关于进站信号机应答器丢失防护的研究

徐效宁 范 明

在CTCS-2级和CTCS-3级线路，列控车载设备以CTCS-2级运行时，是通过应答器接收前方的线路数据，并结合轨道电路信息计算行车许可的。因此，应答器提供线路数据的正确性直接关系到行车安全。

在CTCS列控系统中，不论前方车站排列直向、侧向进路，当前车站的出站口应答器以及两站之间的区间应答器，均发送默认直向线路的数据。即CTCS-2级地面设计不能保证列车收到的每组应答器数据都是根据车站实际进路描述的线路状况。

当前方车站排列侧向进路时，前方车站的进站信号机应答器给出与进路相符的侧线数据。在这种情况下，如果车载设备不对未收到进站信号机应答器的情况进行安全防护，一旦丢失该应答器，车载设备将错误使用之前的直向数据，列车就可能冒进信号，造成安全事故。

1 车载设备处理逻辑

1.1 列控车载技术规范对侧线进站时的特殊处理

针对侧线进站信号机应答器丢失可能造成的风险，铁道部科技运 ［2007］45号“既有线CTCS-2级列控系统车载设备技术规范 (暂行)”规定了车载设备在侧线进站时的特殊处理逻辑。

1．列车接近车站时，在接近区段的轨道电路上接收到UU、UUS码后，首先废弃之前收到的除大号码道岔信息包以外的应答器信息;然后，根据从进站端应答器得到的信息进行控制。如图1所示，废弃来自B应答器的信息，按照来自A应答器的信息进行控制。

图1 侧线进站车载处理逻辑

2．进站端应答器丢失时，应转入部分监控模式输出最大常用制动停车。由于车载设备已废弃之前的应答器数据，如果没有收到进站端应答器，则因数据不足将转入部分监控模式。

近年来随着客运专线和高速铁路的建设，有的特殊线路进站信号机应答器发送的数据并不完整，这时，车载设备如果按照上述技术规范废弃了之前的应答器数据，那么当收到进站端应答器时，虽然未丢失该应答器，但由于应答器数据不完整，车载设备仍不能保持完全监控模式。当车载设备转入部分监控模式后，收到HU码，将输出最大常用制动停车，极大影响了行车效率。

考虑现场的复杂性，铁总运 ［2014］29号“CTCS-2级列控车载设备暂行技术规范”，对侧线进站时的特殊处理逻辑进行了如下修改:①接近车站进站信号机外方轨道电路区段上收到UU或UUS时，车载设备应使用进站应答器描述的线路数据;②在列车侧线进站，经过进站信号机外方轨道电路区段的过程中，如果发生应答器丢失、接收异常等情况，应丢弃所保存的线路数据转入PS模式，并触发最大常用制动。

1.2 侧线进站特殊处理逻辑存在的安全性问题

新的车载技术规范对侧线进站时的特殊处理逻辑进行了修改，数据更新的方式由原来的“删除更新”改为了“覆盖更新”，解决了地面进站信号机应答器数据不足的问题，但同时带来新的风险。

原“删除更新”的逻辑是:车载设备在接近区段收到UU、UUS时，主动删除进站信号机后方的线路数据;当收不到进站信号机应答器时，车载设备将无线路数据可用，转入部分监控模式。而“覆盖更新”的逻辑是:车载设备在接近区段收到UU、UUS时，不主动删除线路数据;当收到进站信号机应答器时，用该应答器的数据覆盖之前的线路数据，如果发生应答器丢失、接收异常等情况，车载则废弃数据。由此得出，车载设备“覆盖更新”删除线路数据的前提是需要判断出应答器丢失、接收异常的情况。如果车载设备无法判断应答器丢失、接收异常，则不会删除线路数据，存在安全问题。

下面列举一种可能的情况。图2中，地面A处为进站信号机应答器，C处的应答器通过【ETCS-5】包链接B处和A处的应答器，B处的应答器通过【ETCS-5】包链接A处的应答器。如果连续丢失C处和B处的应答器，则车载设备将不知道A处有一组应答器。这样如果车载设备未收到A处的应答器信息，即无法得知该处的应答器丢失，导致车载设备不删除原直向的线路数据，造成安全问题。

