分相区内应答器安装方式分析

李长青，郭 胜

（中国铁路上海局集团有限公司合肥电务段，合肥 230011）

根据《列控系统应答器应用技术条件》（TB/T 3484-2017），分相区内不宜设置应答器组，但是受施工条件、线路环境等客观因素的影响，部分应答器安装在电力分相区内，受此影响，动车组多次在分相区内发生应答器信息丢失问题。本文主要探讨分相区内无源应答器丢失可能的原因，重点分析应答器安装方式及外部环境对应答器接收、发送性能的影响。

1 问题提出

自2020年1月以来，合福高铁线某区间反向区间应答器组（FQ）无源应答器信息频繁丢失报警，据统计2020年1月至2021年1月该应答器信息丢失报警多达18次。每次发生应答器信息丢失后，上道检查测试均未发现异常。

合福高铁线在中国列车运行控制系统3级（Chinese Train Control System，CTCS-3）完全模式下丢失区间无源应答器时，不影响正常行车，但产生的报警信息随时可能成为影响设备正常使用的关键因素，因此笔者思考从应答器安装环境、安装方式等方面进行分析研究，着力解决分相区内应答器常发生的应答器信息丢失问题。

2 原因分析及对策实施

2.1 原因分析

通常经分析研究可能导致分相区内应答器丢失的主要原因有：一是不同型号车载天线发送的信号强度差异对应答器的触发能力不同；二是应答器外界环境不佳，不满足应答器周边环境无金属空间的环境要求；三是应答器安装方式不是最优安装高度、应答器中心与两钢轨内侧距离不均匀；四是应答器周围环境存在应答器工作频谱相近频率的干扰信号；五是应答器安装角度偏差超标，不符合安装工艺标准要求；六是应答器自身特性不良，在列车经过其附近上方时，应答器工作异常。

统计梳理合福线发生的应答器信息丢失报警问题信息，经发现2020年1月至2021年1月期间该应答器丢失时的列车自动保护（Automatic Train Protection ，ATP）为同一型号，但是考虑到该FQ应答器组中另一个应答器未发生过丢失的现象，两个应答器相差5 m，因此分析排除应答器外界存在干扰信号、ATP特性不匹配、应答器不满足无金属空间的环境要求等因素影响。

通过管内应答器设置分布数据分析，管内其他处于分相区内的34组应答器，从运营起均未发生应答器丢失的情况。分析合福高铁区间FQ无源应答器频繁丢失，考虑可能的原因为应答器处于分相区内，列车过分相时受电弓和高压馈线离线瞬间产生干扰频谱，对车载设备、应答器上下行链路信号质量产生影响，再加上该应答器安装方式不当等不利因素，导致列车在经过该分相区内的应答器时，不能正常接收解码应答器信息。

2.2 对策实施

针对应答器上道时间长可能造成应答器性能下降的影响，现场组织对该应答器进行更换，丢失频率有所降低，但是问题未得到根本有效解决。因此，重点从优化应答器安装方式方面进行研究。

根据《应答器安装角度偏差对传输性能的影响研究》及《应答器传输系统技术条件》（TB/T 3485-2017）中对应答器安装的横向误差和角度误差有严格要求，应答器安装倾斜角、俯仰角越大，应答器的有效作用距离越小，因此现场测试应答器安装角度偏差是否达标显得尤为重要。

2.2.1 研究应答器安装角度偏差对应答器传输性能的影响

应答器安装时的角度偏差影响射频能量信号的接收和上行链路信号的发送，因此有必要分析应答器角度偏差对其传输性能的影响。根据应答器安装技术标准，应答器安装应满足倾斜角在(±2°)范围内，俯仰角在(±5°)范围内，侧转角(±10°)范围内时，才能满足应答器性能要求，如图1、2、3所示。

图1 相对于Y轴， 应答器允许倾斜角度为±2°Fig.1 Relative to the Y axis, the balise is allowed to tilt at an angle of ±2°

通过测试、计算发现，该应答器安装角度均在指标范围内，可以排除应答器安装角度偏差对应答器传输性能的影响。

图2 相对于X轴， 应答器允许俯仰角度偏差±5°Fig.2 Relative to the X axis, a pitch angle deviation of ±5° is allowed for balise installation

图3 相对于Z轴，应答器允许侧转角度偏差±10°Fig.3 Relative to the Z axis, a yawing angle deviation of ±10°is allowed for balise installation

2.2.2 研究应答器安装高度对应答器传输性能的影响

根据应答器安装技术规范，应答器距离钢轨顶部应为93～150 mm，应答器中心与两钢轨内侧的距离允许的误差717.5±15 mm，其中应答器距轨面的高度应以应答器侧面的电气中心十字标记为准。应答器安装高度的不同或应答器中心与两钢轨内侧距离不均匀，对射频能量信号的接收和上行链路信号的发送可能存在一定影响。

通过调整应答器安装高度及应答器中心与两钢轨内侧距离从而改变应答器与车载天线间的距离，可以达到降低干扰影响，提高应答器接收、发送信号质量。

如图4所示，现场实测该应答器安装高度Zb约等于135 mm，并不是应答器最优安装高度，尝试将应答器安装高度Zb减少20 mm，即抬高应答器，使应答器安装高度Zb达到115 mm。

测量应答器中心与两钢轨内侧距离基本均匀。

通过上述试验发现，将应答器安装高度Zb值减少20 mm后，经过两个月列车验证，应答器未发生丢失现象。

图4 应答器安装示意Fig.4 Diagram of balise installation

3 结论

本文对分相区内应答器安装方式进行研究，总结应答器安装方式的特点，并建议优化施工工艺标准，在新线验收中就能确保应答器安装到位，特别是分相区内应答器，安装方式必须最优化，降低应答器各倾斜角度，在范围内抬高应答器安装高度，要充分考虑到列车过分相时受电弓和高压馈线离线瞬间产生的干扰频谱可能对车载设备与应答器的A接口的接收或发送特性产生影响。

为从根本上解决分相区内应答器丢失问题，优化应答器工作环境、提高应答器运用质量，应答器应避免设置在分相区内。在设计、施工配合及验收阶段做好衔接，发现存在类似问题及时做好整改，完善提高应答器运用质量，确保行车安全。