动车组掉码问题分析

刘亚希 卢迎飞 陈聪

装备CTCS-2级列控车载设备的动车组在某些车站侧向停车时，会发生因股道掉码输出紧急制动的情况，对运输秩序造成一定影响。本文就低频25.7 Hz转频码设置不合理导致动车组进入股道后掉码的问题进行分析，并提出了解决方案及相关思考。

1 问题描述

A站为新建站，下行咽喉有2个方向，上行咽喉有4个方向，站内轨道电路发码为列控中心控制编码。A站站场图如图1所示，其中每个股道都是由G1和G2两个不同载频的区段构成。

自Z方向开通以来，当动车组由Z方向经S进站信号机在A站6G停车时，总是出现HU码掉码，ATP输出紧急制动停车的情况，而同一天从Y方向经SC信号机进入6G停车的动车组，却没有出现掉码停车现象。

利用信号集中监测及DMS运行交路回放得知，动车组在Z方向区间接收码序正常，当A站排列S-X6的6G接车进路后，动车组越过S信号机，经过岔区进入6G2（图1黑色加粗进路），动车组先接收2 s低频为25.7 Hz的转频码后，再正常接收HU码，当动车组运行至6G1后，就发生因HU码掉码输出紧急制动停车的情况。

2 原因分析

当出现掉码问题后，一般先排查是否是特殊运营场景；然后根据动车组运行交路，检查地面发码设备是否正常，重点排查地面设备电气特性是否满足动车组运行要求；最后排查车载接收天线及译码设备是否正常，车载ATP能否正常接收轨道电路发送的信息。利用“天窗”时间排查如下。

1）动车组运行情况。Z方向上行区间载频为下行载频，动车组在区间按追踪码序正常运行。A站S-X6接车进路建立后，整条进路发JC码。当动车组压入6G2时，列控中心控制6G2先发送2 s载频为2 000-1 Hz，低频为25.7 Hz的转频码，动车组收到后自动将载频切换至上行载频，2 s后列控中心控制6G2发送载频为2 000-1 Hz，低频为26.8 Hz的HU码，此时动车组收到HU码，列车继续运行压入6G1时，即发生HU码掉码，动车组输出紧急制动停车。

图1 A站站场示意图

以上运营场景的特殊性在于：①区间上、下行载频布置特殊，由于A站Z方向、Y方向区间为四线并行段，为避免邻线干扰，将Z方向的区间载频上、下行互换布置（上行采用下行载频，下行采用上行载频）；②动车组压入股道后先发送2 s低频为25.7 Hz的转频码，再正常发送HU码。

2）现场测试情况。利用“天窗”时间排列S-X6的接车进路，当模拟占用6G2后，现场测得2 s左右的25.7 Hz转频码，然后是26.8 Hz的HU码，且入口电流在600 mA左右，模拟占用6G1，测得入口电流为630 mA左右，均符合机车信号工作条件。

3）列控车载设备情况。对列控车载设备的MID数据、SAM数据进行分析，发现列控车载设备接收轨道电路信息正常，车载机车信号显示正常。

4）对比分析。自Y方向来的动车组，经SC-X6的接车进路在6G停车时未发生掉码现象。与机务段沟通后，发现此线路上运行的仅有一对动车组，运行交路为交替运行（一天从Z方向进6G停车，另一天从Y方向进6G停车），且从Z方向进6G停车的动车组每次均出现掉码现象，所以可以排除是动车组车载问题。对比分析这2条运行交路，发现唯一区别是动车组自Z方向S口进6G停车时，列控中心控制6G2先发送2 s的25.7 Hz转频码，后正常发26.8 Hz的HU码，动车组自Y方向SC口进6G后停车，列控中心不发送25.7 Hz转频码。

通过以上4点排查内容，发现掉码原因与低频码25.7 Hz的设置有关，根据《机车信号车载系统设备》（TB/T 3287—2013）第4.12.3条“地面提供载频切换信息码时（信息码的时间不应小于2 s），设备应自动实现载频锁定或切换”，其功能应符合表1中的规定。

表1 载频切换信息码使用规定

由图1和 表1可知，A站6G2载频为2 000-1 Hz，6G1载频为2 600-1 Hz，动车组进站运行至6G2后，列控车载设备收到2 s 25.7 Hz的转频码，将车载设备接收载频锁定在2 000 Hz，造成动车组在运行至6G1时无法接收载频为2 600 Hz的HU码，从而导致HU码掉码，动车组触发紧急制动停车。

