武广高铁运营十四年电务设备运维经验总结及建议

陈建译

武广高铁自2009年12月26日正式开通运营以来，列车开行对数逐年增加，高峰时段达到179对，最繁忙区段实现3 min追踪间隔行车，最繁忙车站，如广州南站日发送旅客已突破72万人次。14年来为确保运营安全，广州局集团公司采用了大量安全措施和技术手段，投入了较大的人力物力，不断提升设备运用质量。本文重点对武广高铁运营14年来信号系统的设备维修整治情况进行回顾，在总结经验的基础上提出相应的维护建议，为其他高速铁路建设运维提供参考。

1 设备运用情况

2009年以来，武广高铁广州局集团公司管辖范围内共发生事故20件，其中C类1件、D类19件（其中D21故障延时16件）；发生设备故障（含安全信息）1 592件，包括地面设备698件、车载设备894件。主要表现规律为：开通初期故障较多，经过各类综合专项整治，设备故障率显著下降；随着运行年限的增长，设备故障虽有起伏，但通过不断总结经验，设备改进，优化管理方式，设备运用质量整体趋于平稳。故障总体情况见图1。

图1 广州局内武广高铁电务设备故障总体情况示意

2 典型问题分类

总结武广高铁14年的运维情况［1］，主要存在以下几类典型问题。

1）施工工艺标准不高。武广高铁2004年完成设计，2008年底试验段先期开通。早期由于缺乏高铁施工和验收经验，存在施工交叉作业、工艺标准不高、开通后遗留大量问题等情况，如电缆对地绝缘不良、室内施工配线交叉敷设、干扰不断出现等。

2）产品质量不达标。道岔、轨道电路设备质量问题时有发生，如转辙机接点接触电阻超标、CN道岔（引进技术并经国产化改造的高速铁路专用道岔）下拉装置漏油、轨端绝缘烧损、发送器和模拟网络盘短路等，产品质量与高铁运用要求严重不匹配。

3）系统硬件先天不足［2］。武广高铁早期的国产化设备缺陷较多，如：列控中心F5死机，PIO/PI输入输出电路板死机；联锁、列控中心24V电源不均流且未纳入监测，发生报警或故障无法提前发现；无线闭塞中心、临时限速服务器设备采用国外品牌，因产品更新换代，无可用备品，造成服务器经常自动重启等。

4）专项整治较频繁。为解决设计、施工、产品方面的问题，武广高铁自开通以来累计实施了近50项整治，几乎每年都有3～4项实施，达标整治工作量和软件升级一直没有中断。

3 专项整治改造

针对武广高铁设备特点，广州局集团公司制定了安全生产卡控措施。虽然随着多条新线的引入，不断进行系统软件升级改造，但加强设备维护整治攻关，仍是设备安全稳定运行的重要保障。通过积极落实国铁集团的各项安全专项整治［3-4］，进一步完善了设备性能和系统功能。目前设备质量大幅提升，故障数量大幅降低，运用日趋稳定。具体开展的专项整治项目如下。

3.1 轨旁设备整治

1）吸取道岔防踏铁板松脱，击打损坏动车组的事故教训，将轨旁设备防松脱整治纳入检修作业常态化管理。

2）针对冰雪击打造成设备损坏问题，增设应答器防冰雪击打装置，同时研究制定了冰雪天气动车组限速运行方案。

3.2 设备器材优化

1）加强接点电阻测试及接点换型试验，解决S700K转辙机接点组惯性问题。

2）针对调谐匹配单元4 700 μF小电容漏液问题，按照5年寿命周期实施更换处理。

3）为解决增加占用丢失报警功能后自律机CPU占用率过高问题，升级一代自律机为二代自律机［5］。

4）升级发送器固件，解决主备发送器切换导致闪“红光带”的问题。

5）为防止发送端模拟网络盘绝缘下降，对模拟网络盘中防雷变压器实施返厂轮换。

6）对机械特性下降的道岔外锁磨损件，进行成组更换；补强室外设备防松脱设施，更换性能下降的补偿电容［6］。

7）为避免列控中心方向电路改方失败，并联方向切换继电器的后接点，提高电路可靠性［7］。

8）针对CI-TC板（即列控中心通信接口单元中的轨道电路通信接口板，用于实现列控中心与轨道电路的协议转换，为轨道电路设备提供编码信息）故障导致轨道电路闪红问题，将CI-TC板返厂升级为冗余模式。

