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摘 要：通过介绍CTCS列控系统的构成、工作原理、并结合工程建设、运营维护实际，阐述了应答器运用存在着一定的安全缺陷或不足的原因，说明了地面应答器的维护思路和方法。
关键词：高速铁路；CTCS；应答器；维护；故障分析；安全隐患
一、概述
列控系统是一种保证列车安全运行的核心技术装备，根据我国铁路相关技术规范的规定，设计速度200 km /h 及以上的高速铁路采用 CTCS-2 及以上等级的列控系统，目前 CTCS-2 级列控系统主要用于时速200 ～ 250 km 的高速铁路，CTCS-3 级列控系统主要用于时速 300 km 及以上的高速铁路。
CTCS 系列列控系统由地面设备和车载设备两大部分组成。车载设备通过接收地面设备提供的列车运行前方线路空闲状况、相关线路参数、临时限速等信息，并进行实时计算，实现对列车运行速度的监督并控制列车安全运行。
在 CTCS-2 级列控系统中，应答器用于向CTCS-2 级列控系统车载设备提供位置信息。应答器最早用于卫星通信中继以及航空位置识别，从20世纪70年代中期，铁路列车控制系统才开始使用应答器。应答器分为地面设备和车载设备。地面设备主要包括有源应答器和无源应答器，而有源应答器与地面电子单元 （LEU） 相连接 ；车载设备包括车载接收天线和应答器传输模块 （BTM） 等。括有源应答器和无源应答器，而有源应答器与地面电子单元（LEU）相连接 ；车载设备包括车载接收天线和应答器传输模块（BTM）等。
二、应答器工作原理
在 CTCS-2 级列控系统中，应答器用于车载设备提供线路速度、线路坡度、轨道电路、临时限速等线路参数信息。应答器报文信息格式采用统一的技术标准。应答器报文传输结构如图 1 所示。
应答器传输系统由地面应答器（有源和无源应答器）、车载接收天线、车载应答器接收模块、地面电子单元组成。地面电子单元通过 RS-485、CAN 总线或其他的串行数据总线方式与列控中心（TCC）相连接。以方便LEU实时接收列控中心的各种命令。有源应答器与LEU连接接口包括：LEU 向地面有源应答器传输数据报文的接口；地面有源应答器回送时被激活的接口 ；LEU 向地面有源应答器提供偏置电压的接口。通过对传输数据进行双相差分电平编码，使 3 种接口数据同在一对应答器设备专用屏蔽双绞电缆中传输。为了保证数据收发同步，地面有源应答器的接收速率与 LEU 发送速率必须相同。当有源应答器被激活，LEU 与有源应答器连接接口检测不到有效信号，发送规定的默认报文；一旦开始发送默认报文，LEU 向地面有源应答器传输数据报文的接口恢复有效信号，有源应答器一直发送默认报文。当有源应答器被激活时，应答器产生瞬间的低输入阻抗，并通过向 LEU 回送被激活信号的接口回执信号，LEU 检测到此信号后，在一定时间内不得转换输入报文。
三、应答器日常维护
为保证应答器运用稳定，除了在提高应答器报文传输准确性和降低报文解码误码率的同时，还要注重地面应答器的维护，应答器设备的维护可分为周期性和故障维护。
1.周期性维护：地面应答器集中检修一年一次，重点检修项目如下：
1）调整轴角度误差
由于应答器在列车通过时要通过车载天线与机车进行高速数据传输，因此应答器的安装需要符合一定的要求，在3个方向的角度偏差不能超过允许安装误差。应答器竖直基准轴与横向基准轴的中心面和轨道间中心的安装误差为€？5mm。
