一起应答器干扰信号解决案例分析

罗云飞

应答器是现代铁路信号系统中非常重要的基础设施，是在列车高速运行条件下实现车-地大量信息交互的主要设备之一。在CTCS-2/3级系统中，应答器用于向CTCS-3级列控系统车载设备提供位置、等级转换、建立无线通信等信息，向CTCS-2级列控系统车载设备提供线路速度、线路坡度、轨道电路、临时限速等线路参数信息。因此，应答器工作状态是否正常将直接影响列车运行及行车安全。

1 应答器干扰产生原因

应答器存储固定的或来自于LEU的报文信息，当列车经过应答器上方时，应答器的耦合线圈接收到车载天线发射的电磁能量后，激活应答器使其工作。既然应答器与动车组ATP是通过耦合线圈进行信息交互的，如果在应答器附近有一个与应答器频率接近的电磁信号，就可能对应答器正常的电磁信号形成干扰，造成ATP解码错误或延时，从而影响动车组的正常运行。下面就以沪汉蓉通道南京南枢纽一起应答器干扰信号影响动车组正常运行的案例，来进行详细分析并提出解决方案。

2 故障案例介绍

2.1 站场说明及故障现象

南京南宁安场至沪宁城际仙林站 (仙宁线)为沪汉蓉通道的组成部分，全线长度22.9 km，动车组在该段线路运行时，全线采用CTCS-2级模式控车。仙宁线全线示意图如图1所示。

图1 仙宁线应答器布置示意图

故障现象：从南京南宁安场开往紫金山东方向的动车组，在运行至宁安场—紫金山东站下行线K306+471(15号应答器公里标)处时，ATP经常无法正常接收编号为071-5-04-015-1应答器信息，并导致动车组在该处多次停车，而且该故障发生无规律可循。

该段线路运行的动车组使用300T、300S和200H车载设备，且300S和200H车载处理逻辑基本一致。下面分别从300T和200H异常停车的车载数据进行分析。

2.2 300T车载异常停车的JRU数据分析

查看JRU数据，出现停车现象时，300T车载收到了全零应答器报文，ATP输出常用制动停车，停车后自动缓解。300T车载收到全零应答器报文的原因，在排除车载因素情况下，地面的原因有2个：一是线路上出现与应答器发送频率相同的信号干扰;二是应答器或车载BTM收到干扰信号。

2.3 200H车载异常停车的PC卡数据分析

通过对200H型ATP的PC卡数据分析，查看071-5-04-015应答器报文中描述的距071-5-04-017应答器组的链接距离为1150 m，但动车经过071-5-04-013(Q)应答器后，提前766 m连续多次收到CD检测信号，同时ATP无法解析出该CD信号的内容信息。直到动车组经过071-5-04-015号应答器时，该CD信号才被ATP丢弃，造成15号应答器解码延时 (与标准位置误差205 m)，导致该应答器校正误差为766 m。车载判断逻辑：071-5-04-015与071-5-04-017应答器组链接距离为1150 m，071-5-04-015与071-5-04-017应答器间链接允许误差为±28 m(1150×0.02+5=28)。而ATP在收到071-5-04-015应答器CD检测信号后，越过该组应答器205 m才解析出该组应答器报文，远远超过了允许误差，当经过下一组应答器071-5-04-17时导致校正误差太大，ATP废弃位置信息，转为C2部分模式，EBP制动曲线下降至55 km/h，此时列车超速，输出EB紧急制动停车。PC卡数据分析截图如图2所示。

图2 PC卡数据分析截图

2.4 数据分析结论

1.在071-5-04-013号应答器前方400 m左右的位置，曾经多次出现200H车载接收到应答器的CD检测信号。

2.在071-5-04-015号应答器处，300T车载设备报“应答器错误”，导致输出制动停车。

3.在071-5-04-015号应答器处，200H车载设备报应答器丢失报警，在17号应答器处，由于应答器链接距离超出误差范围，导致ATP输出制动停车。

综上所述，可得出分析结论：动车组在071-5-04-013号应答器至071-5-04-017应答器走行范围内，应答器数据链接异常，车载设备在15号应答器处存在解码延时的现象，疑是在13号至15号应答器间有干扰源。

3 干扰源查找

动车组ATP接收应答器信息错误通常有以下几种原因：①应答器安装不符合相关技术规范，距离轨面高度过高或过低;②应答器周围一定范围内存在金属异物;③电磁环境不良，应答器周围存在干扰信号或附近有分相区;④应答器本身故障。