3.3 施工遗留问题处理

1）开展电缆整治，加大地下接续盒等施工问题的排查整治力度，解决施工阶段电缆砸伤导致短路的隐患。

2）组织开展防水整治，解决中继站箱式机房漏水、内部装饰材料脱落等危及设备安全的问题。

3）针对桥梁地段贯通地线严重缺少的现象［8］，实施贯通地线综合整治，采取水泥包封等措施进行防盗处理。

4）为防止列控中心驱动采集电缆可能发生的短路，对联锁列控机柜至组合架间输入输出正/负电源线路实施双环处理，并采取不同路径敷设方案进行整治。

5）增设机房专用空调，解决综合站房内信号机械室中央空调和多联机空调老化漏水，以及机房温度超标等问题。

3.4 缺陷隐患排查

1）在进行惰行试验时，发现武广高铁分相区残压超标后及时实施轨道电路3.0版调整表。

2）将以太网通信改为串口通信，解决CTC自律机与联锁通信闪断问题。

3）针对联锁系统存在上电错误解锁问题，对轨道停电监督电路实施延时过渡，并相应修改联锁软件。

4）针对RBC特殊场景下可能错误给出信号授权的问题，临时修改联锁前置通信机软件，并最终通过修改RBC软件彻底解决。

5）针对高铁车站股道轨端绝缘烧损问题，将站内轨道电路牵引回流通道按照“列车运行时，接车端回流线断开、发车端回流线连通”设置原则，实施中心连接板设置调整，增设空扼流变压器沟通牵引回流。

6）针对下拉装置油缸漏油和轨腰固定螺杆折断故障频发问题，采用“先停用、后拆除”的方案。

7）将存在安全隐患的广州动车段LKD2-T1型列控中心更换为LKD2-T2平台，同时优化高铁信号系统电源方案［9］，电源屏与系统设备间及系统内部实现冗余供电，提高供电可靠性。

3.5 软件功能升级

1）修改完善RBC通信接口方式，将广深港RBC1与武广高铁RBC9的通信方式，由计算机联锁代传修改为RBC直接通信实现移交。

2）由于线路速度调整，修改RBC软件和部分应答器报文，将武广高铁全线线路最高允许速度由350 km/h调整为310 km/h。

3）优化车地兼容性，将武广高铁RBC移动授权发送长度由32 km调整为20 km，解决了CTCS3-300S车载设备互联互通问题。

4 技术装备升级

加大科技研发力度，特别是在新技术革新和新装备升级中下足功夫，从传统的粗放型人海战术维护方式，向系统设备技术密集型转变。

1）增设动车组调车防护系统。动车组调车防护系统由地面应答器、地面电子单元（LEU）、监测系统组成。LEU根据对应调车（列车）信号机状态（开放或关闭），通过地面应答器向车载ATP提供动车组调车及进出动车所进路许可或禁止信息，系统可以辅助保障动车组在动车基地（动车运用所）内的运行安全。2011年率先在广州南动车所建成管内首个动车组调车防护系统。

2）增加动车段（所）控制集中系统。以CTC为基础，实现信号自动控制和作业过程控制，并可与动车所信息管理系统、车组识别与定位系统互通，实现动车所作业计划管理、动车组位置追踪、现存动车组管理等功能。动车段（所）控制集中系统实现作业人员对动车段（所）内信号设备的集中控制，可直接指挥列车作业和调车作业，大大提升了作业效率，减少了车站值班员的工作量。广州南动车所于2012年建成管内首个动车段（所）控制集中系统。

