關(guān)于列控中心改方過程及故障思路介紹

徐 鵬

(北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070)

1 列控中心系統(tǒng)介紹

列控中心為客運(yùn)專線列控系統(tǒng)地面設(shè)備中的核心設(shè)備，其主要功能為根據(jù)其管轄范圍內(nèi)各列車位置（軌道占用狀況）、聯(lián)鎖進(jìn)路以及線路臨時(shí)限速狀態(tài)等信息，控制軌道電路編碼，控制有源應(yīng)答器發(fā)送進(jìn)路參數(shù)信息，向列車提供其所需的運(yùn)行許可和線路參數(shù)。

列控中心設(shè)備采用冗余設(shè)計(jì)，且符合故障—安全原則。列控中心由以下主要單元構(gòu)成：安全主機(jī)單元、通信接口單元、輸入輸出接口單元、監(jiān)測(cè)維護(hù)單元、信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)接口單元、冗余電源單元。列控中心系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

2 改方原理介紹

2.1 改方功能的目的

在國(guó)內(nèi)高速鐵路CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)中，列車獲得行車許可的方式是,通過機(jī)車頭部下方的車輪對(duì)軌道進(jìn)行短路，獲取到軌道電路設(shè)備提供的信號(hào)信息，經(jīng)車載ATP計(jì)算機(jī)處理后實(shí)時(shí)計(jì)算得出，示意如圖2所示。當(dāng)列車需反向行使時(shí)，需對(duì)軌道電路信號(hào)電流方向進(jìn)行切換，因此引入改變方向的需求，控制地面設(shè)備對(duì)接收器、發(fā)送器及傳輸電路進(jìn)行正向、反向切換。

圖1 列控中心系統(tǒng)原理圖Fig.1 Schematic diagram of train control center system

圖2 軌道電路信號(hào)示意圖Fig.2 Schematic diagram of track circuit signal

2.2 改方功能的繼電器接口

方向電路的設(shè)置原則為車站以區(qū)間口為單位，每個(gè)區(qū)間口設(shè)置一套方向電路；中繼站以線路為單位，每條線路設(shè)置一套方向電路。

1）控制繼電器（GFJ）：每套方向電路中設(shè)置一個(gè)ZGFJ和一個(gè)FGFJ，ZGFJ和FGFJ由列控中心負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)，用于帶動(dòng)方向繼電器（FJ）動(dòng)作。

2）FJ：每套方向電路中設(shè)置一個(gè)FJ，F(xiàn)J用于帶動(dòng)區(qū)間軌道電路發(fā)碼方向切換繼電器（FQJ）動(dòng)作。列控中心采集FJ的前后接點(diǎn)，用于檢查FJ是否動(dòng)作到位。

3）FQJ：區(qū)間每個(gè)軌道區(qū)段設(shè)置一個(gè)發(fā)碼方向切換繼電器FQJ，用于集中區(qū)范圍內(nèi)所有軌道電路發(fā)碼方向的切換。列控中心采集集中區(qū)范圍內(nèi)所有FQJ串聯(lián)后的狀態(tài)，用于檢查集中區(qū)范圍內(nèi)所有FQJ是否動(dòng)作到位。

區(qū)間正向運(yùn)行時(shí)，車站甲SN口為發(fā)車方向，車站乙X口為接車方向；如圖3所示，說明車站甲方向電路正向狀態(tài)如下。

1) 列控中心驅(qū)動(dòng)SN口ZGFJ吸起、FGFJ落下。

2) ZGFJ吸起、FGFJ落下，通過繼電器的接點(diǎn)，帶動(dòng)方向繼電器FJ吸起。

3) FJ的前接點(diǎn)導(dǎo)通，后接點(diǎn)斷開，帶動(dòng)集中區(qū)范圍內(nèi)所有FQJ處于落下狀態(tài)。

4) 同時(shí)列控中心采集FJ狀態(tài)為吸起，串采FQJ狀態(tài)為落下。

2.3 改方功能的操作

如圖4所示，結(jié)合圖3兩車站及其區(qū)間的結(jié)構(gòu)，其中中繼1為甲站的歸屬站，中繼2為乙站的歸屬站。以正常改方為例，甲站為原發(fā)車車站，乙站為原接車車站，區(qū)間處于空閑狀態(tài)，正常改變運(yùn)行方向流程如下。

1）乙站聯(lián)鎖辦理發(fā)車進(jìn)路后，聯(lián)鎖設(shè)備向乙站列控中心發(fā)送發(fā)車請(qǐng)求信息和發(fā)車鎖閉狀態(tài)信息。

2）乙站列控中心收到乙站聯(lián)鎖的區(qū)間方向控制命令后，判斷正常改方的檢查條件：a.站間空閑（含無配線車站站內(nèi)區(qū)段）且所管轄的無配線站沒有辦理接發(fā)車進(jìn)路；b.管轄的中繼站2與乙通信正常；c.甲站管轄范圍內(nèi)沒有辦理發(fā)車進(jìn)路。

