浅析列车自动监控系统与列车自动防护系统接口设备故障
列车运行监控装置(lkj)故障分析及处理研究
列车运行监控装置(LKJ)故障分析及处理研究李文军中国铁路济南局集团有限公司济南电务段济南车载设备车间，山东 济南 250000摘要：在列车运行中，列车运行监控记录装置（LKJ）发挥着重要作用，可以保证列车运行的安全性。
本装置除了可以有效控制速度之外，还能够对列车安全运行方面的运行状态信息及时采集和记录，进而促使机车运行管理的自动化得到实现。
但是在诸多因素的影响作用下，列车运行监控装置很容易出现诸多故障，需要科学分析和处理，保证列车运行监控装置的正常运行。
关键词：列车；运行监控装置；故障处理研究发现，自检功能LKJ-2000型列车运行监控系统所具备的，能够自己检验核心部件，通过仔细观察面板上的指示灯状态，就可以科学分析LKJ-2000型列车运行装置的故障，制定针对性的解决措施，消除故障。
此外，还需要定期经常的维护列车运行监控装置，以便促使列车的正常运行得到保证。
一、LKJ-2000型列车运行监控装置的基本原理1 运行监控装置的功能首先是监控功能，其能够有效控制列车速度，如果列车速度超过相关标准后，系统会将制动装置自动启动，以便对列车速度有效控制。
其次为显示和语音报警功能，能够对运行前方地面信号机的种类、编号、距离等有效显示，还可以显示列车的运行速度值和线路状态，通过语音向工作人员提示列车运行过程中的运行参数，促使列车稳定运行不受影响。
最后，可以实时记录列车运行日期、时间、机车型号、车次等信息。
2 运行监控装置的特点经过不断发展，LKJ-2000型号列车监控装置能够对各线路参数有效的获取，且在主机上存储列车运行的全部线路，不需要将附加设备设置于地面上，能够有效监控列车限速、闭塞指令限速等，将相应的数据信息提供给工作人员，这样司机操纵舒适度和运行效率可以得到有效提升，同时，可以更加精确的控制。
LKJ-2000型列车有效统一了其软硬件，这样就增强了列车的适应性，管理起来更加的简单和方便。
[1]同时，具有一定的故障安全措施，可以处理双机数据，能够有效检测、判断和处理速度信号故障、轨道绝缘节识别、通信故障等，进而在较大程度上提升列车运行监控装置的安全性能。
列车自动控制系统的分析与研究
的范围决定 的，每一个 区域 都有轨旁单元和发送 （接收 ）设备 ，各 区域 备和其他外围系统 ，采集车站设备的信息，传送控制命令 ，使 车站联锁
的 ＡＴＰ轨 旁 单元 通 过总 线 连 接 。
设 备 能 接 收 ＡＴＳ系 统 的 控 制 ，以 实现 车 站 进 路 的 自动控 制 。非 集 中联
动 强 度 ．发 挥 城 市轨 道 交 通 的 通 过 能 力 。列 车 自动控 制 系 统 包括 三 个 ２．２ ＡＴＯ子 系 统 的功 能
子 系统 ：列 车 自动 防 护 系 统 列 车 自动 防 护 系 统 ｆＡＴＰ— Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｉｎ
ＡＴ０ 系统 的 基 本 功 能 包 括牵 引 、巡 航 、惰 行 、制 动 和停 车 控 制 在 内
置 列 车所 需 要 一 个 正 式授 权 。
控 制 中心 设 备 属 于 ＡＴＳ系 统 ，是 ＡＴＣ的 核 心 。 用 于 状 态 显示 、运
１．１ ＡＴＰ子 系 统 的 组成
行 控 制 、运 行 调 整 、车 次追 踪 、时 刻 表 编 辑 及 运 行 图 绘 制 、运 行报 告 、调
【关 键 词 】列 车 自动ห้องสมุดไป่ตู้ 制 系统 ；列 车 自动 防护 系统 ；列 车 自动监 控 系统 ；列 车 自动 驾 驶 系统
０ 引言
车 载 ＭＭＩ，也是 每 个 驾 驶 室 一 个 。 每 列 车 共有 两 个 。
