基于CTCS3-300H型列控车载设备的复兴号动车组滑行停车问题研究

摘 要：本文重点针对 CTCS3-300H 列控车载设备雨雪天气下列车以 C3 等级运行过程中存在滑行时导致停车的问题进行分析及研究，并据此提出可行的解决措施。

关键词：CTCS3-300H;ATP;速度传感器;滑行;雨雪天气

Research on Problerm of Stop due to Sliding for Fuxing Train Equipped with

CTCS3-300H On-board Equipment

YAN Wei

（Communication and Signal Section of Guangzhou，Guangzhou Railway （Group）Corporation，Guangzhou，Guangdong 510610，China）Abstract：This paper states that the train equipped with CTCS3-300H on-board equipment controlled at C3 level will brake when it is movingin the rain and snow，because of the the wheels sliding.And further puts forward the feasible solutions based on the analysis andresearch.

Keywords：CTCS3-300H;ATP;speed sensor，glissade;rain and snow weather

1 背景介紹

测速装置在 ATP 系统中起着至关重要的作用，主要用于测量列车的速度和运行方向，是 ATP 设备进行列车安全防护的基础，为了保证速度的可靠性，在每套 CTCS3-300H 设备中安装 3 个速度传感器，这 3 个速度传感器分别安装于车辆转向架上。由于高速动车组运行环境的复杂性，使得列车在运行到某些场合时，车辆滑行引起测速测距出现偏差 ，导致列车停车，从而对运营产生影响，因此，解决好测速测距出现偏差的问题至关重要。

2 原理介绍

CTCS3-300H车载设备使用3个双通道霍尔速度传感器进行测速。速度传感器安装于车辆轮对 2 轴、3 轴、4 轴的轴端盖上，通过齿轮齿隙变化引起磁场强度的变化产生脉冲来计算列车运行速度，如图 1 所示。

速度传感器将获得的脉冲发送至 VC 单元的 OIF 板，处理后发给 EOP 板进行处理。EOP 板根据每个速度传感器的 2 个通道中信号的相位差来判断列车运行方向。当 4 轴速传测速测距出现偏差时，VC1 系和 VC2 系均无法正常工作，当 2 轴速传测速测距出现偏差时，VC1 系无法正常工作，当 3 轴速传测速测距出现偏差时，VC2 系无法正常工作。CTCS3-300H 车载的测速测距子系统结构如图 2 所示。

3 故障原因分析及查找

3.1 故障原因

以 2019 年 4 月 9 日 16 时 10 分广州局配属的 CR400AF-2027车 G6184 次列车运行至沪昆高铁韶山南至湘潭北间上行线K1136+711m 处停车为例进行分析。经 PC 卡数据分析：CR400AF-2027 车 00 端 G6184 次 16 时 09 分 13 秒司机将牵引制动手柄切至制动区，如图 3 所示，16 时 09 分 32 秒 ATP 检测到2 轴、4 轴轮对滑行，如图 4 所示。

9 时 09 分 59 秒车组经过最后正常接收的应答器组编号为074-4-04-012，应答器组报文中描述编号为 074-4-04-012 的应答器组到编号为 074-4-04-014 的应答器组链接距离增量为 774m，车组的走行距离 L 为 724.10m（图 5）。经计算应答器窗口范围为（738.52m，829.48m），由于 724.10m 未在窗口范围内，故报应答器（编号 074-4-04-014）丢失。

应答器报文描述编号为 074-4-04-014 的答器组到编号为074-4-04-016 的应答器组的链接距离应为 200m，即编号为074-4-04-012 的应答器组到编号为 074-4-04-016 的应答器组的链接距离应为 774+200m=974m，应答器组 074-4-04-012 到应答器组 074-4-04-016 的走行距离为 927.9m（图 6）。经计算应答器窗口范围为（938.52m，1029.48m），由于 927.90m 未在窗口范围内，故报应答器（编号 074-4-04-016）丢失。

在列车减速过程中，当 ATP 计算的加速度小于或等于滑行判断加速度βlim（-6km/h/s）时，ATP 判定检测到滑行状态。

ATP 在收到 074-4-04-014 和 074-4-04-016 应答器报文时，列车走行距离不在应答器窗口范围（应答器出窗），造成连续丢失两组应答器数据，ATP 根据逻辑输出最大常用制动停车。最大常用制动停车后，将行车许可（MA）缩短至车头后紧急制动曲线（EBI）降为 0，因此输出紧急制动。符合 TB/T3483--2017 号文《CTCS-3 级列控车载设备技术条件》第 10.3.3 条。

由以上分析可知，由于车组滑行影响 ATP 测速测距，导致丢失应答器引起列车制动停车。

3.2 理论分析

3.2.1 CR400AF 型动车组 300H 车载设备速度传感器的连接方式

复兴号 CR400AF 动车组 300H 型 ATP 车载设备采用双系冗余独立运算的设计架构：其中 VC1 系采用的速度信号由安装在 01/00车 2 轴和 4 轴的速度传感器提供，VC2 系采用的速度信号由安装在 01/00 车 3 轴和 4 轴的速度传感器提供，如图 2 所示。

3.2.2 ATP 判定滑行机理

车轮滑行是由于列车制动力大于等于黏着力，轮轨间的黏着状态被破坏，车轮被闸瓦“抱死”导致车轮转动速度急剧下降的现象，多发生在列车制动减速阶段。

在雨雪天气下，司机在进站施加制动减速时，轮对会产生滑行，在列车减速过程中，当 ATP 计算的加速度小于或等于滑行判断加速度βlim（-6km/h/s）时，ATP 判定检测到滑行状态。ATP判定加（减）速度计算公式如下：4 所示。

