殷勤策

CRH2型動(dòng)車(chē)組與CTCS2-200C型列控車(chē)載設(shè)備良性配合之探討

殷勤策

CRH2型動(dòng)車(chē)組與CTCS2-200C型列控車(chē)載設(shè)備良性配合解決方案，包括車(chē)-地間的兼容性改造、CRH2型動(dòng)車(chē)組的電磁環(huán)境整治以及提高CTCS2-200C型車(chē)載設(shè)備的抗電磁干擾能力，實(shí)現(xiàn)了CRH2型動(dòng)車(chē)組與CTCS2-200C型列控車(chē)載設(shè)備良性配合;解決了CRH2-057A/058A型動(dòng)車(chē)組無(wú)法以C2控車(chē)模式正常商業(yè)運(yùn)行的問(wèn)題;避免了更換列控車(chē)載主機(jī)設(shè)備，取得了良好的安全和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)其他類(lèi)型的動(dòng)車(chē)組與列控車(chē)載設(shè)備的良性配合具有現(xiàn)實(shí)的借鑒和指導(dǎo)意義。

動(dòng)車(chē)組;車(chē)載設(shè)備;良性配合;探討

CTCS2-200C型列控車(chē)載設(shè)備與CRH5型動(dòng)車(chē)組的配合在全路實(shí)際運(yùn)用中是良好的、可行的，但是其與CRH2型動(dòng)車(chē)組的配合一直以來(lái)存在不少問(wèn)題，導(dǎo)致西安鐵路局配屬的CRH2-057A/058A型動(dòng)車(chē)組無(wú)法上線商業(yè)運(yùn)行。

1 CRH2型動(dòng)車(chē)組與CTCS2-200C型車(chē)載設(shè)備配合不良初探

使用CRH2-057A型動(dòng)車(chē)組(車(chē)載設(shè)備為CTCS2-200C型)在開(kāi)啟動(dòng)車(chē)組空調(diào)和關(guān)閉空調(diào)的條件下，分別進(jìn)行了一個(gè)往返的試運(yùn)行試驗(yàn)。

在開(kāi)啟空調(diào)的條件下，CRH2-057A型動(dòng)車(chē)組在特定區(qū)段一個(gè)往返的試運(yùn)行試驗(yàn)中，共發(fā)生了35次應(yīng)答器丟失、信息錯(cuò)誤及信息不完整的故障，造成多次非正常停車(chē)。而在關(guān)閉空調(diào)的條件下該動(dòng)車(chē)組在同一特定區(qū)段一個(gè)往返的試運(yùn)行試驗(yàn)中，共發(fā)生13次應(yīng)答器丟失、信息錯(cuò)誤及信息不完整的故障。

試驗(yàn)結(jié)果表明:動(dòng)車(chē)組的電磁干擾、列控車(chē)載設(shè)備的抗干擾能力是CRH2型動(dòng)車(chē)組與CTCS2-200C型車(chē)載設(shè)備配合不良的重要原因，同時(shí)車(chē)-地間的兼容性也存在不少問(wèn)題。

2 CRH2型動(dòng)車(chē)組與CTCS2-200C型車(chē)載設(shè)備良性配合解決方案

該解決方案具體包含以下3方面的內(nèi)容:一是整治車(chē)-地間的兼容性問(wèn)題;二是整治CRH2型動(dòng)車(chē)組的電磁環(huán)境，降低動(dòng)車(chē)組對(duì)車(chē)載設(shè)備的電磁干擾;三是提高CTCS2-200C型車(chē)載設(shè)備的抗電磁干擾能力。

2.1 車(chē)-地間的兼容性改造

通過(guò)對(duì)試運(yùn)行數(shù)據(jù)的研究分析和地面應(yīng)答器報(bào)文的解析，發(fā)現(xiàn)西安北動(dòng)車(chē)所至華山北間共有21個(gè)應(yīng)答器的報(bào)文與CTCS2-200C型車(chē)載設(shè)備不兼容。對(duì)這21個(gè)應(yīng)答器進(jìn)行了報(bào)文重新編制、仿真測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)換裝，再次進(jìn)行了8個(gè)序列的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果:在特定區(qū)段平均每個(gè)往返發(fā)生8次信息錯(cuò)誤及信息不完整的故障。

通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，車(chē)-地間的兼容性改造有效解決了地面應(yīng)答器的報(bào)文與CTCS2-200C型車(chē)載設(shè)備不兼容問(wèn)題，達(dá)到了預(yù)期的效果。

2.2 電磁環(huán)境整治

由于CRH2型動(dòng)車(chē)組接地方式的特殊性(頭車(chē)車(chē)體與轉(zhuǎn)向架絕緣，動(dòng)車(chē)車(chē)體通過(guò)電刷與轉(zhuǎn)向架鏈接接觸軌面進(jìn)行接地)，以及CTCS2-200C車(chē)載設(shè)備BTM天線處于強(qiáng)磁場(chǎng)工作環(huán)境，造成了CTCS2-200C設(shè)備容易在CRH2型動(dòng)車(chē)組上受到電磁干擾。

