高速铁路应答器运用分析与探索

高速铁路应答器运用分析与探索

摘要:本文通过对点式应答器原理、性能的简要分析,结合工作遇到的问题,对高铁使用的应答器的运用情况分析,探讨应答器的日常检修维护方法,并通过对常见故障的分析的判断和处理,并从设备维护和使用的角度,为新一代高速铁路的应答器研发与应用提供一种思路。

关键词:点式应答器运行分析故障判断处理研发与应用

应答器做为铁路“地面—列车”控制信息传输的重要设备,在我国列车运行时速200km/h以上的高速线路和城际、地铁等方面,TCS-2级和CTCS-3级列车运行控制系统中都有广泛的应用。

应答器根据信息的传输的方式可分为两种:有源应答器、无源应答器。其基本工作原理是:基于电磁耦合原理而构成的高速点式数据传输设备,在特定地点实现列车与地面间的数据交换。安装在两根钢轨中心的枕木上,或整体道床上。

目前铁路使用的应答器都是安装在线路中间,其安装的要求如图1所示。这种点式应答器有无需外接电源、信息容量高、结构简单、安装灵活、可靠性高、维护简便等优点。但是在实际应用中,由于线路上的环境是复杂多变的,自然环境变化、电磁环境、高速运行列车的谐振、列车应答器感应天线安装位置、有源应答器与LEU连接的可靠性等都会直接影响应答器报文接收准确性。

在实际运用中可能出现的几类故障及相应的处理方法。

1 应答器报文丢失

即列车没有在相应的位置(点)接收到报文。一般来说原因有以下几种:(1)机车底部安装的应答器接收天线的位置、距离不标准,这种情况下会造成大量的应答器报文丢失,一般这种可能性比较小;(2)应答器的安装高度、安装角度不达标,应答器周围有金属物、强电磁效应(如分相区)等造成;(3)应答器自身受到外部环境影响,造成的存储信息丢失;(4)列车制动滑行造成距离定位不准,出现误报。一般处理方法是:如果只有一趟车在某位置出现报文丢失,出现误报的可能性比较大;如果在同一位置有两趟以上的车都出现报文丢失,根据现场情况就需要上道检查应答器的安装情况和周围规定范围内有无金属物,并用手持终端测试能否读取报文,一般第二、第三种原因都有可能。

2 应答器报文不一致

即列车没有在相应的位置(点)接收到的报文与该位置(点)应有的报文不一致。原因有以下几种:(1)对新开通线路,可能存在施工时对应答器写入的报文出现错误;(2)有源应答器的地面电子单元(LEU)与列控中心间或是在有源应答器自身与地面电子单元(LEU)间发生通信通道中断,有源应答器发LEU或是应答器的默认报文(也有部分信息速报里也把此类信息做报文缺失分析处理);(3)应答器周围有金属物、强

电磁效应(如分相区)等造成报文失真。现场一般处理方法是:利用应答器手持终端读取报文,核对是否一致,有源应答器需检查从列控机柜到应答器之间整个通信通道是否正常,现场由于通道异常造成应答器报文不一致的可能性较多。

3 应答器安装问题

应答器在线路上安装有很严格的要求。首先必须安装牢固可靠不能松动,以确保行车安全;其次是技术标准要求高(见图1):应答器安装时向X轴旋转(倾斜)不能超过2°,向Y轴旋转(俯仰)不能超过5°,向Z 轴旋转(偏转)不能超过10°。出现问题的原因有以下几种:(1)施工过程中固定螺套预植的质量不高,时间久松动,造成应答器位移;(2)列车运行过程中的振动产生的谐振导致固定螺丝松动;(3)下雪后积雪在车底结冰,冰块对应答器造成极大的机械伤害,可能砸坏应答器。

现用的应答器满足了控制列车的技术要求,但从维修的角度考虑,下一代高性能应答器应该具有以下的特点:(1)具有更大的应存储信息量和更高的A口(应答器与车载天线间)数据传输速率,这样可减少组内应答器数量,大大降低成本;(2)具有更安全可靠的固定方式,图2所示为现在的固定方式,如果改成图3的固定方式,将大大增加固定的可靠性;(3)具有更加先进的信息传输方式,现有的应答器安装在线路中间,存在一定的安全隐患,在应答器传输能量等技术条件允许的情况下,

将应答器安装在线路外侧,这样可大大提高安全性并降低设备维护的成本。