ＶＩＩ列 车位置识别 系统分为 车载设备和轨 旁设备 ，轨 旁设备 由
列 车 自动 控 制 系统 是 信 号 系 统 关键 子 系统 之 一 。是 城 市 轨 道 交 通 ＰＴＩ环线 、ＰＴＩ轨旁 盒、ＰＴＩ轨旁馈电电缆和 ＰＴＩ多路接收器组成 。Ｐ１１
城轨ATP系统的分析与故障处理
城轨ATP系统的分析与故障处理城轨ATP（Automatic Train Protection，自动列车保护）系统是一种基于计算机技术和通信技术的列车自动防护系统。
它主要负责控制列车的速度、保证行车的安全，并及时警示和处理系统故障。
下面对城轨ATP系统的分析与故障处理进行详细阐述。
一、城轨ATP系统分析1.系统组成城轨ATP系统由车载单元、线路设备和控制中心组成。
车载单元负责采集列车运行情况、实时监测信号状态，并控制列车的加速、减速和制动。
线路设备主要是ATP信号机、轨道电路等，用于传输信号和信息。
控制中心负责集中控制各个车载单元和线路设备，监控列车运行情况，并对系统进行管理和维护。
2.主要功能城轨ATP系统的主要功能包括列车自动保护、列车自动驾驶和列车运营调度。
列车自动保护是通过监测列车位置、速度和运行状态，实时控制列车的运行速度，防止列车与前方障碍物碰撞。
列车自动驾驶是在保证安全的前提下，由系统自动控制列车的加速、减速和停车。
列车运营调度是通过控制中心集中管理和调度列车运行，提高线路的运行效率。
3.工作原理城轨ATP系统是通过车载单元和线路设备的通信交互，实现列车和线路之间的信息传递和控制。
车载单元通过接收线路设备发送的信号，实时获取列车的位置、速度和运行状态等信息，并根据设定的运行条件，控制列车的加速、减速和停车。
线路设备主要是ATP信号机和轨道电路，ATP信号机用于向列车发送信号，轨道电路通过电气信号检测列车位置。
二、城轨ATP系统故障处理1.故障诊断当城轨ATP系统出现故障时，首先需要进行故障诊断。
可以通过检查车载单元和线路设备的状态，查看故障报警信息和历史故障记录，判断出故障的具体位置和原因。
还可以通过车载单元和线路设备之间的通信检查，排除通信故障的可能性。
2.故障处理根据故障诊断结果，进行相应的故障处理。
对于车载单元故障，可以通过检查电子元件的连接情况，更换损坏的零部件，修复软件错误等方法进行处理。
列车自动防护与自动操纵系统的原理与功能
列车自动防护与自动操纵系统的原理与功能随着科技的不断发展，列车自动防护与自动操纵系统在铁路运输中扮演着越来越重要的角色。
这一系统利用先进的技术和装置，能够有效地确保列车在行驶过程中的安全，提高列车的运行效率，降低事故风险，受到了广泛的关注和应用。
本文将对列车自动防护与自动操纵系统的原理与功能进行详细地介绍。
一、列车自动防护系统的原理与功能1.1 原理列车自动防护系统的原理主要基于信号与通信技术、控制技术以及传感器技术。
通过装置在铁道上的信号设备和装置在列车上的接收设备相互配合，实现对列车运行状态的实时监测和控制。
其中，信号设备负责发出列车运行的各种指令和信息，接收设备则负责接收和解析这些指令和信息，并做出相应的反应。
控制技术的运用则使得系统能够根据不同的情况做出相应的控制决策，确保列车在行驶过程中不会出现危险情况。
传感器技术则能够实现对列车周围环境的实时监测和数据采集，为系统提供必要的信息支持。
1.2 功能列车自动防护系统的功能主要包括以下几个方面：1.2.1 信号控制功能系统能够根据列车的运行状态和行驶计划，发出相应的信号指令，包括启动、停车、变速等指令，以确保列车按照预定的路线和速度安全行驶。
1.2.2 自动监测功能系统能够利用传感器技术对列车的环境、设备和状态进行实时监测，监测范围包括轨道状态、列车速度、车辆运行情况等，及时发现异常情况并做出相应的处理。