2）检查应答器周围是否存有金属物体：以应答器中心为基准，周围长820mm，宽630mm；应答器以上200mm，以下210mm范围的空间内，不应该有金属物体。
3）检查应答器距离回流线的距离应答器在集中检修时需要检查与牵引回流地线之间的最小距离：以应答器中心为准，距离钢轨旁与钢轨平行电缆的距离不小于1250mm；距离横穿轨道电缆距离不小于1200mm。
此外，集中检修除检查以上几点外，还要用应答器报文读取工具校验应答器报文和有源应答器默认报文的正确性。
2.日常巡视
1）应答器维护
检查应答器表面是否有明显的划伤、裂缝、变形和污染等，钢印编码标志端正清晰，及时清扫应答器表面的铁粉；清理应答器 500mm范围内的金属物；安装定位孔尺寸、位置无差异，如果有变化，调整在偏差范围内；大雪后应答器应进行清扫。
2）应答器安装支架及配件维护
金属支架及其配件不应有锈蚀及其他机械损伤；安装底板背面焊接的螺母无脱落现象；安装定位孔尺寸、位置无差异。
3）有源应答器电缆盒及尾缆的维护
每季度应测试应答器电缆对地绝缘并在室内做好记录；每年开盒子检查是否进水、进灰等；检查有源应答器电缆连接是否可靠。
4.周期性利用电务检测车接收应答器报文，检查应答器的工作情况。
五、应答器故障分析处理
应答器设备故障，采用调整和更换相结合的方式进行维护。当现场的设备故障后，应先检查应答器周围有无其他金属干扰。如果安装尺寸符合允许误差时，再用报文读写工具，将故障应答器的报文写入正常应答器，并将写好报文的应答器换下对应的故障应答器，然后调整应答器的安装尺寸，使各项指标都符合标准，最后再用报文读写工具校核写入报文是否与故障应答器报文一致。
对于无源应答器，利用报文读写工具读取报文，如果在应答器安装地点不能正确读取报文，可以将应答器拆下，搬到别的地方进行读取，排除安装地点对应答器传输的影响。当在各种情况下都不能正确读取报文时，可判断为应答器故障。
对于有源应答器，除了利用无源应答器的判断方式判断应答器是否故障外，还需利用报文读写工具，判断应答器是否可靠接收来自 LEU 的报文。
六、应答器运用安全隐患
本人参与了京沪高铁先导段的施工介入和济南西站施工介入、开通之后的运营维护，全程参加了应答器的安装和维修，通过对两年应答器运用中出现的故障分析，高铁线路上存有金属异物的可能性很小，因而就不存在对应答器的干扰问题。但由于应答器本身安装存在缺陷，导致冬天降雪后，高速列车经过时带起的冰块会对应答器造成严重威胁，尤其是有源应答器的尾缆接口，设计及其不合理，接口处侧对着列车运行方向，导致非常容易被飞起的冰块将尾缆与应答器机身接口砸裂，如果线路积雪较深，往往第一列列车经过就会将有源应答器尾缆接口砸坏，对后续的行车安全造成很大隐患。
临时解决方法是更换迎列车方向的应答器固定底座，新底座较旧底座更长，在尾缆接口处有个弧形凸起，可以在一定程度上起到保护作用。
应答器固定方式也有一定问题，冬季降雪后，本人在区间故障应答器位置上发现：固定应答器的金属螺杆与底座经不起列车带起的高速冰块的冲击，断裂情况时有发生，严重时会导致应答器整体脱落，遗落在线路上，这对高速列车造成了行车安全上的隐患。
七、解决方案
更换应答器底座为更坚韧材质；重新设计有源应答器接口位置，最好位于应答器逆列车运行方向一侧或者是应答器机身正下方，可以最大程度上降低异物撞击对应答器接口造成的损伤。
参考文献：
[1]《铁路信号维护规则》--中国铁道出版社
[2]《铁路通信信号工程技术》--北京全路通信信号研究设计院
[3]《高速铁路设计规范（试行）》--中国铁道出版社