3）乙站列控中心向甲站列控中心發(fā)送請(qǐng)求改變運(yùn)行方向信息，要求甲站先改為接車方向，同時(shí)控制管轄范圍內(nèi)區(qū)間軌道電路編碼為JC碼。

4）甲站接收到來自乙占的正常改方請(qǐng)求命令后，再次進(jìn)行正常改方的條件檢查：a.站間空閑（含無配線車站站內(nèi)區(qū)段）且所管轄的無配線站沒有辦理接發(fā)車進(jìn)路；b.管轄的中繼站1與甲站通信正常；c.檢查甲站的SN口無發(fā)車進(jìn)路鎖閉。

5）甲站列控中心啟動(dòng)甲站方向電路動(dòng)作，同時(shí)通知其管轄的中繼站1開始控制相應(yīng)的方向電路動(dòng)作。

6）甲站列控中心確認(rèn)甲站方向繼電器以及所管轄的中繼站方向繼電器動(dòng)作到位，即FJ落下、FQJ吸起，甲站SN口及管轄中繼站改為接車方向，并向乙站列控中心發(fā)送允許改變運(yùn)行方向命令。

圖3 單站方向電路圖Fig.3 Directional circuit diagram of single station

圖4 兩站一區(qū)間示意圖Fig.4 Schematic diagram of two stations and one section

7）乙站列控中心收到甲站的允許改變運(yùn)行方向命令后，乙站列控中心則向所管轄的中繼站1發(fā)送改方命令，并同時(shí)驅(qū)動(dòng)乙站相應(yīng)方向口的方向繼電器。

8）乙站列控確認(rèn)乙站方向繼電器及所管轄的中繼站2方向繼電器動(dòng)作到位，即FJ落下、FQJ吸起，乙站X口及管轄中繼站2改為發(fā)車方向。

9）此時(shí)改方完成，乙站向聯(lián)鎖發(fā)送X口為發(fā)車方向，允許開放發(fā)車進(jìn)路。

對(duì)上述過程總結(jié)如下：

1）正常改方發(fā)起者：接車站可辦理正常改方操作；

2）正常改方操作的辦理方式：通過接車站聯(lián)鎖辦理發(fā)車進(jìn)路的方式實(shí)現(xiàn)；

3）正常改方檢查條件：全區(qū)間空閑、原發(fā)車站無發(fā)車進(jìn)路鎖閉；

4）正常改方操作一次有效：改方失敗后，原接車站需重新辦理發(fā)車進(jìn)路，再次觸發(fā)改方。

3 典型故障案例及排查方向

3.1 本站不發(fā)JC碼，鄰站改方繼電器不動(dòng)作

原接車站辦理發(fā)車進(jìn)路，聯(lián)鎖發(fā)送改方請(qǐng)求后，本站及中繼站管轄區(qū)間范圍軌道電路編碼未發(fā)生變化，則表示本站列控中心未獲得改方請(qǐng)求或改方檢查未通過，可對(duì)本站如下故障點(diǎn)進(jìn)行排查。

1）檢查TCC與CBI通信狀態(tài)；

2）檢查區(qū)間占用狀態(tài)；

3）檢查鄰站是否有發(fā)車鎖閉（含聯(lián)鎖上電鎖閉）；

4）檢查管轄中繼站監(jiān)測(cè)上與主站的通信狀態(tài)；

5）檢查與鄰站區(qū)間是否有無配線進(jìn)路；

6）是否上次改方不成功未重新辦理進(jìn)路（辦理一次進(jìn)路僅改方一次）。

3.2 鄰站繼電器已動(dòng)作，但本站繼電器未動(dòng)作

原接車站辦理發(fā)車進(jìn)路，聯(lián)鎖發(fā)送改方請(qǐng)求后，本站及中繼站管轄區(qū)間范圍軌道電路編碼已變更為JC碼，鄰站及其管轄中繼站方向電路繼電器已動(dòng)作但未保持，本站及管轄中繼站方向繼電器也未曾動(dòng)作，則表示鄰站列控中心通過改方動(dòng)作發(fā)起前校驗(yàn)，但未滿足改方完成狀態(tài)檢查，可對(duì)鄰站如下故障點(diǎn)進(jìn)行排查。

1）檢查鄰站FJ、FQJ采集狀態(tài)是否到位（從列控監(jiān)測(cè)界面看），如不到位，檢查繼電器及采集情況。

2）鄰站有中繼站時(shí)，中繼站的FJ和FQJ是否動(dòng)作到位。

3）改方過程中是否有區(qū)間占用情況。

3.3 鄰站改為接車方向，本站未改為發(fā)車

原接車站辦理發(fā)車進(jìn)路，聯(lián)鎖發(fā)送改方請(qǐng)求后，鄰站及其管轄中繼站方向電路繼電器已完成動(dòng)作，本站及管轄中繼站方向繼電器已動(dòng)作但未保持，則表示鄰站列控中心已發(fā)送改方回執(zhí)，本站列控中心未滿足改方完成狀態(tài)檢查改，可對(duì)本站如下故障點(diǎn)進(jìn)行排查。

