车载设备良性配合之探讨

殷勤策

CRH2型动车组与CTCS2-200C型列控车载设备良性配合之探讨

殷勤策

CRH2型动车组与CTCS2-200C型列控车载设备良性配合解决方案，包括车-地间的兼容性改造、CRH2型动车组的电磁环境整治以及提高CTCS2-200C型车载设备的抗电磁干扰能力，实现了CRH2型动车组与CTCS2-200C型列控车载设备良性配合;解决了CRH2-057A/058A型动车组无法以C2控车模式正常商业运行的问题;避免了更换列控车载主机设备，取得了良好的安全和经济效益，对其他类型的动车组与列控车载设备的良性配合具有现实的借鉴和指导意义。

动车组;车载设备;良性配合;探讨

CTCS2-200C型列控车载设备与CRH5型动车组的配合在全路实际运用中是良好的、可行的，但是其与CRH2型动车组的配合一直以来存在不少问题，导致西安铁路局配属的CRH2-057A/058A型动车组无法上线商业运行。

1 CRH2型动车组与CTCS2-200C型车载设备配合不良初探

使用CRH2-057A型动车组(车载设备为CTCS2-200C型)在开启动车组空调和关闭空调的条件下，分别进行了一个往返的试运行试验。

在开启空调的条件下，CRH2-057A型动车组在特定区段一个往返的试运行试验中，共发生了35次应答器丢失、信息错误及信息不完整的故障，造成多次非正常停车。而在关闭空调的条件下该动车组在同一特定区段一个往返的试运行试验中，共发生13次应答器丢失、信息错误及信息不完整的故障。

试验结果表明:动车组的电磁干扰、列控车载设备的抗干扰能力是CRH2型动车组与CTCS2-200C型车载设备配合不良的重要原因，同时车-地间的兼容性也存在不少问题。

2 CRH2型动车组与CTCS2-200C型车载设备良性配合解决方案

该解决方案具体包含以下3方面的内容:一是整治车-地间的兼容性问题;二是整治CRH2型动车组的电磁环境，降低动车组对车载设备的电磁干扰;三是提高CTCS2-200C型车载设备的抗电磁干扰能力。

2.1 车-地间的兼容性改造

通过对试运行数据的研究分析和地面应答器报文的解析，发现西安北动车所至华山北间共有21个应答器的报文与CTCS2-200C型车载设备不兼容。对这21个应答器进行了报文重新编制、仿真测试和现场换装，再次进行了8个序列的动态试验。试验结果:在特定区段平均每个往返发生8次信息错误及信息不完整的故障。

通过试验数据的分析和试验结果的对比，车-地间的兼容性改造有效解决了地面应答器的报文与CTCS2-200C型车载设备不兼容问题，达到了预期的效果。

2.2 电磁环境整治

由于CRH2型动车组接地方式的特殊性(头车车体与转向架绝缘，动车车体通过电刷与转向架链接接触轨面进行接地)，以及CTCS2-200C车载设备BTM天线处于强磁场工作环境，造成了CTCS2-200C设备容易在CRH2型动车组上受到电磁干扰。

为测试CRH2型动车组车底内的电磁环境，选择对BTM的频谱特性进行分析，如图1所示。

干扰信号强度可以从平均值和突发值2个角度来衡量。图1中左图表明在3MHz～6MHz之间干扰信号的平均强度在－70dBm～－65dBm间，尤其是应答器上行链路信号的下边频(3.951MHz)处，平均干扰为－68.89dBm，处于较高的干扰水平。图1中右图记录的是干扰信号的最大值，反映了瞬间干扰的最大值情况。强度较大的突发干扰会在短时间干扰应答器上行链路信号的正确接收。在3MHz～6MHz中干扰最大值分布在－60dBm～－50dBm，这说明在此频率范围干扰水平较大。

图1 CTCS2-200C-BTM测试频谱仪截图(平均值和最大值)

根据频谱特性的测试结果，CRH2型动车组与CTCS2-200C型车载设备良性配合需对车底的电磁环境进行整治。改善车底电磁环境主要有3个途径:一是降低空间辐射干扰;二是降低传导干扰;三是降低供电系统干扰。一般情况下，空间辐射干扰在强度上低于其他2种干扰。以下将通过这3条途径分别对车底的电磁环境进行改善整治。

1.降低空间辐射干扰。借鉴西安局CTCS2-200H和CTCS2-300S车载设备在电磁兼容方面的整治经验，在CRH2型动车组车底BTM天线上方增加3mm的金属钢板，对天线所受到的空间辐射干扰进行隔离处理，如图2所示。

图2 BTM天线上方增加3 mm的金属钢

2.降低传导干扰。采用绝缘螺栓对BTM进行安装，螺栓两端使用胶圈进行隔离，隔离钢板与BTM天线顶板之间进行绝缘处理，如图3所示。

3.降低供电系统干扰。对车底的布线进行调整，将BTM天线馈线尽可能远离空调压缩机380V电源线，并利用钢制车体横梁作为掩体，将空调电源线与BTM天线馈线进行空间隔离，同时对空调电源线增加滤波器。

