动车组进站掉码问题分析及改进措施

何 涛，李建锋，张晓东

（中国铁路上海局集团有限公司杭州电务段，杭州 310002）

1 概述

随着高速铁路的不断发展，列控系统已成为控制列车安全运行的重要设备之一，其中列控车载设备（以下简称ATP 设备）是保证行车安全的关键设备，特别是能防止列车重、特大事故的发生。地面列控设备向列车不间断地发送相关应答器、轨道电路等行车信息，传递列车运行条件，确保列车安全、持续运行[1]。

机车信号是ATP 设备的重要组成部分，是铁路行车的凭证，机车信号出现瞬间“掉码”，将直接影响到铁路运输的安全和效率。因此，要针对机车信号瞬间“掉码”的原因[2-8]，采取相应的解决措施，有效地解决“掉码”问题，提高机车信号显示的准确性和可靠性。本文以某普速站（以下简称A 站）进站掉码问题进行分析并给出结论和建议，对减少该特殊场景掉码有很好的理论研究意义，同时也是车载和地面发挥联合分析的成功案例。

2 问题描述

2021 年X 月X 日20:29，某 动 车 组 运 行 在A 站X 进站后在K318+055 处掉码，掉码时长1 s。掉码位置是越过X 进站信号机147 m，其中区段长度IAG（52 m）、1DG（71 m）、7DG（261 m），如图1 所示。

图1 车站平面Fig.1 Station layout

3 原因分析

3.1 ATP设备记录数据分析

3.1.1 运行记录数据（PC卡）分析

在越过进站信号机前，动车收到L3 码，进站后经历4 s 的解码无效。按照ATP 设备软件逻辑，低频失效超过4 s，ATP 输出最大常用制动。20:29:47 ATP 设备开始解码，20:29:51 输出最大常用制动，20:29:52 收到L3 码后缓解，后续运行正常，如图2 所示。

图2 PC卡数据截图Fig.2 Snapshot of PC card data

3.1.2 A站场景分析

动车越过X 进站信号机ATP 显示低频解码失效，一直到7DG 处收到L3 码后正常，收到L3 码的位置经分析数据离X 进站绝缘162 m，由于IAG长度52 m，1DG 长度71 m，可以判断列车在7DG 处才接到码，如图1 所示，判定列车在IAG和1DG 都没有收到或解出有效低频。

3.1.3 轨道电路记录数据（CF卡）分析

分析ATP 设备的CF 卡数据，发现列车在越过X 进站信号机后持续解码没有成功，故ATP 设备无法获取有效的低频信息，如图3 所示。

图3 CF卡数据截图Fig.3 Snapshot of CF card data

3.1.4 列控设备动态监测系统（DMS）调阅分析

掉码时DMS 显示机车主机感应电压1.3 V，最低处880 mV(大于门限100 mV）。前一趟车最低770 mV，后一趟车最低140 mV，均无掉码情况，车子掉码位于越过1DG/7DG 绝缘节25 m。

3.1.5 综合分析

列车通过X 进站信号机进站后，依次通过IAG（52 m）、1DG（71 m）、7DG（261 m），列车运行速度为125 km/h（34.72 m/s），经计算通过IAG 的时间为1.5 s，通过1DG 的时间为2.05 s。按照ATP设备软件逻辑，低频L2 的解码时间为1.9 s，故在IAG 处由于股道长度太短无法解码。列车进入1DG开始重新解码，正常1DG 的运行时间为2.05 s，超出最大解码时间（低频L3 的解码时间上限为2 s），推测列车在1DG 区段上发生低频由L2 变L3。ATP 设备又重新开始解码，在解码过程中因为越过1DG/7DG 绝缘节再次重新解码，导致持续4 s 未能解出有效低频，造成ATP 输出最大常用制动。

3.2 地面信号设备分析

A 站正线使用25 Hz 轨道电路，叠加列控编码。下行通过进路由X、XI、SF 3 个发送盒分3 段发码。X 发送盒给IAG、1DG、7DG、9DG 发码，载频为1700-2。XI 发送盒给IG 发码。SF 发送盒给发车进路发码。

3.2.1 现场测试情况

现场测试接车进路入口电流，IAG 为0.9 A、1DG 为0.92 A、7DG 为0.64 A、9DG 为1 A。入口电流符合要求。

3.2.2 信号集中监测分析

监测调阅区段占用开关量如图4 所示，占用正常。因车载数据分析怀疑机车信号在1DG 区段低频码发生跳变L2 升L3 所致，考虑到A 站列控软件仍使用138 号规范，即具有码序保持功能，因此，重点排查机车在掉码后收到L3 码是在占用IAG、X进站信号机关掉后，还是在占用IAG、X 进站信号机关掉之前。