通过对停车区域附近的环境检查，在13号至17号应答器间无分相区，同时在应答器附近检查无金属异物，应答器安装符合规范，初步排除了设备本身产生的信号干扰。通过对现场周围1 km范围内的电磁环境检查，在13号和15号应答器间有一处雷达站。于是采用手持高频频谱分析仪前置近场探头，对071-5-04-013号应答器运行前方400 m的区域、071-5-04-010号应答器附近、071-5-04-015号应答器附近，以及雷达站附近4处区域进行了电磁测试，测试点主要有空间位置、轨面位置、两侧桥梁扶手、护轮轨。测试情况如下：

1.在071-5-04-013号应答器前方400 m区域，在4～6 MHz间有明显的以4.5 MHz和5.5 MHz为中心的干扰信号，且在钢轨附近，当测试探头垂直于轨面，平行于雷达站方向时，信号干扰最大。

2.071-5-04-010号应答器附近有较大干扰，频率为4 MHz、4.8 MHz、6.8 MHz和9 MHz。

3.在071-5-04-015号应答器附近，对两侧桥梁护栏、本线钢轨、护轮轨和应答器上方空间位置进行了测试，测试时段内，该处干扰量较其他几处小。

4.雷达站附近空间干扰，乘坐工具车沿其外墙缓慢行驶，同时进行了空间干扰测试，运行一个来回，在去的路程中，监测到有明显干扰信号，在返回的过程中，干扰信号消失。具体测试情况见图3。

图3 电磁环境测试频谱图

根据上述测试情况有如下初步分析：①确认线路上存在4 MHz附近频带的干扰信号，该信号应来自于附近的雷达站;②在071-5-04-013号应答器前方400 m和071-5-04-010号应答器位置，干扰量大，且明显，071-5-04-015号应答器处测试时间内干扰不明显;③根据4 MHz信号的特性，在空间具有较强的定向传输特性，分析线路的干扰分布情况与雷达站发射机的工作情况有很大联系，其开机、关机或转动均可能造成线路上干扰量的变化或消失;④钢轨作为一个接收天线，更多的吸收了信号能量，因此在钢轨轨面能够测试到最大的信号量;⑤列车也可能对其干扰情况造成较大的影响，连通的列车车体也可能形成一个较大的天线加强对信号的接收。

4 处理方案

理论上解决该问题有2个方案：一是升级ATP软件，使得在C2等级的完全/引导模式下，检测到有“全零”应答器报文或延时解码时，C2单元后台单独处理，不再输出制动;二是从受到干扰的应答器本身入手，制定如何使应答器避开干扰源的方案。

因ATP设备型号不一，方案一实施起来涉及到不同的ATP生产厂家，且软件从研发、发布直到现场更换需要一个较长周期，不符合现场问题解决的时效性要求。因此，本文只对方案二做如下阐述。

在目前应答器布置的基础上，取消15号区间Q应答器组B3083。将17号反向区间FQ应答器组B3071改为区间Q应答器组，同时将19号区间Q应答器组B3059改为反向区间FQ应答器组。这样修改后，应答器布置同样符合科技运【2010】136号文3.2.1.1“在CTCS-2级线路，可间隔一个闭塞分区设置区间无源应答器组”规范的要求，修改后的应答器布置图如图4所示。

根据上述应答器布置的修改，17号应答器组B3071将原反向线路数据改为正向线路数据。延长9号应答器组BSCF和13号应答器组B3095的数据范围，用17号应答器组B3071代替原15号应答器组B3083作为数据冗余接续点。19号应答器组B3059将正向线路数据改为反向线路数据。该修改方案经试验室仿真测试后，满足现场动车组运营要求。

图4 修改后的应答器布置状态图

5 结束语

通过对应答器干扰信号产生的原因分析，提供了针对产生应答器干扰信号时，如何进行干扰源查找，并在不违反相关技术规范的条件下，如何解决应答器干扰对行车造成的影响，提供了较为实用的解决方案。目前，设备管理单位已经根据该处理方案在现场进行了实施，从改造后的效果看，近半年来未再发生停车现象，方案实施收到了预期效果。

［1］ 中华人民共和国铁道部.科技运【2010】136号.关于印发CTCS-2级列控系统应答器应用原则(V2.0)的通知［S］.2010.

［2］ 中国铁路总公司.列控地面设备典型故障案例［M］.北京：中国铁道出版社，2013，11.