[4]《关于印发 CTCS-3级列控系统应答器应用原则（V2.0）的通知》--铁道部
作者简介：孙青泉，山东青岛人，济南铁路局济南电务段济南西高铁车间。
关键词：高速铁路；CTCS；应答器；维护；故障分析；安全隐患
一、概述
列控系统是一种保证列车安全运行的核心技术装备，根据我国铁路相关技术规范的规定，设计速度200 km /h 及以上的高速铁路采用 CTCS-2 及以上等级的列控系统，目前 CTCS-2 级列控系统主要用于时速200 ～ 250 km 的高速铁路，CTCS-3 级列控系统主要用于时速 300 km 及以上的高速铁路。
CTCS 系列列控系统由地面设备和车载设备两大部分组成。车载设备通过接收地面设备提供的列车运行前方线路空闲状况、相关线路参数、临时限速等信息，并进行实时计算，实现对列车运行速度的监督并控制列车安全运行。
在 CTCS-2 级列控系统中，应答器用于向CTCS-2 级列控系统车载设备提供位置信息。应答器最早用于卫星通信中继以及航空位置识别，从20世纪70年代中期，铁路列车控制系统才开始使用应答器。应答器分为地面设备和车载设备。地面设备主要包括有源应答器和无源应答器，而有源应答器与地面电子单元 （LEU） 相连接 ；车载设备包括车载接收天线和应答器传输模块 （BTM） 等。括有源应答器和无源应答器，而有源应答器与地面电子单元（LEU）相连接 ；车载设备包括车载接收天线和应答器传输模块（BTM）等。
二、应答器工作原理
在 CTCS-2 级列控系统中，应答器用于车载设备提供线路速度、线路坡度、轨道电路、临时限速等线路参数信息。应答器报文信息格式采用统一的技术标准。应答器报文传输结构如图 1 所示。
应答器传输系统由地面应答器（有源和无源应答器）、车载接收天线、车载应答器接收模块、地面电子单元组成。地面电子单元通过 RS-485、CAN 总线或其他的串行数据总线方式与列控中心（TCC）相连接。以方便LEU实时接收列控中心的各种命令。有源应答器与LEU连接接口包括：LEU 向地面有源应答器传输数据报文的接口；地面有源应答器回送时被激活的接口 ；LEU 向地面有源应答器提供偏置电压的接口。通过对传输数据进行双相差分电平编码，使 3 种接口数据同在一对应答器设备专用屏蔽双绞电缆中传输。为了保证数据收发同步，地面有源应答器的接收速率与 LEU 发送速率必须相同。当有源应答器被激活，LEU 与有源应答器连接接口检测不到有效信号，发送规定的默认报文；一旦开始发送默认报文，LEU 向地面有源应答器传输数据报文的接口恢复有效信号，有源应答器一直发送默认报文。当有源应答器被激活时，应答器产生瞬间的低输入阻抗，并通过向 LEU 回送被激活信号的接口回执信号，LEU 检测到此信号后，在一定时间内不得转换输入报文。
三、应答器日常维护
为保证应答器运用稳定，除了在提高应答器报文传输准确性和降低报文解码误码率的同时，还要注重地面应答器的维护，应答器设备的维护可分为周期性和故障维护。
1.周期性维护：地面应答器集中检修一年一次，重点检修项目如下：
1）调整轴角度误差
由于应答器在列车通过时要通过车载天线与机车进行高速数据传输，因此应答器的安装需要符合一定的要求，在3个方向的角度偏差不能超过允许安装误差。应答器竖直基准轴与横向基准轴的中心面和轨道间中心的安装误差为€？5mm。
2）检查应答器周围是否存有金属物体：以应答器中心为基准，周围长820mm，宽630mm；应答器以上200mm，以下210mm范围的空间内，不应该有金属物体。