1）檢查本站FJ、FQJ采集狀態(tài)是否到位（從列控監(jiān)測(cè)界面看），如不到位，檢查繼電器及采集情況；

2）本站有中繼站時(shí)，中繼站的FJ和FQJ是否動(dòng)作到位；

3）改方過程中是否有區(qū)間占用情況；

4）鄰站改方時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致本站繼電器動(dòng)作時(shí)間不足，此種情況再改一次即可。

3.4 FJ、FQJ動(dòng)作不到位

改方過程中，若FJ未動(dòng)作時(shí)，則從以下內(nèi)容檢查電路：

1）測(cè)量TCC電壓輸出；

2）檢查FJ驅(qū)動(dòng)電路；

3）檢查繼電器是否故障。

若FJ已動(dòng)作但未能保持狀態(tài)時(shí)，則檢查FJ至TCC采集電路。

1）測(cè)量FJ的端子是否有電；

2）測(cè)量TCC在接口架是否有電（零電使用LKF）；

3）檢查接口架至PIO/PI板卡電纜；

4）更換采集板。

改方過程中，F(xiàn)QJ動(dòng)作不到位，則從以下內(nèi)容檢查電路。

1）檢查FJ是否動(dòng)作到位；

2）測(cè)量接口架處TCC采集點(diǎn)是否有電（零電使用LKF）；

3）檢查區(qū)間區(qū)段所有FQJ是否全部動(dòng)作；

4）測(cè)量每個(gè)FQJ后方接電是否有電，對(duì)于不清楚哪個(gè)點(diǎn)給TCC串聯(lián)采集時(shí)，測(cè)量所有接線點(diǎn)。

由于改方過程不是一直持續(xù)，給排查帶來困難，可使用輔助改方的形式，兩站值班員進(jìn)行輔助改方，且在聯(lián)鎖計(jì)時(shí)快結(jié)束時(shí)點(diǎn)計(jì)時(shí)按鈕，進(jìn)行持續(xù)改方。

4 改方功能優(yōu)化

高速鐵路實(shí)際工程運(yùn)用中，特別是運(yùn)營(yíng)時(shí)期，偶發(fā)的正常改方失敗原因大多數(shù)為方向電路繼電器節(jié)點(diǎn)接觸不良，進(jìn)而導(dǎo)致列控中心采集節(jié)點(diǎn)電位無效。從改方電路以及列控中心監(jiān)測(cè)維護(hù)機(jī)報(bào)警信息兩方面可進(jìn)一步提高改方操作完成率以及故障發(fā)生時(shí)的準(zhǔn)確定位。

4.1 方向電路采集優(yōu)化

中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司在2019年3月4日發(fā)布《中國(guó)鐵路總公司工電部關(guān)于優(yōu)化列控中心方向電路提高設(shè)備工作可靠性的通知》中要求高速鐵路將列控中心方向電路采集區(qū)段發(fā)碼FQJ后節(jié)點(diǎn)實(shí)施并聯(lián)冗余節(jié)點(diǎn)方案，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用效果良好。其根本原理為加強(qiáng)FQJ后節(jié)點(diǎn)冗余采集，使得每一個(gè)區(qū)間FQJ繼電器的后節(jié)點(diǎn)進(jìn)行并聯(lián)，從而提高導(dǎo)通概率，如圖4所示。

4.2 列控中心監(jiān)測(cè)報(bào)警優(yōu)化

列控中心監(jiān)測(cè)維護(hù)機(jī)對(duì)繼電器采集斷線進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，但改方動(dòng)作是變化狀態(tài)，依據(jù)《列控中心技術(shù)條件》（TB/T 3439-2016號(hào)），改方過程在13 s內(nèi)完成即可判斷為有效，故無法將過程中未動(dòng)作繼電器點(diǎn)位信息判斷為“斷線”故障。當(dāng)前邏輯為改方失敗，動(dòng)作未完成繼電器需導(dǎo)向初始態(tài)，即需回退。這就對(duì)維護(hù)部門排除改方過程中出現(xiàn)的繼電器采集故障判斷造成障礙。

圖5 后節(jié)點(diǎn)并聯(lián)示意圖Fig.5 Schematic diagram of parallel connection of rear contacts

通過列控中心監(jiān)測(cè)維護(hù)機(jī)界面增加狀態(tài)倒計(jì)時(shí)窗口，可將軟件內(nèi)部判斷邏輯進(jìn)行實(shí)時(shí)窗口展示，便于第一時(shí)間對(duì)故障點(diǎn)位信息進(jìn)行狀態(tài)提示，協(xié)助維護(hù)部門盡快處理故障，保障鐵路運(yùn)行。

5 結(jié)語

列控中心改方過程綜合考慮軟件邏輯、繼電器狀態(tài)、相鄰設(shè)備通信狀態(tài)，在一個(gè)改方周期內(nèi)對(duì)各條件檢查正常，即可完成改方動(dòng)作。其中任何一處未在軟件固有周期內(nèi)完成，則改方失敗。在工程實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)失敗時(shí)設(shè)備狀態(tài)，以及改方過程中監(jiān)測(cè)軟件故障報(bào)警，快速判斷故障點(diǎn)，減少對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)造成的影響。