西安客运专线综合维修段信号设备维修方案研究

■ 杨长辉

高速铁路对线路的稳定性和平顺性要求比普速铁路高得多，同时行车密度加大，因此对基础设施检测及养护维修提出了更高的要求。既有铁路的检养修体制和方法已不能完全适应高速铁路的要求。铁道部在借鉴国外高速铁路基础设施养护维修管理模式，并总结我国铁路基础设施修制修程改革和体制创新已取得经验的基础上，在北京、上海、广州、武汉 、西安、成都建设客运专线综合维修段。在此，根据铁运［2009］201号《客运专线基础设施维修基地电务工作基本原则和主要任务》，针对西安客运专线综合维修段（简称西安客专维修段）信号设备维修方案进行研究。

1 列控数据管理分析中心

车载列控设备动态监测系统（DMS）数据经中国移动GPRS网（建立静态IP）或铁路GSM-R网（建立专用通道），传送至地面列控数据管理分析中心，进行数据分析、存储和专用下载服务器后，通过网络防火墙进入铁路办公网。整个系统以铁路办公网为主干网，涵盖铁道部、西安客专维修段、铁路局、电务段和动车所。DMS数据通过铁路GSM-R网络在客专维修基地数据中心接入地面办公网。几个西安客专维修段列控基础数据库通过专线相互进行异地数据备份，确保数据安全。此外，列控数据管理分析中心需预留列车自动防护系统（ATP）模拟仿真系统接口，提供基础数据库共享功能。

列控数据管理分析中心需构建列控数据管理系统和列控数据分析系统。

1.1 列控数据管理系统

建立以西安客专维修段为核心的区域DMS数据下载中心，完成DMS实时数据的下载、集成、分析、存储、发布工作。

以铁路局总工室“列车运行图”线路基础数据为基本数据，形成与应答器、无线闭塞控制系统（RBC）、信号机位置、闭塞区段等有关的列控数据基础库，并与总工室“列车运行图”联动。列控数据基础库以电子表格和电子图形的形式显示，形成基础数据标尺，为用户提供简洁、直观、方便的图示化人机交互界面。对列控数据的更新（增加/删除/修改等）维护操作，都以统一接口服务形式提供，实现数据的安全存储及备份。具有本地完全备份功能和异地两两备份功能。

结合DMS、数据分析工具（JRU）和动检车等数据对列控基础数据进行自动、实时校核，实现静态数据库与动态监测数据的功能。校核结果显示在电子图形上，与基础数据标尺进行比对，形成校核报告。

应答器报文数据管理负责应答器报文数据的分析工作。建立管内应答器数据库及设备台账，负责日常维护管理工作，监督各电务段应答器报文的写入工作，定期对电务段应答器数据的维护管理工作进行检查。

1.2 列控数据分析系统

（1）DMS数据实时分析。负责管内DMS数据下载及数据分析工作，监测各动车组列控动态监测车载装置运行情况，动车组列控动态监测装置GSM卡的统一购置、发放，管内列控动态监测设备的统一管理、调配及软硬件升级改造工作。建立列控动态数据库，负责指导管内列控动态监测数据的分析管理工作，定期对电务段列控动态监测系统运用情况进行检查。

（2）JRU数据下载分析。负责JRU车载数据下载分析的运用和维护工作。建立管内JRU动态数据库，负责日常维护管理工作，定期对电务运用情况进行检查。

（3）RBC数据分析。负责RBC车载数据下载分析的运用和维护工作。建立管内RBC动态数据库，负责日常维护管理工作，负责指导管内RBC数据下载分析管理工作，定期对电务运用情况进行检查，设专人对管内RBC数据进行抽查调看，按期汇总分析报告。

（4）动检车数据分析。负责动检车动态检测系统的运用和维护管理工作，按照周期检测计划完成检测任务。建立动检车检测设备台账、信号动态数据库、问题数据库，负责日常维护管理工作；负责动态检测数据的分析、汇总管理工作，定期发布和上报动态检测通报。