為測(cè)試CRH2型動(dòng)車(chē)組車(chē)底內(nèi)的電磁環(huán)境，選擇對(duì)BTM的頻譜特性進(jìn)行分析，如圖1所示。

干擾信號(hào)強(qiáng)度可以從平均值和突發(fā)值2個(gè)角度來(lái)衡量。圖1中左圖表明在3MHz～6MHz之間干擾信號(hào)的平均強(qiáng)度在－70dBm～－65dBm間，尤其是應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)的下邊頻(3.951MHz)處，平均干擾為－68.89dBm，處于較高的干擾水平。圖1中右圖記錄的是干擾信號(hào)的最大值，反映了瞬間干擾的最大值情況。強(qiáng)度較大的突發(fā)干擾會(huì)在短時(shí)間干擾應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)的正確接收。在3MHz～6MHz中干擾最大值分布在－60dBm～－50dBm，這說(shuō)明在此頻率范圍干擾水平較大。

圖1 CTCS2-200C-BTM測(cè)試頻譜儀截圖(平均值和最大值)

根據(jù)頻譜特性的測(cè)試結(jié)果，CRH2型動(dòng)車(chē)組與CTCS2-200C型車(chē)載設(shè)備良性配合需對(duì)車(chē)底的電磁環(huán)境進(jìn)行整治。改善車(chē)底電磁環(huán)境主要有3個(gè)途徑:一是降低空間輻射干擾;二是降低傳導(dǎo)干擾;三是降低供電系統(tǒng)干擾。一般情況下，空間輻射干擾在強(qiáng)度上低于其他2種干擾。以下將通過(guò)這3條途徑分別對(duì)車(chē)底的電磁環(huán)境進(jìn)行改善整治。

1.降低空間輻射干擾。借鑒西安局CTCS2-200H和CTCS2-300S車(chē)載設(shè)備在電磁兼容方面的整治經(jīng)驗(yàn)，在CRH2型動(dòng)車(chē)組車(chē)底BTM天線上方增加3mm的金屬鋼板，對(duì)天線所受到的空間輻射干擾進(jìn)行隔離處理，如圖2所示。

圖2 BTM天線上方增加3 mm的金屬鋼

2.降低傳導(dǎo)干擾。采用絕緣螺栓對(duì)BTM進(jìn)行安裝，螺栓兩端使用膠圈進(jìn)行隔離，隔離鋼板與BTM天線頂板之間進(jìn)行絕緣處理，如圖3所示。

3.降低供電系統(tǒng)干擾。對(duì)車(chē)底的布線進(jìn)行調(diào)整，將BTM天線饋線盡可能遠(yuǎn)離空調(diào)壓縮機(jī)380V電源線，并利用鋼制車(chē)體橫梁作為掩體，將空調(diào)電源線與BTM天線饋線進(jìn)行空間隔離，同時(shí)對(duì)空調(diào)電源線增加濾波器。

4.電磁環(huán)境整治效果。通過(guò)對(duì)CRH2型動(dòng)車(chē)組電磁環(huán)境整治后的頻譜分析，CRH2型動(dòng)車(chē)組的電磁環(huán)境整治有效改善了CRH2型動(dòng)車(chē)組與CTCS2-200C型車(chē)載設(shè)備的良性配合。

2.3 提高CTCS2-200C型車(chē)載設(shè)備的抗電磁干擾能力

CTCS2-200C型車(chē)載設(shè)備抗電磁干擾能力的提高，也可改善CRH2型動(dòng)車(chē)組與CTCS2-200C型車(chē)載設(shè)備良性配合。對(duì)列控車(chē)載設(shè)備而言，BTM是易受到干擾的設(shè)備，因此選用抗干擾能力更強(qiáng)的BTM是提高車(chē)載設(shè)備抗干擾能力的有效途徑。通過(guò)論證，選用BTM1-YH型BTM替換原有的BTM，并對(duì)BTM1-YH型BTM的抗電磁干擾性能進(jìn)行驗(yàn)證。

圖3 BTM的絕緣安裝

為盡可能模擬動(dòng)車(chē)組在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的電磁環(huán)境，將動(dòng)車(chē)組升弓，通過(guò)弓網(wǎng)為ATP和BTM供電，并啟動(dòng)動(dòng)車(chē)組在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中使用的其他設(shè)備和設(shè)施，然后對(duì)BTM應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)頻譜特性，以及BTM與CTCS2-200C的ATP通信功能進(jìn)行測(cè)試。

2.3.1 BTM1-YH型BTM應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)頻譜特性測(cè)試

圖4表明在3MHz～6MHz之間干擾信號(hào)的平均強(qiáng)度在－75dBm～－70dBm。圖5記錄的是干擾信號(hào)的最大值，體現(xiàn)了瞬間干擾的最大值情況。強(qiáng)度較大的突發(fā)干擾會(huì)在短時(shí)間干擾應(yīng)答器上行鏈路信號(hào)的正確接收。

圖4 BTM1-YH型BTM測(cè)試頻譜儀截圖(平均值)