1.2.3 风险预警功能系统能够根据监测到的数据，进行风险分析和预警，及时提醒列车驾驶员或自动操纵系统采取相应的措施，避免发生事故。
1.2.4 故障处理功能系统能够在出现列车设备故障或其他异常情况时，自动采取相应的措施，保障列车的安全运行。
二、列车自动操纵系统的原理与功能2.1 原理列车自动操纵系统是指通过先进的控制技术和实时数据处理能力，以人工智能技术为基础，实现对列车运行过程的自动控制和操纵。
该系统能够根据列车的运行状态和行驶计划，实现对列车的启动、加速、减速、停车等操作。
地铁CBTC系统信号系统分析与故障
地铁CBTC系统信号系统分析与故障
地铁CBTC系统是一种基于无线通信和计算机网络技术的列车信号系统，用于实现地铁列车的精确控制和调度。
CBTC系统通过实时监测列车位置和速度，可以保证列车之间的安全距离，并优化列车运行效率。
CBTC系统在实际运行过程中也可能会遇到各种故障，下面对一些常见的故障进行分析。
CBTC系统可能会出现传输故障，如无线信号中断或传输延迟。
这会导致列车位置和速度信息不能及时更新，从而影响列车行驶的安全性和准确性。
为了解决这个问题，CBTC系统通常会采用冗余设计，如多通道无线传输或备份网络连接，以提高系统的可靠性。
CBTC系统还可能会受到恶劣天气条件的影响，如大雾或暴雨天气。
这些天气条件会降低信号的传输质量，从而影响CBTC系统的性能。
为了应对这个问题，CBTC系统通常会采用降低列车速度或增加安全距离等措施，以确保列车行驶的安全性。
CBTC系统还可能会受到人为破坏或恶意攻击的影响。
这可能包括非法入侵系统、篡改数据或破坏设备等行为。
为了防止这种情况的发生，CBTC系统通常会采用严格的安全措施和加密技术，以确保系统的安全性和稳定性。
地铁CBTC系统是一种复杂的信号系统，用于实现地铁列车的精确控制和调度。
CBTC 系统在实际运行过程中也可能会遇到各种故障，如传输故障、硬件故障、恶劣天气条件和人为破坏等。
为了确保CBTC系统的可靠性和稳定性，需要采取相应的措施来防止和解决这些故障。
列车自动监控系统
（3）人工干预列车间隔调整 控制中心调度员可以通过人机界面，修改车站最大、最小停 站时间，或为站台设定确定的停车时间，从而改变“列车调整功能”中关于站台停车时间的 有关数据。
• 有些情况下，列车调整功能将受到影响，例如
• 1) 列车在到达下一停车站发生故障抛锚。 • 2) 调度员对前方列车或下列停站列车实施了扣车命令。 • 3) 列车间隔调整功能延长了停在下一站的列车的停站时间。 • 4) 在下一停站作业或之前对列车实施了紧急停车。 • 5) 下一停站的车站出现紧急情况，站台上的紧急停车按钮被按下等。 • 4. 列车运行模拟仿真功能 • 列车自动监控系统提供模拟仿真功能，可以训练操作员和维护人负。模拟仿真是通过仿
Байду номын сангаас
间隔调整方式要求列车调整功能自动控制列车运行，均衡列车到达每个车站站台的间隔。在间隔调整 模式下，列车一般在线路上循环连续运行。
• 在时刻表调整方式下，列车自动监控系统在控制中心监控正线运行的所有列车，并对列车 的运行进行调整。列车将按照预定的列车运行计划时刻表，开展运营作业，所有列车的位 置和运行状况都被自动监控，以确定每列车的运行是否偏离什划时刻表的要求。如果列车 运行偏离计划时刻表要求，系统会给出报警提示调度员。系统能够根据计划时刻表的要求 改变列车目的地号和跟踪车次号。
• 列车运行识别。 列车在轨道上运行，信号系统通常将轨道划分为分段的 轨道电路。可以用机械绝缘或电气绝缘来分割不同的轨道电路。系统监测到 轨道电路的状态由 空闲变为 “占用” 时。可以监测列列车在运行。列车自 动监控系统根据列车车次号的目的地信息，为列车排列进路。