4.电磁环境整治效果。通过对CRH2型动车组电磁环境整治后的频谱分析，CRH2型动车组的电磁环境整治有效改善了CRH2型动车组与CTCS2-200C型车载设备的良性配合。

2.3 提高CTCS2-200C型车载设备的抗电磁干扰能力

CTCS2-200C型车载设备抗电磁干扰能力的提高，也可改善CRH2型动车组与CTCS2-200C型车载设备良性配合。对列控车载设备而言，BTM是易受到干扰的设备，因此选用抗干扰能力更强的BTM是提高车载设备抗干扰能力的有效途径。通过论证，选用BTM1-YH型BTM替换原有的BTM，并对BTM1-YH型BTM的抗电磁干扰性能进行验证。

图3 BTM的绝缘安装

为尽可能模拟动车组在实际运行过程中的电磁环境，将动车组升弓，通过弓网为ATP和BTM供电，并启动动车组在实际运行过程中使用的其他设备和设施，然后对BTM应答器上行链路信号频谱特性，以及BTM与CTCS2-200C的ATP通信功能进行测试。

2.3.1 BTM1-YH型BTM应答器上行链路信号频谱特性测试

图4表明在3MHz～6MHz之间干扰信号的平均强度在－75dBm～－70dBm。图5记录的是干扰信号的最大值，体现了瞬间干扰的最大值情况。强度较大的突发干扰会在短时间干扰应答器上行链路信号的正确接收。

图4 BTM1-YH型BTM测试频谱仪截图(平均值)

2.3.2 BTM1-YH型BTM与CTCS2-200C的ATP通信功能测试

通过对BTM1-YH型BTM和车载CTCS2-200C的ATP同时上电启动、断开BTM与CTCS2-200C的ATP的主系通信链路、断开BTM与CTCS2-200C的ATP的备系通信链路等项目测试，BTM1-YH型 BTM与CTCS2-200C的ATP通信功能正常。

图5 BTM1-YH型BTM测试频谱仪截图(最大值)

2.3.3 BTM1-YH型BTM静态测试结论

通过BTM1-YH型BTM的资料和现场的测试分析，BTM1-YH型BTM可以适应目前CTCS2-057A/ 058A型动车组的车底电磁环境。

3 解决方案的试运行验证

为验证CRH2型动车组与CTCS2-200C型列控车载设备良性配合解决方案的安全性和可靠性，须进行5000km以上的试运行试验。

3.1 试运行试验

使用CTCS2-057A型动车组在西安北至华山北间进行了20个往返的试运行试验，在西安北至巩义南间进行了3个往返的试运行试验，共完成了约7500 km的运行。CTCS2-058A型动车组在西安北至华山北间进行了21个往返的试运行试验，完成了约5000 km的运行。

3.2 试运行试验结论

通过试运行添乘和数据分析，CTCS2-057A型动车组BTM可靠接收到地面应答器14776个，应答器报文准确接收率100%;ATP接收到14771个，应答器报文准确接收率99.96%。CTCS2-058A型动车组BTM可靠接收到地面应答器10830个，应答器报文准确接收率100%;ATP接收到10830个，应答器报文准确接收率100%。

试验结果表明，CRH2型动车组与CTCS2-200C型车载设备良性配合解决方案(即地面应答器进行适应性改造、BTM天线进行隔离处理、BTM接地进行整治、空调电源布线进行调整、空调电源线增加滤波器以及替换抗干扰性能较强的BTM等)切实可行，效果明显，达到了预期的目的。

5 结束语

通过对CRH2型动车组与CTCS2-200C型车载设备配合不良的问题分析，CRH2型动车组与CTCS2-200C型列控车载设备良性配合解决方案解决了CRH2-057A/058A型动车组无法以C2控车模式正常商业运行的问题;避免了更换列控车载主机设备，为路局节约了几百万元的资金，取得了良好的安全和经济效益，对动车组与列控车载设备良性配合具有现实的指导意义。

［1］唐金元，王翠珍，高玉章．机载计算机控制系统硬件电路的抗干扰措施［J］．仪表技术，2012(1):44．

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［3］中国铁道科学研究院通信信号研究所．西安铁路局CRH2－057试验报告，2012．

［4］徐宁，付连著，王财进．高速铁路应答器报文接收质量测试及分析［J］．铁道通信信号，2012(2):1．

The solution to beneficially coordinate CRH2 electricmultiple units(EMU)and CTCS2-200C train-board control equipment consists of the compatibility reform of trains and surface equipment，the renovation of the electromagnetic environment of CRH2 electric multiple units，and improvements of the anti-electromagnetic interference capability of CTCS2-200C train-board control equipment．The beneficial coordination of CRH2 electric multiple units and CTCS2-200C train-board control equipment is realized．It is solved that the CRH2-057A/058Amotor train unit can notoperate commercially with the C2 controllingmode．It avoids changing the train-board control host devices，which leads to safety and economical results．It has the practical reference and directive value for the beneficial coordination of other kinds of electricmultiple units and train-board control equipment．

Electric multiple units;Train-board equipment;Beneficial coordination;Discussion

殷勤策:西安铁路局电务处高级工程师710054西安

2012-05-21

(责任编辑:陈宝安)