高速铁路信号系统联调联试常见问题分析与对策

禹志阳

（中国铁道科学研究院通信信号研究所，北京 100081）

1 概述

高速铁路信号系统联调联试是在信号系统集成测试完成后,采用综合检测车或试验动车组在动态条件下对信号系统功能、列控工程数据、信号系统内部各子系统间的接口关系以及信号系统与外部系统之间的接口关系进行测试、调整和优化的过程，是高速铁路信号系统开通运营前的一个重要环节。

从2008年第一条客运专线合宁线开始，截止至2012年，已先后完成合宁、合武、京津、武广、郑西、京沪、广深港、汉宜、郑武、哈大等二十多条新建高速铁路的联调联试工作，联调联试过程中发现并解决了因工程质量导致的诸多问题。例如应答器安装位置错误、安装顺序错误、有源应答器尾缆故障、机车信号掉码、列控工程数据不一致等，也暴露出我国列控系统在功能需求、系统接口以及互连互通等方面的一些问题或不足。通过及时整治或优化，促进了我国列控系统技术体系的不断完善，为我国高速铁路的安全可靠运营提供了有力的支持。

2 联调联试常见问题与分类

为便于对比分析，以武广、哈大2条线为例，针对CTCS-3级列控系统功能联调联试过程中发现的问题进行统计分类。

2.1 武广客运专线联调联试

武广客运专线是我国第一条采用CTCS-3级列控系统的线路，线路里程1 068 km，全线包括17个车站、53个中继站，设置9台无线闭塞中心（RBC）设备、4台临时限速服务器设备和72台列控中心设备。武广客运专线联调联试从2009年8月开始，11月结束，共计发现各类问题99个[1]，涉及车载设备、列控系统功能、系统接口以及列控系统兼容性等方面。以CTCS-3级列控系统功能测试为例，联调联试过程中发现的问题分类统计如表1所示。

表1 武广客运专线联调联试问题分类统计

2.2 哈大客运专线联调联试

哈大客运专线也采用CTCS-3级列控系统，线路里程903.939 km，全线包括23个车站、3个线路所和46个中继站，设置了8台LKR-T型RBC设备，除相邻RBC采用直接通信方式外，信号系统制式及设备与武广线基本相同。哈大客运专线联调联试从2012年7月开始，9月结束，2012年10月通过动态验收。沈阳局管内CTCS-3级列控系统功能联调联试共计发现各类问题20个[2]，涉及工程质量、系统接口等方面，问题分类统计如表2所示。

3 联调联试常见问题原因分析

对比武广、哈大客运专线联调联试结果，因工程质量、设备稳定性等方面的问题明显减少，列控系统整体质量和综合性能得到进一步完善和提升，为便于我国高速铁路列控技术的持续发展，对近年来联调联试过程中发现的几个典型问题分析如下。

3.1 常用制动曲线（NBP）异常下降

问题描述：在采用CTCS3-300T车载设备后备模式控车，最限制速度曲线MRSP满足线路最高设计速度前提下，NBP曲线出现异常下降，列车不能按照设计速度满速运行，对运输效率和列车追踪运行间隔时分产生影响。该问题在京沪、合蚌、郑武、哈大等多条线都存在。

原因：在CTCS-2级列控车载设备控车条件下，车载设备通过接收轨道电路发送的行车许可和前方闭塞分区数量信息、应答器提供的闭塞分区长度、线路速度和坡度等信息，获取目标距离长度，并结合线路速度、坡度以及列车制动性能等实时计算速度监控曲线，由于前方空闲闭塞分区数量最多为7个，当列车常用制动距离长度大于前方目标距离长度，将导致起模点起模时机提前，NBP曲线下降，列车提前减速运行，如图1所示。

表2 哈大客运专线联调联试问题分类统计

3.2 RBC边界“飞车”

问题描述：对于CTCS-3级列控系统，无线闭塞中心具备列车位置跟踪和记忆功能，能够实时掌握列车运行位置信息。当相邻RBC采用非直接通信方式、前行列车通过RBC移交边界且轨道电路分路不良时，移交RBC发送给后行列车的MA将延伸覆盖前车所在区段，当列车紧追踪运行时，还可能导致后车出现撞线，输出制动。

原因：前车尾部（最小安全末端）越过RBC移交边界后，移交RBC将通过与其连接的车载电台命令车载设备切断与移交RBC的无线连接联系，同时将其从移交RBC的列车列表删除，由于相邻RBC采用非直接通信方式，移交RBC不能获取接收RBC管辖范围内列车位置信息，当RBC移交边界附近接收RBC管辖范围内出现轨道电路分路不良时，移交RBC按照轨道区段空闲进行处理，导致后车MA延伸，如图2所示。

3.3 机车信号掉码或由HU灯转H灯显示

问题描述：侧线接车进路，岔区无码，列车进入股道后机车信号显示无码，车载输出到常用制动；或在进入股道即将停车时，机车信号显示由HU灯转为H灯，输出紧急制动停车。

原因分析：根据《CTCS-3级列控系统应答器应用原则（V2.0）》，进站应答器提供CTCS-1包，描述本应答器开始至该进路出站信号机的轨道区段数据，当CTCS-1包中定义的岔区无码区段长度与实际长度误差较大，将导致机车信号出现掉码或显示H灯，如下所述。