• 车次号的集中显示。控制中心的调度终端显示屏上，或专门设置的大屏幕上，可以直观地显示全线
列车自动监控系统设置组成结构图
列车自动防护系统
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5．列车车门控制 城市轨道交通中， 列车左右两侧都有车 门，列车停靠站台后， 列车自动防护系统会 控制列车开启靠近站 台的车门，保证乘客 安全上下车。
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6．空转、打滑防护
列车在线路上正常运行时，列车车轮在钢轨上滚动运行，
因某种原因，列车车轮会发生空转，或列车车轮在线路上滑
图8—4阶梯曲线
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图8—4阶梯曲线
列车运行在O～D1区段，允许运行的最高速度为S1；在 D1～D2区段，允许运行的最高速度为S2；在D2～ D2区段，允 许运行的最高速度为S3。
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在每个区段，如果列车运行速度超过了在该运行区段所对 应的最大速度值，列车自动防护系统会向列车的制动系统发出 常用制动命令，列车的制动系统对列车施加制动力，使列车 运行速度在系统所设定的时间内，降到允许的运行速度范围内， 以保证列车安全运行；如果列车运行速度持续超过该运行区段 所对应的最大速度值，在持续的时间超过系统设定的时间 后，列车自动防护系统将对列车实施紧急制动，强制列车停车， 以防止意外事故的发生。
室0内3.0。2.2021
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2．列车自动防护系统基本原理
列车自动防护系统控制列车运行速度有两种基本方式：点式
叠加方式和速度距离模式曲线方式。
(1)点式叠加方式 列车自动防护系统以点式叠加方式控制列
车运行速度，其速度距离曲线呈阶梯状，称为阶梯曲线，如图
8．4所示。
图中横坐标表示距离值，纵坐标表示列车
列车自动防护系统除了以上的重要功能外，根据城市轨道
交通信号系统的配置情况和复杂程度，还可以有一些其他功
能，如控制列车的运行方向，提供驾驶员操作接口界面等。
列车监控记录装置(LKJ)系统及故障问题研究
2020/12汽车维修丨Car maintenance008车时代AUTO TIME 现阶段，随着我国科学技术不断发展，铁路列车运营监控也由最早的人工监测转变成了自动化监测，而新技术的出现大大提升了列车运行安全性与稳定性。
当今铁路交通管理是以计算机网络为核心，逐渐朝向自动化、系统化、智能化方向发展，因此列车安全监控设备、软件也层出不穷，在铁路行业中广泛应用。
LKJ-2000型列车监控装置系统（下文简称“LKJ-2000”）是当今列车监控系统中的主要设备，可以根据列车的实际运行情况采集相关数据，包括列车运行速度等，能够保证列车的行驶安全。
但由于列车运行环境恶劣，受到多种负面因素的影响，LKJ-2000在使用中可能出现故障问题，这就需要针对现有故障做好检修工作，保证列车运行的安全性。
1 LKJ-2000型列车监控记录装置相关阐述LKJ-2000吸收了LKJ-2H 型、LKJ-93型上监控装置的技术优势，在技术功能、等级、精准性、可靠性等领域有了很大提升。
同时LKJ-2000由于采用了模块化设计，装置上配置了多个接口，因此可以满足功能扩展性要求，是当今铁路运输领域中普遍应用的一种监测设备，在技术层面具有明显优势。
LKJ-2000装置2006年在全国各个机务段广泛使用，不仅降低了列车行驶事故发生概率，确保列车和乘客安全，还为机务系统安全管理发展提供了新的动力，在十几年的使用中取得了良好效果。