2.3.2 BTM1-YH型BTM與CTCS2-200C的ATP通信功能測(cè)試

通過(guò)對(duì)BTM1-YH型BTM和車(chē)載CTCS2-200C的ATP同時(shí)上電啟動(dòng)、斷開(kāi)BTM與CTCS2-200C的ATP的主系通信鏈路、斷開(kāi)BTM與CTCS2-200C的ATP的備系通信鏈路等項(xiàng)目測(cè)試，BTM1-YH型 BTM與CTCS2-200C的ATP通信功能正常。

圖5 BTM1-YH型BTM測(cè)試頻譜儀截圖(最大值)

2.3.3 BTM1-YH型BTM靜態(tài)測(cè)試結(jié)論

通過(guò)BTM1-YH型BTM的資料和現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試分析，BTM1-YH型BTM可以適應(yīng)目前CTCS2-057A/ 058A型動(dòng)車(chē)組的車(chē)底電磁環(huán)境。

3 解決方案的試運(yùn)行驗(yàn)證

為驗(yàn)證CRH2型動(dòng)車(chē)組與CTCS2-200C型列控車(chē)載設(shè)備良性配合解決方案的安全性和可靠性，須進(jìn)行5000km以上的試運(yùn)行試驗(yàn)。

3.1 試運(yùn)行試驗(yàn)

使用CTCS2-057A型動(dòng)車(chē)組在西安北至華山北間進(jìn)行了20個(gè)往返的試運(yùn)行試驗(yàn)，在西安北至鞏義南間進(jìn)行了3個(gè)往返的試運(yùn)行試驗(yàn)，共完成了約7500 km的運(yùn)行。CTCS2-058A型動(dòng)車(chē)組在西安北至華山北間進(jìn)行了21個(gè)往返的試運(yùn)行試驗(yàn)，完成了約5000 km的運(yùn)行。

3.2 試運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)試運(yùn)行添乘和數(shù)據(jù)分析，CTCS2-057A型動(dòng)車(chē)組BTM可靠接收到地面應(yīng)答器14776個(gè)，應(yīng)答器報(bào)文準(zhǔn)確接收率100%;ATP接收到14771個(gè)，應(yīng)答器報(bào)文準(zhǔn)確接收率99.96%。CTCS2-058A型動(dòng)車(chē)組BTM可靠接收到地面應(yīng)答器10830個(gè)，應(yīng)答器報(bào)文準(zhǔn)確接收率100%;ATP接收到10830個(gè)，應(yīng)答器報(bào)文準(zhǔn)確接收率100%。

試驗(yàn)結(jié)果表明，CRH2型動(dòng)車(chē)組與CTCS2-200C型車(chē)載設(shè)備良性配合解決方案(即地面應(yīng)答器進(jìn)行適應(yīng)性改造、BTM天線進(jìn)行隔離處理、BTM接地進(jìn)行整治、空調(diào)電源布線進(jìn)行調(diào)整、空調(diào)電源線增加濾波器以及替換抗干擾性能較強(qiáng)的BTM等)切實(shí)可行，效果明顯，達(dá)到了預(yù)期的目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)CRH2型動(dòng)車(chē)組與CTCS2-200C型車(chē)載設(shè)備配合不良的問(wèn)題分析，CRH2型動(dòng)車(chē)組與CTCS2-200C型列控車(chē)載設(shè)備良性配合解決方案解決了CRH2-057A/058A型動(dòng)車(chē)組無(wú)法以C2控車(chē)模式正常商業(yè)運(yùn)行的問(wèn)題;避免了更換列控車(chē)載主機(jī)設(shè)備，為路局節(jié)約了幾百萬(wàn)元的資金，取得了良好的安全和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)動(dòng)車(chē)組與列控車(chē)載設(shè)備良性配合具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

［1］唐金元，王翠珍，高玉章．機(jī)載計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路的抗干擾措施［J］．儀表技術(shù)，2012(1):44．

［2］諸邦田．電子電路實(shí)用抗干擾技術(shù)［M］．北京:人民郵電出版社，1994．

［3］中國(guó)鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所．西安鐵路局CRH2－057試驗(yàn)報(bào)告，2012．

［4］徐寧，付連著，王財(cái)進(jìn)．高速鐵路應(yīng)答器報(bào)文接收質(zhì)量測(cè)試及分析［J］．鐵道通信信號(hào)，2012(2):1．

The solution to beneficially coordinate CRH2 electricmultiple units(EMU)and CTCS2-200C train-board control equipment consists of the compatibility reform of trains and surface equipment，the renovation of the electromagnetic environment of CRH2 electric multiple units，and improvements of the anti-electromagnetic interference capability of CTCS2-200C train-board control equipment．The beneficial coordination of CRH2 electric multiple units and CTCS2-200C train-board control equipment is realized．It is solved that the CRH2-057A/058Amotor train unit can notoperate commercially with the C2 controllingmode．It avoids changing the train-board control host devices，which leads to safety and economical results．It has the practical reference and directive value for the beneficial coordination of other kinds of electricmultiple units and train-board control equipment．

Electric multiple units;Train-board equipment;Beneficial coordination;Discussion

殷勤策:西安鐵路局電務(wù)處高級(jí)工程師710054西安

2012-05-21

(責(zé)任編輯:陳寶安)