1）CTCS-1包中描述的无码轨道区段长度（L_section）小于实际长度，机车信号掉码，输出B7制动，如图3所示。

2）CTCS-1包中描述的无码轨道区段长度（L_section）大于实际长度，列车运行到接车进路中最后一个轨道区段时，由于载频不一致，机车信号从HU码变成无码，输出EB制动，如图4所示。

4 整改措施与防治对策

对于联调联试过程中发现的简单工程质量问题，可以通过及时整改予以纠正，有些问题，涉及到信号系统与其他系统的接口、涉及到系统软件或工程数据调整，整治和复验的难度较大。因此，应尽量在联调联试前克服或进行防范，结合前期联调联试经验，提出以下对策。

4.1 进一步优化车载制动模型

我国的CTCS-2级列控系统通过前方闭塞分区空闲数量获取目标距离，受低频信息码的限制，目前目标距离最多只能提供前方7个闭塞分区长度，为解决CTCS-2级列控系统控车时NBP曲线下降问题，建议在充分保证制动距离安全的前提下，优化制动模型，适当压缩ATP控车时制动距离。

根据2011年完成的京沪先导段综合试验[3]，CTCS-300T列控车载设备支持UIC标准中基于制动百分比的制动模型（TDE1）和六段式参数配置优化模型（TDE0），分段式制动模型依照动车组主机厂提供的数据进行参数配置，并设置每一段的减速度均不大于相应的厂家值，以保证监控曲线的安全性，表3为CRH380AL车型的TDE1模型制动减速度，表4为按照TDE0模型，制动参数参照厂家数据进行优化后的SB制动减速度。

优化后的制动距离对比如表5所示。

表5所示数据表明，对于大部分情形，TDE0制动模型算法在保证安全的前提下，行车效率要优于TDE1算法。采用优化后的模型，在制动初速度300 km/h条件下，相比表6中规定的标准值，SB常用制动距离可以得到进一步优化。

表3 CRH380AL车型的TDE1模型制动减速度

表4 CRH380AL车型的TDE0模型SB制动减速度

表5 CRH380AL车型制动距离对比

表6 车载ATP设备限速目标距离

4.2 强化接口设计

高速铁路信号系统接口关系非常复杂，信号系统设计过程中应结合信号系统需求，统筹考虑信号系统与相关的线路、接触网、站场等之间的接口，提前做好接口部分的设计工作。

下列问题应在接口设计阶段充分重视。

1）线路数据

线路数据是列控系统正常工作的基础，线路专业应向信号专业提供准确的轨道区段长度数据、绝缘节位置信息、信号机里程数据等；特别是站内咽喉区和一些变更进路，写入应答器或列控中心的列控数据应与现场实际数据保持一致。

2）一离去区段和股道有效长

最近完成的哈大、合蚌等线的联调联试中，由于一离去区段长度不够长，引发的列车FS模式发车不能满速运行甚至导致“撞线”的现象比较多，因股道有效长度不够，重联动车组不能接进站内的现象也有发生。

发车进路中的一离去区段长度应满足列车越过无岔区段、进入一离去区段后，前方信号突然关闭，列车在防护信号机前制动停车的要求；站内股道长度应考虑重联动车组接车制动距离和停车位置的要求。设计阶段应提早对一离去区段长度、股道有效长等进行确认，调整区段长度设置、股道信号机位置或对岔区轨道电路区段进行补码设计。

3）优化电分相区设置位置

《高速铁路设计规范》中明确“电分相应设在进站信号机500 m以外或经行车减算确认，应避免设在变坡点、大电流和加速区段，宜设置在6‰及以下坡度的区段”。

新建高速铁路将电分相区设置在一离去至二离去区段，且该区段坡道达到20‰的现象也有发生，特定模式（OS模式、PS模式等）下，列车速度低于45 km/h，列车将无法通过电分相区。

4.3 完善集成测试

集成测试是第三方动态检测前，以集成商或设备供货商为主导，对信号系统进行的综合测试和调试，包括室内仿真测试、现场静态调试和动态集成调试等环节，集成测试是提前发现信号系统集成方案、列控数据、系统兼容性等方面潜在问题的重要环节，通过集成测试，发现和克服因工程质量导致的诸多简单问题，并促进列控系统工程数据和软件版本及时发布并保持相对稳定。

目前对于集成商或设备厂家的现场动态测试还没有明确的标准和规范要求，在互连互通测试方面还没有完全建立统一的仿真测试平台，对于信号系统内部接口特别是首次现场应用的内部接口关系，尤其应在集成测试阶段进行重点验证。

5 结束语

对联调联试中发现的问题进行整理、深入分析和分类，既是积累经验，提升联调联试方法、指导现场维护的需要，也充分体现了我国高速铁路列控系统不断总结、完善和优化的过程；通过问题分析，不断强化系统方案和接口的设计、完善测试方法和测试手段，建立和不断完善针对性的防范措施，将成为我国高速铁路列控系统安全可靠运行的有力保障。

[1] 中国铁道科学研究院.TY字第2638-2-4号 武广客运专线联调联试报告信号分报告.

[2] 中国铁道科学研究院.TY字第3348-1号 哈大客运专线沈阳局管段动态检测报告.

[3] 中国铁道科学研究院.TY字第3074-4号 京沪高速铁路综合试验研究分报告之四——通信信号系统试验.