但是随着LKJ-2000长时间使用，设备磨损、老化严重，缩短了设备寿命，LKJ-2000使用故障问题也频频出现，从最初的“安全期”过渡到了“故障频发期”，如果不及时对现有故障进行处理，则会提升列车运行危险性，也给故障判断、设备检修带来很多困难。
2 LKJ-2000型列车监控记录装置系统故障与解决对策 2.1 监控系统故障 2.1.1 功能与作用LKJ-2000整个监控系统是由主机箱、双显示器、光电式速度传感器、机车信号设备、压感器、鸣笛功能扩展盒、分线盒构成，可以实时采集列车的行驶参数，包括行驶速度、功能参数、制动缸压力将、车管压力、风缸压力、司机是否鸣笛等。
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浅析列车自动监控系统与列车自动防护系统接口设备故障
摘要：近年来随着城市轨道交通的高速发展，基于无线通信的列车自动控制系
统在城市轨道交通中得到了普遍应用。
而网关计算机作为列车自动监控子系统与
列车自动防护子系统的接口设备，对列车自动控制系统正常运行具有重要作用，
本文主要阐述了网关计算机的功能，并以典型网关计算机故障为例，详细分析了
故障原因、故障判定方法和处理措施。
关键词：网关计算机；表示信息；接口；ATS；ATP
1 网关计算机功能
网关计算机是列车自动监控子系统（ATS）与列车自动防护子系统（ATP）的
接口设备，主要用于ATS设备和ATP设备的数据通信，并进行隔离防护。
网关计
算机内的APDS是ATS的接口模块，负责与ATS接口，而PDS是ATP的接口模块，负责与ATP接口。
网关计算机设置在一级设备集中站，连接车站ATS分机和轨旁ATP设备。
车站ATS分机即车站ATS处理单元，是ATS系统重要处理设备，主要功能是：进行列车识别与追踪，下达列车调整命令，与联锁、ATO系统、ATP系统进行数
据传输，自动触发进路等功能。
轨旁ATP即地面ATP核心处理设备，其主要功能有：追踪列车运行，确定列
车位置；进行列车防护和进路防护，确定移动授权；与联锁形成接口，发送命令
到联锁，读入和监督联锁状态；控制站台屏蔽门等功能。
车站ATS分机一方面通过网关计算机接收来自轨旁ATP的站场表示、列车状态、列车位置报告、报警等信息，另一方面通过网关计算机发送信号设备控制命令、站台控制命令、临时限速命令、列车调整等信息给轨旁ATP系统执行。
具体
接口方式如下图所示。
图1 ATS子系统与ATP子系统的接口方式
2 常见故障分析
当网关计算机A机和B机都故障时，将会导致该联锁区ATS与ATP 通道传输
信息中断，整个联锁区无表示信息也无法下达操作命令，且不再触发进路，导致
所有列车在移动授权终点停车。
而网关计算机具有双机热备功能，倘若一台网关计算机出现问题，如网关计
算机死机、网关计算机与ATS分机接口断开连接、网关计算机与轨旁ATP断开连
接等故障时，正常会切换至另外一台网关计算机，此时网关计算机仍然能正常工作。
然而还存在一种异常的情况，一台网关计算机出现通讯通道阻滞，而ATS与ATP接口程序又未完全断开，导致不能正常切换至另外一台网关计算机，此时也
将会造成该联锁区无表示信息也无法下达操作命令，且不能触发进路，导致所有
列车在移动授权终点停车。
下面详细分析此类型故障。
3 典型故障分析
3.1故障现象
在ATS的终端界面上显示联锁区表示信息停滞，站场表示信息不再发生变化：即后续联锁区的所有站场表示信息均未更新，后续进入该联锁区的列车，在ATS
终端显示界面上列车的位置表示信息消失。
且该联锁区不再触发进路，导致所有
列车在移动授权终点停车。
3.2故障分析
根据现场故障现象可知，首先故障影响是整个联锁区，其次列车是在移动授
权终点停车，未产生紧制，可判定是非安全相关设备故障，最后在ATS运行维护
