贵广客专电力分相区应答器丢失问题分析

龙开清

(中国铁路南宁局集团有限公司电务部，南宁 530029)

贵广客专是双线电气化客运专线，是中国穿越喀斯特地貌最长的高铁，经过贵州、广西和广东3 省，全长857 km，其中南宁局集团公司管辖约410 km（中继站12 至中继站31），列控设备采用CTCS-2 级列控系统，2014 年12 月26 日开通运营，最高速度250 km/h。

应答器是CTCS-2 级列控系统中车地信息传输的主要设备之一，应答器设备包括：无源应答器、有源应答器、应答器地面电子单元（LEU）以及应答器读写工具等设备。因受线路条件、工程施工等客观因素的影响，部分应答器安装在电力分相区中。受此影响，动车组多次在分相区内发生应答器信息丢失问题，通过调取ATP 列车自动防护系统数据、调阅DMS 列控设备动态监测系统进行全面分析，同时开展现场实地测试、测量，查找应答器丢失原因，提出解决方案。

1 故障情况

2017 年，贵广客专动车组运行在南宁局集团公司管内，累计发生43 次应答器丢失报警信息，大部分应答器丢失未影响动车组正常运行，但部分丢失也造成动车组输出紧急制动停车。如6 月10日，G2931 车运行至定江线路所阳朔站间下行线468+127 应答器处，DMI 显示屏显示应答器信息缺失，动车组输出紧急制动停车。

为查明应答器丢失原因，组织对车地相关设备进行检测分析：一是检查地面应答器安装尺寸符合标准，设备固定良好无松动，现场静态测试、读取应答器报文数据正常；二是检查车载设备BTM 应答器信息接收天线安装均符合标准。同时，采取调整应答器安装高度至理论最佳高度（120 mm±10 mm）、更换抗扰型应答器、在安装偏差容许范围（5 m）内移设等多项整治措施，但均未能彻底解决应答器丢失问题。

2 调查统计分析

2.1 ATP数据分析

经统计，发生应答器丢失动车组车载ATP 型号主要集中在CTCS2-200H 型（累计发生12 次），CTCS3-300S 型（累 计 发 生31 次），其 他CTCS3-300T、CTCS3-300H 及CTCS2-200C 型动车组均未发生应答器丢失问题，具体应答器丢失情况如表1 所示。

表1 基于丢失点ATP型号统计Tab.1 Statistics of ATP types based on loss points

2.2 丢失车组数据分析

经统计，发生应答器丢失的动车组多达16 列以上， 其 中CRH380A-2663-01、CRH380A-2909-00 号 车 丢 点5 次 以 上；CRH380A-2897-00、RH380A-2903-00、H380A-2912-00、CRH2A-2300-01 车丢点2 次以上；其余车组丢失1 次，统计数据如表2 所示。

2.3 丢失点应答器分析

结合贵广客专列控工程数据及现场实地测量，发现丢失的应答器组均安装在电力分相区内，如表3所示。

表2 基于丢失点动车组数据统计Tab.2 Statistics of EMU data based on loss points

1）安装在电力分相区的应答器组共6 组，其中4 组发生丢失现象，但中继15、钟山西站2 组均未发生丢失现象。

2）丢失应答器距离分相区起点或终点位置没有唯一性规律，距离终点最近的如中继21 站099-5-14-007-2 号应答器1 次没有丢失，而同组的1 号丢失2 次；距离起点最近的中继15 站99-5-05-006 组的3 个应答器也未发生丢失。

3）发生丢失的均为无源应答器，有源应答器未发生丢失。

2.4 应答器处线路坡度分析

如表4 所示：丢失的4 组应答器位于上坡2 组、下坡2 组，而未丢失2 组应答器，1 组处于平坡，1组处于长下坡，应答器丢失没有规律性，说明应答器丢失与线路坡度无直接关系。

2.5 ATP型号过分相分析

2.5.1 CTCS2-200H型动车组分析

CTCS2-200H 型车采用磁钢过分相，动车组在经过分相区1 号磁钢（距离正向断电标约100 m）后开始输出断电指令，经过分相区3 号磁钢（距离反向断电标约50 m）后输出合电指令。

2.5.2 CTCS3-300S型动车组分析

CTCS3-300S 型动车组采用列控自动过分相，动车组车头在距离电力分相区起点（正向断电标）提前3 s 输出断电指令，经过分相区终点（反向断电标）130 m 后输出合电指令。

表3 电力分相区内应答器统计Tab.3 Statistics of balises in electric phase-separating section

表4 应答器安装坡道统计Tab.4 Statistics of balise installation

从动车组过分相的原理可看出，由于地面应答器组设置在分相中性区内，车载BTM 接收天线经过地面应答器正常接收信号时，并不在动车与接触网断电及合电瞬间，应答器丢失受断电及合电瞬间影响不大，反而是发生在断电后运行于中性区时受干扰所致，如图1 所示。

2.6 动车组动态检测情况

开行动车组进行动态检测发现：当动车组经过电力分相区时，应答器附近存在较强的带内信号干扰，应答器系统正常工作的频带为2 ～6 MHz，如图2 所示，当列车经过时，出现多个频率的较强干扰，能量最高的干扰频率为4.525 MHz，能量为-30.64 dBm，在应答器工作的2 ～6 MHz 频带内，还有多个能量大于-50 dBm 的干扰信号。如图3 所示。

3 结论及解决方案

3.1 结论分析

根据应答器技术条件，车载BTM 应答器信息接收天线从地面应答器处正常接收的信号为4.23 MHz±200 kHz 调制信号，有用信号幅值标准为-73 dB，误码率要求小于10-6，即要求信噪比大于14 dB，干扰信号电平要求不小于-58 dB。

图1 250 km/h以下地段地面磁感应器及标志牌设置示意图Fig.1 Schematic diagram of ground magnetic sensor and signboard setting in section with speed of less than 250 km/h

图2 应答器正常工作的信号频谱Fig.2 Signal spectrum of the transponder in normal operation

基于以上数据综合分析，应答器丢失的原因是动车组在分相区断电后运行于中性区（惰行状态）受干扰所致，在干扰信号频率特性为2 ～6 MHz、能量大于-58 dBm 时，导致BTM 应答器信息接收模块接收应答器信号传输误码率不满足基本技术条件，发生应答器丢失现象。

3.2 解决方案

1）移设应答器

图3 动车组过分相区时应答器附近的信号频谱Fig.3 Signal spectrum near the balise when EMU passes phase-separating section

将贵广客专中继13、三江南、中继21、中继22等4 处位于电力分相区内的应答器组重新布置，迁移出电力分相区。迁移重新布置后，开行动车组进行动态检测时，未发现应答器丢失现象，解决了问题。

2）规范设计，解决应答器丢失问题

电力分相区应答器的设置规范已纳入新版《信号设计规范》（TB10007-2017）第8.2.3 款第5 点“接触网电分相区内不宜设置应答器组”，要求设计从源头上解决应答器安装在电力分相区内的问题，保证动车组车载BTM 准确接收应答器相关数据报文，安全运行。

4 结束语

通过统计分析，发现贵广客专南宁局集团管辖范围内发生应答器丢失的原因，并通过移设电力分相区内的部分应答器，解决了贵广客专动车组应答器再丢失问题，提升动车组运行安全和通过效率。