图2 连续丢失应答器的情况

1.3 侧线进站特殊处理逻辑存在的可用性问题

讨论基于链接信息完整的情况。由于进站信号机应答器无特殊标志，车载设备即使存有链接信息，仍无法准确判断哪一组应答器才是真正的进站信号机应答器。在实际运用中，不同的车载设备起初通过判断应答器是否含【CTCS-1】包、距进站信号机是否在一定距离范围内等条件，来标识进站信号机应答器。但现场情况错综复杂，这些方式均可能出现一定的误判或漏判。

为了提高系统安全性，车载设备后续采用的一般措施是，当列车在UU、UUS接近区段上任一应答器丢失时，车载设备均删除线路数据。这种处理方式虽提高了系统的安全性，但牺牲了一定的可用性。当接近区段发生非进站信号机应答器丢失时，车载设备仍删除线路数据，转到部分监控模式，降低了系统的可用性。

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例如:①京津城际由于LEU报文容量有限，一组应答器同时链接2组不同进路的应答器，虽然链接反应标识为无反应，但车载设备由于侧线进站的特殊处理无法区分，仍会转到部分监控模式降低可用性;②正在建设的采用CTCS-2+ATO列控系统方案的城际铁路，车站股道布置多组冗余的精确定位应答器，以提高ATO自动停车精度，如果车载设备丢失任一精确定位应答器，ATP将删除线路数据转到部分监控模式，退出自动驾驶模式，导致的结果是应答器的冗余布置反而降低了系统的可用性。

2 ETCS处理逻辑

在ETCS的设计规范中，地面提供的线路数据与实际的进路相关联。如图3所示，即使所设置的进路通过一段复杂的线路，线路数据总是按进路纵向延伸。

图3 ETCS列车实际进路与认识进路

为了避免前方进路变化导致线路数据的改变，欧标通过连续丢失2组应答器的处理进行防护。如果连续丢失2组已经被链接信息预告的链接应答器组，且已通过了第2组应答器组期望窗的末端，车载设备应实施常用制动。列车停止后，车载设备应将MA和线路描述信息 (如果车载设备可用)缩短到列车当前位置，并应通知司机。同时，考虑到对车载设备丢失可能造成不安全因素的应答器，地面将其链接反应描述为“常用制动”或“紧急制动”，当车载设备丢失时，可以通过制动进行防护。

3 建议方案

列控系统是由地面设备和车载设备组成的一个有机整体。针对地面设备造成的问题，认为不能仅仅靠车载设备的特殊处理解决。参考ETCS标准和CTCS的特点，建议地面设备增加以下处理，以提高系统的安全。

1．对进站信号机应答器组的链接反应Q_LINKREACTION，描述为“常用制动”或“紧急制动”。

铁道部科技运 ［2010］136号，“CTCS-2级列控系统应答器应用原则 (V2.0)”规定:一般车站及区间，应答器链接失败时，Q_LINKREACTION=“无反应”。链接信息包中，特殊车站链接出站信号机处有源应答组或区间应答器组，当应答器丢失后，ATP控车可能存在不安全因素时，Q_LINKREACTION=“紧急反应”。

2．区间多组应答器增加对进站信号机应答器的链接。该措施主要针对车载设备丢失多组应答器，造成无链接信息不能判断丢失进站信号机应答器的问题。CTCS-2级列控系统区间无源应答器不提供临时限速信息，若参考ETCS标准车载连续丢失2组应答器即删除列车数据，将导致区间丢失2组应答器后车载设备只能以部分模式运行，极大影响了效率。因此，建议区间多组应答器［ETCS-5］包增加链接个数，均对进站信号机应答器进行链接，提高系统的安全性。

4 总结

通过对进站信号机应答器丢失防护方式的分析，结合ETCS技术规范和CTCS-2级列控系统的特点，提出地面设备增加防护的措施。该措施同样适用于其他丢失可能存在不安全因素的应答器。

［1］ 中华人民共和国铁道部．科技运［2010］136号．CTCS-2级列控系统应答器应用原则(V2.0)［S］．2010．

［2］ 中国铁路总公司．铁总运［2014］29号．CTCS-2级列控车载设备暂行技术规范［S］．2014．

［3］ 中华人民共和国铁道部．科技运［2007］45号．既有线CTCS-2级列控系统车载设备技术规范(暂行)［S］．2007．