3 解决方案

A站站场情况复杂，存在3个方向。当从X方向或Z方向正向运行至A站站内停车时，由于X方向（X信号机）和Z方向（S信号机）外方区段是下行载频，只要进入A站具有上行载频的股道（ⅠG、4G、6G），便会在压入股道后收到2 s的25.7 Hz转频码。由于ⅠG和4G载频为2 600-2 Hz/2 000-2 Hz，因此当列车压入ⅠG或4G时，会收到2 s的载频为2 600-2 Hz/2 000-2 Hz，低频为25.7 Hz的转频码，由表1可知，此时列车可接收2 000 Hz和2 600 Hz 2种载频的信号，所以ⅠG和4G不会出现列车掉码的现象，而6G由于“-1”载频的设计，列车压入6G2后也会发生掉码；当动车组从X方向或Z方向反向运行进入A站站内停车时，由于X方向（XN信号机）和Z方向（SN信号机）外方区段为上行载频，只要进入A站发送下行载频的股道（ⅡG、3G、5G），便会在压入股道后收到2 s的25.7 Hz转频码。同样的，ⅡG和3G不会出现掉码问题，而5G因为“-1”载频的设计也会存在动车组掉码问题。

对于发车进路而言，当发车进路建立后，在进路的最后一个无岔区段发送25.7 Hz的转频码，由于最后无岔区段载频均为“-2”的载频，所以动车组能接收2种载频的信号，不会造成动车组掉码。

根据上述分析，提出以下2种解决方案。

1）由于该线是设计时速160 km，预留时速为200 km的客货共用准高速铁路，各站均设有车站列控中心，区间及站内均采用客专ZPW-2000系列轨道电路，按照《列控中心技术规范》的相关规定，修改列控中心软件，取消25.7 Hz转频码，按LKJ要求人工扳闸切换载频。

2）调整股道载频的设置，避免载频设置为1 700-1 Hz、2 000-1 Hz、2 300-1 Hz、2 600-1 Hz。

由于A站的6个股道处于并行状态，对于第2种解决方案而言，如果各股道载频不进行错频设计，无法避免邻线干扰问题；另外，调整各股道载频既需对ZPW-2000轨道电路相关设置进行修改，又需要对列控中心软件进行修改，整体风险较大。最终确定按照方案一修改A站列控中心软件，接发车时不再发送25.7 Hz转频码。

列控中心软件修改后，后续动车组运行未再发生掉码现象。改造后，动车组司机需要在列车进入岔区机车信号显示白灯无码后，手动选择上、下行载频。

4 相关思考

该起故障是典型的设计缺陷问题，涉及动车组车载设备、地面设备，以及车地结合部。由于现场存在维护人员懂车载设备的不懂地面设备，懂地面设备的不懂车载设备的情况，按照常规分析，地面设备和车载设备各自分析得出的结果均正常，但掉码发生一定是有原因的。本次故障的分析过程值得深入思考。

1）应加强对动车组异常信息的分析处置，特别是对车载、地面设备均正常，但存在原因不明的异常信息等情况的分析。为了彻底查明A站6G掉码的原因，先后调阅了列控车载设备的MID数据、SAM数据、DMS数据、信号集中监测数据、列控中心维护终端数据，以及ZPW-2000R轨道电路维护终端数据等，对动车组的实际接收码序、实际走行距离及地面设备发码的时机、低频、载频等进行了确认，排查确认地面设备发码条件，从而发现问题，解决问题。

2）加强车地异常信息的联合分析。以往动车组出现异常报警信息或故障后，列控系统的车地设备维护部门、厂家都是只对各自的设备进行分析处置，缺乏综合分析。只有联合地面与车载设备厂家、电务段地面与车载设备技术部门、现场维修车间等进行全面分析，加强沟通协调，才能真正查明异常原因。

3）加强工程设计、建设的源头控制。在施工建设初期的技术方案审查中，应高度重视列控中心发码逻辑、轨道电路发码制式、室外轨道电路载频布置等技术条件的选择。在设计初期规避可能出现的问题，真正实现源头的隐患控制。