3）检查应答器距离回流线的距离应答器在集中检修时需要检查与牵引回流地线之间的最小距离：以应答器中心为准，距离钢轨旁与钢轨平行电缆的距离不小于1250mm；距离横穿轨道电缆距离不小于1200mm。
此外，集中检修除检查以上几点外，还要用应答器报文读取工具校验应答器报文和有源应答器默认报文的正确性。
2.日常巡视
1）应答器维护
检查应答器表面是否有明显的划伤、裂缝、变形和污染等，钢印编码标志端正清晰，及时清扫应答器表面的铁粉；清理应答器 500mm范围内的金属物；安装定位孔尺寸、位置无差异，如果有变化，调整在偏差范围内；大雪后应答器应进行清扫。
2）应答器安装支架及配件维护
金属支架及其配件不应有锈蚀及其他机械损伤；安装底板背面焊接的螺母无脱落现象；安装定位孔尺寸、位置无差异。
3）有源应答器电缆盒及尾缆的维护
每季度应测试应答器电缆对地绝缘并在室内做好记录；每年开盒子检查是否进水、进灰等；检查有源应答器电缆连接是否可靠。
4.周期性利用电务检测车接收应答器报文，检查应答器的工作情况。
五、应答器故障分析处理
应答器设备故障，采用调整和更换相结合的方式进行维护。当现场的设备故障后，应先检查应答器周围有无其他金属干扰。如果安装尺寸符合允许误差时，再用报文读写工具，将故障应答器的报文写入正常应答器，并将写好报文的应答器换下对应的故障应答器，然后调整应答器的安装尺寸，使各项指标都符合标准，最后再用报文读写工具校核写入报文是否与故障应答器报文一致。
对于无源应答器，利用报文读写工具读取报文，如果在应答器安装地点不能正确读取报文，可以将应答器拆下，搬到别的地方进行读取，排除安装地点对应答器传输的影响。当在各种情况下都不能正确读取报文时，可判断为应答器故障。
对于有源应答器，除了利用无源应答器的判断方式判断应答器是否故障外，还需利用报文读写工具，判断应答器是否可靠接收来自 LEU 的报文。
六、应答器运用安全隐患
本人参与了京沪高铁先导段的施工介入和济南西站施工介入、开通之后的运营维护，全程参加了应答器的安装和维修，通过对两年应答器运用中出现的故障分析，高铁线路上存有金属异物的可能性很小，因而就不存在对应答器的干扰问题。但由于应答器本身安装存在缺陷，导致冬天降雪后，高速列车经过时带起的冰块会对应答器造成严重威胁，尤其是有源应答器的尾缆接口，设计及其不合理，接口处侧对着列车运行方向，导致非常容易被飞起的冰块将尾缆与应答器机身接口砸裂，如果线路积雪较深，往往第一列列车经过就会将有源应答器尾缆接口砸坏，对后续的行车安全造成很大隐患。
临时解决方法是更换迎列车方向的应答器固定底座，新底座较旧底座更长，在尾缆接口处有个弧形凸起，可以在一定程度上起到保护作用。
应答器固定方式也有一定问题，冬季降雪后，本人在区间故障应答器位置上发现：固定应答器的金属螺杆与底座经不起列车带起的高速冰块的冲击，断裂情况时有发生，严重时会导致应答器整体脱落，遗落在线路上，这对高速列车造成了行车安全上的隐患。
七、解决方案
更换应答器底座为更坚韧材质；重新设计有源应答器接口位置，最好位于应答器逆列车运行方向一侧或者是应答器机身正下方，可以最大程度上降低异物撞击对应答器接口造成的损伤。
参考文献：
[1]《铁路信号维护规则》--中国铁道出版社
[2]《铁路通信信号工程技术》--北京全路通信信号研究设计院
[3]《高速铁路设计规范（试行）》--中国铁道出版社
[4]《关于印发 CTCS-3级列控系统应答器应用原则（V2.0）的通知》--铁道部
作者简介：孙青泉，山东青岛人，济南铁路局济南电务段济南西高铁车间。