图4 区段占用开关量Fig.4 Section occupied digital signals

列控对区间轨道电路和IAG 的轨道继电器都做了采集，也都送给集中监测，通过回放X 发送盒发送低频码从L2 升L3 是因为7G（五离去）出清。由此可见，7G 出清时间为20:30:15，1AG 占用时间为20:30:18，XLXJ 关闭时间为20:30:19，判断为X 发送盒码序先升级，IAG 再占用、XLXJ 后关闭。

根据逻辑，列控通过联锁接收XLXJ 的关闭情况，在XLXJ 关闭前发生的码序升级可以立即实现，不需要进行码序保持。

3.2.3 列控场景分析

A 站办理 IG 通过进路， 列车正线通过IG，列车进站后收码异常。查看列控中心数据，列控中心收到联锁发送进站信号机 H 灯后， 启动接车进路码序保持功能，如图5 所示。

图5 地面场景模拟Fig.5 Ground scenario simulation

3.2.4 现场验证

到A 站，使用如下情景进行码序保持功能。

1）开放X―SF 通过信号；

2）占用7G（移频柜后关空开）；

3）测试X、XI 低频为12.5 Hz（L2）；

4）室外采用分路线占用X 进站信号机外方区段；

5）室外采用分路线占用IAG；

6）出清7G；

7） 测 试X 低 频 为12.5 Hz，XI 低 频 为21.3 Hz（L5)。

现场验证，说明X 发送盒实现了码序保持。

3.2.5 列控监测数据分析

结合车载记录反馈，列车在进入到IAG、1DG时均收到L2（码），分析为压入1DG 区段此时发生了码序的升级（X 进站信号未关闭），造成ATP 因低频码的跳变而解码不成功，形成掉码。

X 发送盒码序变化如图6 所示。

图6 列控监测数据发码变化Fig.6 Transmission code change of train control monitoring data

20:29:48 X 发送盒发送的低频码为 L2；

20:30:00 X 发送盒发送的低频码为 L3；

20:30:20 X 发送盒发送的低频码为F2 占用检查。

列控中心处理过程如下。

1）20:29:57 7G 出清，但列控中心三点检查要求出清延迟3 s 处理，因此接车进路的X 发送盒在20:30:00 发送的低频码升为L3。

2）列控中心岔区码序保持的依据为联锁进站信号机关闭条件，此条件更新时间同为20:30:00。

因此码序升级与联锁信号机关闭为同周期事件。列控中心正常升级X 发送盒码序。

3.3 结合车载信号与地面信号综合分析

可知IAG（52 m）、1DG（71 m）、7DG（261 m），动车在7DG 列车运行方向24 m 处发生掉码，地面信号和车载信号单独分析均正常。结合车载信号和地面信号的分析结果，掉码原因分析过程如下。

1）动车刚进入IAG 时，进路码序L2，越过绝缘节动车组开始解码，IAG 长度52 m，当时进站速度125 km/h（相当于34.7 m/s），动车在IAG剩余走行时间1.5 s，小于1.9 s (即小于厂家设置的主机解码L2 阈值时间),解码不出，紧接着越过IAG/1DG 绝缘节，重新解码。

2）1DG 长度71 m，动车在1DG 走行时长2.05 s，大于2 s（低频L3 最长解码维规上限是2 s），正常应该解码成功。但实际进路码序在1DG运行的前0.05 s 至1.9 s 之间正好由L2 升级L3，动车组需再次重新解码，由于动车组由重新解码位置至1DG/7DG 绝缘节的运行时间小于2 s，导致解码再次不成功。紧接着越过1DG/7DG 绝缘节，动车组再次重新解码。

3）动车组在7DG 运行至24 m 处，进站后解码的总用时间超过4 s（维规规定成功解码阈值小于4 s），发生掉码，输出制动命令。

4 结论和改进措施探析

4.1 结论

该站动车组在越过进站信号机后，由于第一个区段设置较短，速度快（运行时间低于1.9 s），不满足解码条件；以及第二个区段低频码序发生跳变现象（符合列控规范），导致ATP 设备在2 s 内再次未能解出有效的低频信息；动车组运行至第3 个区段，因解码总时长超过维规设计规范要求的4 s，发生掉码并输出制动停车。

4.2 改进措施

经过深入分析，考虑以上因素，建议设计单位在运行250 km/h（约等于69.5 m/s）设计新线建设时，将车站进站信号机内方第一区段设计延长至139 m，以满足最高速度时2 s 能解码成功的最低要求，或优化车载逻辑。

5 总结

针对该站动车组在越过进站信号机第二个区段低频码序发生跳变现象，在第三个区段发生掉码问题，经过对该场景掉码原因深入分析，提出延长进站信号机内方第一区段的区段长度的建议，以此为设计和施工提供参考，目的是减少该特殊场景下的动车组掉码情况。