2 列控系统仿真测试平台

2.1 仿真测试平台总体功能

（1）工程数据方案验证和仿真分析。对新建、改造线路的工程数据进行验证和仿真分析。首先，通过数据分析工具，对线路的工程数据进行一致性和合理性分析，可发现数据中的错误。然后，以仿真测试平台为依托，辅助车载ATP设备，对工程数据进行仿真运行，在运行过程中动态查找线路数据差错，对改造后的列控数据进行验证。

（2）车载ATP设备功能验证。仿真模拟平台可灵活使用真实设备替换仿真设备，实现对真实设备的在线运行仿真。

（3）动车组列控数据仿真测试。根据现场列车实际运行的记录数据和下载数据进行仿真测试，对现场列控数据进行校核。仿真模拟平台可根据下载数据进行系统运行回放，实现离线观察系统运行功能。系统数据回放支持多种人机交互功能，方便用户多角度观察系统运行。根据现场实际运行系统的下载数据，对下载数据进行仿真模拟分析，自动快速定位存在问题的数据，帮助用户定位问题并解决问题。

（4）原理展示、培训与训练。具备职工培训平台功能，模拟CTCS列车运行控制系统的系统结构和工作机理，实现对列控系统运行的可视化模拟和展示，使用户能更好地理解系统机理，加深对CTCS列控系统的认识。为实际CTCS列控系统使用人员提供培训环境，仿真模拟平台可将CTCS列控系统的运行过程和工作机理以可视化的方式进行展示，学员在实验室可全方位了解系统工作原理，弥补现场难以观察系统内部工作过程的缺点。

为实际CTCS列控系统使用人员提供训练环境。教练员可在仿真模拟平台设置和重现各种故障，学员观察CTCS列控系统相关设备状态，判断和定位故障，并实施抢修。

为整个系统的人因安全分析与评估提供研究平台，可研究人员和系统之间的交互式关系，改善人机交互工作方式。

2.2 仿真测试平台结构

仿真测试平台主要由列车运行仿真器、车载设备仿真器、RBC仿真器、列车群仿真器、列控中心仿真器、列车驾驶模拟器、速度传感器模拟器、三维视景模块、调度集中系统（CTC）总机仿真模块、CTC车站分机仿真模块、临时限速服务器模块、计算机联锁仿真器、仿真管理器等组成。仿真测试平台结构见图1。

2.3 仿真测试平台测试功能

仿真测试平台测试功能见图2。

（1）测试案例和测试序列相关模块。测试分析平台可供选择的数据来源有2个：一个是测试序列，另一个是实际运行数据。本模块群提供测试序列这一测试数据来源。

该部分包括基础线路数据库、测试案例数据库、测试序列管理工具和测试序列数据库。基础线路数据库存储了维修段管辖区域的线路相关数据，测试案例数据库存储了铁道部颁布的测试案例集。通过测试序列管理工具，将线路数据和测试案例相结合，生成可执行的测试序列数据库，在测试执行过程中供测试场景控制器调用。

（2）实际运行数据重现相关模块。提供实际运行数据这一测试数据来源。运行数据导入工具可将现场真实设备实际运行的数据导入数据库，以运行日志数据库的形式存储。测试平台可根据运行日志重现运行过程，从而实现对真实设备实际运行情况的故障分析和故障定位。

（3）测试场景控制器。是在线测试的主控模块，负责从测试数据库中读入本次测试所需的全部数据，并对其他在线执行模块进行数据配置，控制测试的开始和结束以及监控整个测试过程。场景控制器主要包括应答器数据控制器、RBC数据控制器、轨道电路数据控制器、列车动力学仿真模块、列车接口数据控制器。

（4）接口适配相关模块。用于连接测试平台和被测设备。接口适配相关模块包括：应答器发码器、无线接口适配器、轨道电路发码器、速度脉冲发生器、列车接口适配器。考虑到测试分析平台应能测试不同厂家的车载设备，因此所有的接口适配均应采用标准接口。

图1 仿真测试平台结构

图2 仿真测试平台测试功能

另外，为保证测试过程的正常执行，还应包括司机驾驶部分，由司机在人机接口（DMI）界面上操作完成。DMI属于被测设备的一部分。

（5）数据记录和分析模块。数据记录和分析模块用于记录测试过程中产生的所有测试数据，供离线分析用。数据记录和分析模块包括：测试数据记录器、JRU下载评估模块。以上模块完整记录全部数据，然后提供给分析与评估模块，完成对测试结果的分析和判定。

