半自动闭塞区段机车监控装置过机误校问题处理与解决

王崇华

（乌鲁木齐铁路局 库尔勒机务段， 库尔勒 841001）

2011年3月25日～4月12日乌鲁木齐铁路局南疆线库尔勒～鱼儿沟区段HXN5-301机车在半自动闭塞区段运用过程中，LKJ-2000型机车监控装置（以下简称LKJ）自动过机校正时距离误校，导致LKJ常用制动发生9起（其中1起还引发了紧急制动）。而常用制动频繁发生，干扰机车乘务员的正常操作，特别是和谐型机车LKJ产生的常用制动，会通过机车的CCBII型制动机输出惩罚制动。而惩罚制动后的处理较为繁琐，容易导致区间停车等问题，由此引发的紧急制动更会造成列车擦轮、高坡起车等安全隐患。同时错误校正引发的常用制动发生在进站前的关键时机，发生常用制动后，司机被迫忙于解锁常用制动及消除惩罚制动，会极大地分散机车乘务员的值乘精力，降低瞭望质量等，存在机车易冒进的安全隐患。对南疆线的行车安全产生很大影响。针对该问题，乌鲁木齐铁路局组织专人对问题原因、措施和处置方法进行分析论证，查找出LKJ误校的原因，提出解决方案和处理措施，提高了南疆线LKJ装置的运用可靠性。动文件进行分析发现，LKJ距离均准确，在机车未越过预告信号机处于无码状态时，LKJ进行自动校正，且校正距离较大，一般在70 m以上，最大时可达到100 m以上，存在明显的LKJ错误校正，如图1所示，HKN5-301机车被错误减去98 m的距离。校正导致LKJ距离错误减少，造成机车未过预告信号机时，LKJ距离已提前进入预告信号机与进站信号机间，误启控进站信号机白灯防冒控制曲线，在速度较高时，引发LKJ常用制动、紧急制动动作。

1 故障原因分析

1.1 过机误校导致自停的调查

正常情况下半自闭区段LKJ自动过机校正应在接码（白灯以外）状态下进行。对上述常用制

图1 2011年3月28日HXN5-301机车常用制动曲线图

1.2 过机校正原理分析

LKJ以预先存储在EPROM内的线路运行参数为依据，通过实时检测列车速度，计算列车的走行距离和限制速度，从而不断确定和校正列车的位置和控制速度，实现防冒进和防超速功能。为确保LK J计算距离与地面实际距离相符，必须进行距离的自动修正，而LKJ是以地面信号机为基准点进行校正的。通常称为过机校正。在LKJ上确认经过地面信号机基础点的判断分为频率校正和幅值校正。

在实际运用中，由于机车信号的调制频率较稳定，错误较少，南疆铁路采用频率校正，其运行机理是：移频信号区段，上下行线路采用不同的频率，防止上下行线路之间干扰，同一线路相邻轨道电路采用不同的载频（上行550 Hz、750 Hz，下行650 Hz、850 Hz）。轨道电路之间以轨道电路绝缘节进行物理分隔，绝缘节位置原则上与相应地面信号机坐标平齐。这样，通过识别轨道电路频率变化点，就可找到轨道绝缘节，从而与LKJ的实时信号机位置进行对比，修正距离。

使用频率校正的基础，就是要对地面信号制式对应频率进行准确识别，需要进行滤波操作。LKJ使用地面信息处理插件通过数字滤波技术对地面信号的制式频率进行滤波、识别和输出过绝缘节信息。数字滤波实现过程是：地面信息处理软件控制数字信号处理器,根据行驶路线的机车信号制式采用不同的滤波器，如果是上行信息，则将移频信号分别接入中心频率为600 HZ、700 HZ、800 HZ和900 HZ的数字滤波器；如果是下行信息，则将信号分别接入中心频率为500 HZ、600 HZ、700 HZ、800 HZ的数字滤波器,使得移频信号经过滤波器后信号的上、下边频分别由不同的滤波器输出，起到对移频信号进行分路的作用，使移频信号的调制低频信息由原来信号的频率变化转化为相应的幅度变化。再经过算法处理获得一个直流信号，根据两个直流信号的交替变化作为频率变化的依据，发出脉宽约30 ms的中断信号。监控软件依据此进行距离校正处理。

1.3 误校原因分析

乌鲁木齐铁路局南疆铁路全线使用半自动闭塞，地面信号采用ZP-89移频信号制式。该区段自然条件恶劣，其高坡区段有连续254 km、22‰的长大坡道，有海拔2 997 m的高寒山区，有长达6 154 m的长大隧道，其他区段又大多地处塔克拉玛干沙漠边缘，具有明显的沙漠化和半沙漠化气候，沙尘天气频繁，产生大量颗粒在0.05 mm～0.01 mm的粉沙。恶劣的自然环境对地面信号设备破坏极大，易导致设备工作状态不稳定的问题。加上故障高发时段正值春融季节，轨道电路各项性能下降，易受输电线路的工频50 Hz及其奇次谐波的干扰。对上述9起自停事件的调查，也验证了这一点。调查发现，这些自停地点比较集中，大部分常用制动均集中在下行哈尔格车站预告信号机处和上行幸福滩车站预告信号机处。调取这两处的机车信号文件，发现这两处在信号机附近存在干扰信号，干扰波形频率为427 Hz左右，波形持续时间为1 s，干扰信号的最大幅度为88.4 mV，如图2所示。

图2 机车信号CF卡记录的干扰波形

而400 Hz～450 Hz正是处在LKJ地面信息校正的临界点，一旦干扰波形的载频和幅值的变化满足过机校正的条件，监控装置就认为是正常的绝缘节信号，对距离进行校正。

2 解决方案

提高地面信息板程序对绝缘节信号判断的门限电压，以提高对移频半自动闭塞区间过节信号的抗干扰能力。

按照地面信息板的过节原理，对于移频区段（移频分下行中心频率550 Hz和750 Hz。上行中心频率650 Hz和850 Hz），地面信息插件将算法参数初始化，包括数字滤波器参数及傅立叶系数，AD初始化，A/D采样频率为3 200 Hz。A/D采样的数据暂存在一个桶形寄存器内，每128个数据为一组，满128点后，读取一组数据，进行数字滤波，滤去噪声。再用傅立叶变换提取载频信号，分别提取（550-55）Hz/（550+55）Hz，（750-55）Hz/（750+55）Hz，或者（650-55）Hz/（650+55）Hz，（850-55）Hz/（850+55）Hz信号，同时提取一个噪声参考信号，把同一中心频率的信号相加暂存。在半自动闭塞区段，若在一段时间内无信号，而下一段时间内有信号，认为过节。刷新指示灯，等待4 s后通过控制器局域网（CAN）发过节信息，判断为正常的过节信息，进行过机校正。

根据以上原理，提高噪声信号的幅值，从而增加同一中心频率的叠加值，以提高判断过节信号的最低幅值（门限电压），避免因干扰信号影响监控记录插件对过节信息的判断。

3 结束语

自2011年4月下旬，乌鲁木齐铁路局库尔勒机务段将配属机车的地面信息处理插件的程序全部进行更换。更换后，至今再未发生因LKJ误校正导致的常用制动问题。解决了因LKJ频繁制动区停耽误列车，影响南疆线运输秩序的问题，同时也消除了因高坡区段区停处理不当导致列车溜逸等安全隐患，确保了LK J数据的准确性，使LKJ能够准确控制，更好地为行车安全服务。