高速铁路列控车载设备安全技术分析

高速铁路列控车载设备安全技术分析
对于高铁系统，最基础和核心的技术是安全技术，一旦安全技术存在问题，对于高速行驶的
列车来说就是非常致命的威胁，没有稳定运营的列控车载安全技术保障，高铁系统就失去了
存在的意义。

重视列控车载设备安全系统建设，确保运行稳定性和可靠性，是人们高度关注
的内容，相关研究有非常现实的意义。

1概述
CTCS-2+ATO列控系统是在CTCS-2级基础上增加ATO功能的列控系统，实现列车自动驾驶、
精确停车、自动开关车门与站台门等功能，CTCS-2+ATO列控车载设备是在ATP车载设备基础上新增ATO功能单元，负责按接收的CTC计划制定控车策略，实现自动驾驶及其他附加功能；CTCS-2+ATO列控系统于2016年3月30日应用在城际铁路，本文就CTCS-2+ATO列控车载设
备在运用过程中存在的典型问题进行归纳和分析，并提出具体的对策，从而提高设备运用质量。

2存在常见问题及对策研究
2.1车载设备休眠端故障，影响换端使用
CTCS-2+ATO列控车载设备前端运行时，后端设备开机并处于休眠状态。

在运用中出现休眠
时设备故障、宕机的情况，尤其是ATO设备故障时，乘务员换端按正常流程启动设备时，无
法及时发现处理，直至“预选ATO”步骤才能发现ATO设备故障，且只能通过重启设备恢复，
影响列车正点运行。

针对这类问题，分析判断为ATO软件内部通信超时、任务资源过多以及
后端受电弓电流拉弧瞬间干扰过大导致，采取了一些措施，取得较好效果。

一是通过优化ATO主机休眠时的通信逻辑和处理机制，合理放宽通信时间阈值和减少运行任务资源，有效
降低ATO设备故障率。

二是在DMS动态监测系统增加休眠端列控车载设备运行状态的实时
监测，发生故障时实时弹窗报警。

监测人员通过监测系统分析判断休眠端故障情况后，及时
联系动车组乘务员，在换端时采取优先重启设备恢复的方式，减少故障发现和处理时间。

后
续建议：因后端列控车载设备处于开机状态休眠运行，且动车组使用后受电弓距离设备较近，不排除电流拉弧瞬间干扰过大对设备可能造成影响。

建议对故障率较高的车组进行干扰测试
和分析，并采用在设备柜布局屏蔽层（网）等方式减少干扰。

2.2与CCS链接中断或通信质量下降，影响车-地通信
在运行中，出现与CCS链接时间过长、链接中断和通信质量下降的问题，影响车-地通信，
如CTC计划接收延时、无法控制联动站台门等情况。

CCS链接中断涉及CCS、ISDN、无线通
信接口、MT电台等多个节点，因CTCS-2+ATO列控车载设备仅有1根天馈线，采用功分器与
双套MT电台连接的结构，列控车载设备侧分析判断为车顶天馈线接头进水潮湿、功分器稳
定性不足以及SIM卡接触不良导致。

一是使用天馈线测试仪分别对功分器前后节点进行驻波
比测试，确定问题节点为车顶天馈线或是功分器，进行相应的除水、干燥、密封和更换。

二
是对SIM卡接触面进行处理，采取对SIM卡背面加厚方式确保接触紧密不松动或更换SIM卡。

后续建议：CTCS-2+ATO列控车载设备仅有1根天馈线的先天不足，导致使用功分器信道接入
衰耗较大，影响通信质量。

建议：1）尽快增加空口监测模块，对通信质量和数据进行监测
采集，并利用DMS动态监测网络进行实时监测和报警；2）应设计成双天线、与双MT电台
组成全路双套冗余，减少功分器造成的衰耗过大及单套故障导致的影响运用问题。