（6）测试过程监视器。测试过程监视器以图形化的方式显示测试过程，供测试人员准确了解测试过程，及时发现测试过程中出现的错误和故障。测试过程监视器提供回放功能，方便测试人员分析测试中发现的问题。

2.4 仿真测试平台可选配置的功能

（1）三维视景仿真和司机驾驶台。三维视景仿真模块为测试人员提供更加逼真的测试场景监控环境，测试人员在测试过程中可观察到真实车站、站场、线路等画面，具有身临其境的感觉。同时，通过司机驾驶台，测试人员可模拟司机驾驶，操作列车运行。三维视景仿真和驾驶台部分可用于维护人员培训，能更直观地了解相关细节。

（2）仿真车载设备。在培训过程中完成车载设备功能，从而使操作人员培训在ATP设备的干预下进行，更接近现场实际情况。另外，仿真车载设备还起到运行日志重现功能。

3 信号动态监测系统

信号动态检测系统主要由轨道电路检测系统、补偿电容检测系统、轨道不平衡电流检测系统、应答器检测系统、车载ATP运行数据采集分析系统、车载ATP运行电磁环境监测分析系统、车载Igsmr接口数据监测分析系统、车载Um接口数据监测分析系统等组成。实现车载ATP运行数据分析、Igsmr接口监测数据分析、Um空中接口监测数据分析、车载ATP运行环境电磁兼容（EMC）参数分析、轨道电路频率参数与传输特性、应答器上行链路信号特性、应答器报文、补偿电容工作状态等检测、监测及综合智能分析处理功能，满足指导高速铁路列控系统联调联试、日常检测和设备维护，适应CTCS-2/CTCS-3级列控系统技术规范。

4 ATP高级修

西安客专维修段可承担所属动车组车载设备的三、四、五级修程的计划及实施，基地内需配置适合各种厂家车载设备高级修的专用工具及检测设备，以满足不同类型车载设备的高级修。

西安客专维修段内设置ATP高级修工区，按照三、四、五级修程要求，负责动车组车载设备的测试、故障判断、器件更换、清扫等工作；更换下来的列控车载设备送仿真实验室仿真测试；动车组出三、四、五级修库前，利用车载检测工具对车载设备单个板卡及整个车载系统进行各种性能测试。

5 GYJ车载设备检测所

轨道车运行控制系统（GYJ）车载设备检测所配置信号专用测试工具和仪器仪表，对机车信号和LKJ等车载电务设备进行测试和检修；在大机检修库基坑配置发码环线，对机车信号进行测试。

6 工电一体化施工队伍及人才培训

6.1 工电一体化施工队伍

西安客专维修段将承担客运专线大机作业电务相关工作，具体工务作业有：道岔脱杆捣固、线路清筛、线路捣固、钢轨及道岔打磨、线路大修。电务人员配合工务完成相关道岔、轨道电路、信号机等设备的调试工作。根据维修段工务配备捣固车、清筛车间、线路捣固作业队、钢轨及道岔打磨作业队、线路大修车间等数量，配套相关电务检修、测试设备和设施，以满足现场生产需求。

6.2 人才培训

西安客专维修段配置投影仪、教学软件等教学工具对学员进行理论培训；利用列控系统仿真模拟平台对车载设备的高级修程维护人员和列控数据管理人员进行培训和应急抢修能力强化培训；结合客运专线大机作业对段内电务学员进行现场作业能力训练和应急抢修能力强化培训。

7 结束语

结合西安客运专线综合维修段总体维修方案，研究了信号设备维修方案，主要针对CTCS-2/CTCS-3级列控系统建立列控数据管理分析中心、列控系统仿真测试平台、信号动态监测系统，根据动车组三、四、五级修程设置ATP高级修工区，结合工程车及大机维修设置GYJ车载设备检测所，配合工务作业组建工电一体化施工队伍，根据人才培训要求设置教学工具。

高速铁路基础设施综合维修管理具有集成性、高效性、针对性、适应性等特点，上述信号设备维修方案能满足高速铁路综合维修管理体系。

[1] 铁运［2009］201号 客运专线基础设施维修基地电务工作基本原则和主要任务[S]