当动车组以小于等于-6km/h/s 加速度运行 6.5s 后，ATP 会判定车组发生大滑行。

3.2.3 ATP 检测到滑行与车辆的关系

CR400AF 型动车组 01/00 车 3 轴为隔离轴，只有车辆输出 UB（纯空气紧急制动）时，3 轴才有制动力施加，车辆输出 NB（常用制动）或 EB（空电复合紧急制动）时，1、2、4 轴各轴制动力车辆平均施加，而 3 轴则无制动力施加，在雨雪天气下，有制动力施加的轴位，其对应的轮对会产生滑行，产生了滑行，ATP 才能检测到。

3.2.4 滑行引起停车原因分析

300H 车载设备使用的速度传感器为双通道传感器，VC1 系采用的速度信号由安装在 01/00 车 2 轴和 4 轴的速度传感器提供，则VC1 系采集了 2 轴 2 个通道和 4 轴 1 个通道共 3 个通道的速度值，VC2 系采用的速度信号由安装在 01/00 车 3 轴和 4 轴的速度传感器提供，则 VC2 系采集了 3 轴 2 个通道和 4 轴 1 个通道共 3 个通道的速度值，ATP 双系对采集的 3 个通道的速度值均按取大的原则。

在雨雪天气下，司机在施加制动过程中 ATP 和车辆检测到01/00 车 2 轴和 4 轴对应的轮对发生的滑行较为严重，安装在对应轴位的速度传感器检测到滑行。

由于 VC1 系采集 2 轴 2 个通道和 4 轴 1 个通道的值，取 3 个通道中速度大的那个值，不管取哪个通道的值，其测速值均有偏差，导致测距也发生偏差，连续丢失两组应答器，VC1 系输出最大常用制动。VC2 系采集 3 轴 2 个通道和 4 轴 1 个通道的值，3 轴对应的轮对未产生滑行，故 3 轴 2 个通道的值必大于 4 轴通道的值，VC2 系取 3 轴 2 个通道中速度大的那个值，其测速值无偏差，测距也不会产生偏差，VC2 系不输出制动。由于 VC1 系输出最大常用制动，故导致停车。

由以上分析可知，VC1 系比 VC2 系容易因轮对滑行引起停车。

4 解决措施

目前现场发生滑行停车问题皆因车辆在进站运行中司机施加常用制动导致，通过以上分析，计划通过更改 ATP 机柜内速度传感器配线的方法，将现行向 VC1 和 VC2 提供速度信号的 4 轴速传更改为 3 轴速传来提供，修改后 VC1 系采用的速度信号由 01/00车 2 轴和 3 轴的速度传感器提供，VC2 系采用的速度信号由安装在 01/00 车 4 轴和 3 轴的速度传感器提供。通道调整后的结构图如图 7 所示。

图 7 通道调整后的结构图

通道调整后，3 轴为公共轴，则 VC1 系采集了 2 轴 2 个通道和 3 轴 1 个通道共 3 个通道的速度值，VC2 系采集了 3 轴 1 个通道和 4 轴 2 个通道共 3 个通道的速度值，在进站减速过程中，由于 3 轴对应的轮对未产生滑行，3 轴 2 个通道的值必大于 2 轴、4轴各通道的值，按对通道的速度值取大的原则，故 VC1 系和 VC2系分别取 3 轴 2 个通道的值，其测速值无偏差，测距也不会产生偏差，即便 2 轴和 4 轴对应的轮对产生滑行，在测速测距无偏差的情况下，也不会导致应答器丢失，ATP 不会输出制动停车。故改造后因车辆轮对滑行引起的停车件数也会相应减少。速度传感器通道调整后进行静态和动态调试，静态试验需对速传电缆进行导通并进行一级修试验，动态试验如下：

1.库内动态试验

以下动态试验每端各施加 1 次。

（1）ATP 上电启机;

（2）选择 C2 等级调车模式;

（3）控制列车加速至 5km/h 后停车;

（4）查看 VC 数据确认各速传上传速度信号正常。

2.线路动态试验（限首列车）

选择下雨天气实施以下试验。

（1）ATP 上电启动;

（2）选择 C2 级部分模式发车;

（3）控制列车速度到达 300km/h 后施加最大常用制动控制列车停车;

（4）查看 VC1 及 VC2 数据确认是否有滑行及滑行对测速测距影响。

首列车组进行速传通道调整后，经静态和动态调试正常。考核運行一个月（运行里程约 50000 公里左右），车组因滑行问题引起的停车未再发生。后续对集团公司配属的其余 9 列车组进行了改造。截止目前，所有改造车组均运行正常，列控车载设备在 C3等级控车时，无滑行问题引起的停车现象发生。

5 结论

通过对 CR400AF 型动车组 300H 列控车载设备速度传感器连接方式与车辆制动关系的分析，找出滑行的原因，据此提出改进措施，并进行了现场试验。

参考文献

[1]国家铁路局.TB/T3483--2017 CTCS-3 级列控车载设备技术条件[S].中国铁道出版社，2017.

[2]CTCS3-300H 型 ATP 车载设备使用维护说明书，2017.

[3]杨森.自动检测技术及应用[M].机械工业出版社，2007.

作者简介：

严伟（1981-），男，湖北天门，硕士，工程师，主要研究方向为列车自动控制、容错控制。