2.3ATO与车辆通信延时或失效，影响ATO控车
ATO控制列车自动驾驶时，实时输出牵引/制动命令，车辆接收执行ATO命令，进行相应的
加减速和停车。

在AM模式下，车载信号系统输出失效或车辆系统采集失效，导致车辆未执
行ATO控车命令，从而导致车辆运行超出允许速度曲线、无法准确靠标停车甚至越标停车的
现象。

分析该现象为“ATO有效”信号突然失效会导致车辆不响应ATO输出的牵引、制动命令。

由于该信号所经过的环节较多，涉及信号、车辆多个继电器级联，车载信号系统输出失效或
车辆系统采集失效都有可能导致该故障的发生。

因此需要信号系统和车辆系统相互配合，对
该故障进行预防及处理。

针对此问题，通过升级软件进行必要的安全防护：一是根据车辆网
络（TCMS）向ATO反馈牵引/制动级位命令的逻辑，在AM模式下，ATO输出牵引/制动命令时，增加对车辆网络反馈的牵引/制动级位命令进行反馈检查。

当检测到车辆未响应ATO的
牵引/制动命令时，则退出AM模式并报故障。

二是增加ATO进站过程速度控制功能，即
ATO判断前方停站时，在进站信号机处设定限速为80km/h，并控制列车按照限速执行。

当前方车站为通过时，不限制80km/h限速。

后续建议：1）建议车辆、信号系统增加对“ATO有效”信号的检测、反馈记录和屏幕信息显示，“ATO有效”信号失效时，能够及时向司机提示。

2）车辆专业考虑针对“ATO有效”信号采集，增加软件防抖措施。

3）在进站停车设定限速
80km/h的基础上，再选取离停车点更近距离进行速度值设定，如在站中心设定控制动车组速度25km/h，供乘务员参考，及时掌握设备运行情况。

发现超过预期速度时，及时人工介入干预，保证动车组不越标停车。

2.4与车辆制动参数不匹配影响精确停车
ATO系统需要预先配置相对应的车辆制动参数，才能据此施加准确的制动级数并停车。

因不
同动车组制动参数均不同，而车辆厂仅提供初始的一版通用参数，从而导致新车出厂时ATO
无有效车辆制动参数配置，大大影响新车上线运用时效。

后续运用车辆制动参数在动车组运
行过程中呈一定趋势的线性偏移，从而导致ATO配置制动参数与实际参数不匹配，降低停车
精度。

针对此问题，一是向调度所申请专用ATO调试的交路，满足新车及运行中ATO参数不匹配的运行调试。

通过对每列车进行多次ATO运行试验，获取精准的车辆制动参数，从而匹
配ATO停车精度。

以往ATO精度调试正常流程需要7天及以上，现在ATO停车精度调试则
缩短至3天完成；二是定期组织对每列车停车精度数据进行统计分析，发现停车精度有偏离
趋势时，及时复核轮径参数并对ATO参数进行相应调整。

后续建议：1）信号与车辆专业随
着接口集成越多越复杂，应打破壁垒，建立合作机制。

针对每列车提供精准的制动参数或建
立与ATO同步进行精调的常态化工作机制。

另外要定期对运行数据进行分析，发现其中变化
规律和趋势，及时做好ATO配置制动参数调整；2）ATO分析软件中增加车辆制动参数的数据，便于统计分析制动参数与停车精度的线性规则，从而提早判断并采取与车辆部门共同对
参数进行复核修正。

结语
高铁建设已经对国家经济和社会的发展产生深远的影响，作为重要的有竞争力的技术，在世
界范围内享有较高的声誉。

高铁建设投入成本非常巨大，其实际收益也相当可观，安全技术
是确保投入得到应有回报的根本，也是确保乘客生命财产安全的直接保证。

参考文献
[1]耿志修，李仙任.中国高速铁路安全技术体系[J].中国铁路，2015（12）：23-25.
[2]郜春海，唐涛，燕飞.基于CENELEC铁路标准的列车自动防护系统车载设备研究与设计[J].
铁道学报，2016（2）：41-42.。