终端监测到ATS分机与网关计算机B通道故障。
综上可将故障可定位在轨旁ATP
和ATS的通信链路上，此链路主要包括三个部分：网关计算机；网关计算机与轨
旁ATP接口；网关计算机与ATS接口。
根据上述定位，可现场排查以下两个相关联的问题是否存在：
问题一是ATS保护机制问题。
正常情况下，ATP发送给ATS的全局包通常在
1秒钟内完成，但是为防止网络受干扰，ATS增加了一个防护机制，将一包数据
的接收时间设置为10秒，如果超过10秒，则视为此全局包丢失，为了能快速恢
复通道，接收后续信息，会将计数器清零。
现场需查看ATS分机、APDS、PDS及轨旁ATP的日志，如发现APDS接收
PDS发送的全局包超过10秒，可确定网关计算机B内PDS与APDS通讯通道发生
了阻滞，此时ATS启动了保护机制。
但是由于ATS与ATP接口程序未完全断开，
无法切换至备用通道。
所以超时后全局包未完全丢失仍在持续发送，而此时的全
局包中设备表示帧的序列号均为“0”，ATS会优先处理这些数据包，而正常表示信
息数据包中的表示信息计数器与“0”相比优先级较低，不满足ATS的处理条件，故会将这些正常表示信息数据包丢弃不处理。
从而会导致表示信息显示停滞。
问题二排查网关计算机是否存在蓝屏等现象，如是则可确定上述通道卡滞现
象是由网关计算机B硬件或操作系统问题导致。
3.3故障原因
此类型故障ATP与ATS遵循了故障导向安全原则，在通信故障情况下，按系
统安全设计理念作出了停车反应。
根据以上分析，导致此类型故障的原因，首先是网关计算机B发生内部通讯
链路故障，造成PDS与APDS通讯通道阻滞；其次是ATS系统在通道通讯阻滞情
况下，防护机制不完善，导致显示不更新。
3.4应急处理
3.4.1确定此类型故障方法
当运营时间发现某一联锁区所有列车的位置长时间不变化时，行车调度需进
行验证操作：在该联锁区选择当前运营交路不会转动的道岔执行单锁操作，若显
示道岔未处于单锁状态，则可初步判断发生该类型故障。
也可采用其它如封锁信
号机、封锁区段等操作进一步验证。
然后，由维修人员登录行调判断有故障联锁区主用的ATS分机。
如果发现持
续刷新缓存中连续表示计数器为“0”，则确认发生该类型故障。
3.4.2处理措施
首先，维修人员登录故障联锁区ATS分机，利用命令清除缓存中的表示计数器，使其不再为“0”，恢复通讯通道，接收后续信息。
若上述措施无法恢复故障，则同时重启故障联锁区的网关计算机A机和B机，再重新启动故障联锁区的ATS分机设备。
若上述措施还无法恢复故障，则同时重启故障联锁区的轨旁ATP和网关计算
机A机和B机，随后重启故障联锁区的ATS分机设备。
若执行上述处理措施后，站场信息能够正常更新，执行道岔单锁操作后，能
够显示道岔处于单锁状态，则判定故障恢复。
3.5优化建议
针对上述APDS接收PDS发送的全局包超过10秒，而ATS与ATP接口程序又未完全断开，不能切换至备机的情况，ATS系统可优化ATS的防错机制，保证ATS能在该异常情况下，进行与ATP接口重连，重连能保证ATS与ATP通道切换至备用通道，提高系统在上述异常情况下的可用性。
4 总结
网关计算机是列车自动控制系统的重要设备，主要用于列车自动监控系统和列车自动防护系统的接口通信。
本文主要介绍了网关计算机的功能，分析了具体网关计算机故障，并介绍了详细的故障判定方法及处理措施。
希望可以对处理网关计算机问题有一定的参考作用。
参考文献：
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[2]李乐. 城市轨道交通信号系统[M]. 重庆大学出版社，2013.
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