3）取消高铁车站接车延续进路。为配合调图需要，依据《铁路客运专线技术管理办法（试行）补充内容》（铁总运〔2014〕154号）［10］，对仅开行动车组线路，进站信号机外方列车制动范围内存在超过6‰下坡道的车站取消延续进路设置，提升车站接发车作业效率。2014年完成武广高铁岳阳东、长沙南、衡阳东、衡山西、郴州西、乐昌东、广州北、广州南站、广州南动车所等9站的联锁、CTC软件升级。取消延续进路设置后，武广高铁列车接发车能力增加近20对。

4）增加列控系统站台信息提示功能［11］。CTCS-2/3级列控系统通过地面应答器增加站台侧文本信息报文，列控车载设备进行相应逻辑处理，实现站台信息提示功能。动车组进入股道对标停稳后，列控车载设备通过语音和图标方式，对左右侧站台进行提示，防止错误开启车门。2016年完成武广高铁应答器报文和车载ATP软件升级。

5）列控中心增加区间占用逻辑检查功能。通过修改列控中心等地面设备软件，增加区间占用逻辑检查功能，实现对正常运行列车出现分路不良时的红灯防护，大大提高了自动闭塞区间列车运行的安全。管内2016年开始实施，武广高铁作为最后一条线路于2019年完成升级。

6）防灾监控系统接入列控控车防护［12］。武广高铁建设时防灾监控系统未同步施工，后期增加防灾监控系统时，仅将防灾异物继电器条件串入轨道电路接收通道，发生异物侵限报警时，仅能显示“红光带”，不能进行发码防护。通过修改列控中心软件，增加防灾异物继电器采集条件，除显示“红光带”外，列控中心还对发生异物侵限报警的区段发红码防护，让进入的列车立即停车，提高了系统安全性。目前时速160 km以上设置异物监测点的线路均具备该项功能。

7）侧线信号显示修改。依据《铁路技术管理规程（高速铁路部分）》（铁总科技〔2014〕172号）第469条［13］规定：“一个黄色闪光和一个黄色灯光——准许列车经18号及以上道岔侧向位置进入站内准备停车，且进路允许速度不低于80 km/h”。对2014年以前开通的京广高铁等车站软件进行升级，实现常态开灯的车站列车侧线进站速度由45 km/h提高到80 km/h，进站效率大幅提高。管内各条线路均已修改完毕。

8）股道绝缘破损防护改造。股道绝缘出现破损时，发车信号可能窜入未开放信号的股道，导致列车错误发车，对正常运行的列车造成侧面冲突，因此对ZPW-2000A站内一体化轨道电路股道绝缘破损进行安全防护改造，提高轨道电路安全性和可靠性，2018年完成武广高铁改造。

9）CTC增加发车进路预告功能［5］。在既有的接车进路预告功能基础上，修改CTC系统，实现在分散自律模式下办理出站（或通过）后，通过GSM-R无线通信网络，以文本方式向司机提供发车进路预告信息，将以往司机与列车调度员（或车站值班员）问路式的车机联控变为自动指路式，节省了发车前的进路核对时间，提高了发车效率。2021年率先在武广高铁广州南站试点，目前武广高铁全线已升级该功能。

10）智能CTC改造［14］。实现在风雨雪等恶劣天气或设备故障等应急情况下，列车运行计划智能化的快速自动调整功能，进一步提高了调度员应急处置效率和调度指挥的安全性、可用性。2021年广州南枢纽台已升级运行图自动调整功能。智能CTC融合了CTC调度管理和信号逻辑关系，拓展自律卡控条件，实现了信号联锁逻辑与信息联锁逻辑的有机结合，以及行车规章计算机形式化和安全卡控，进一步降低了列车作业惯性错误，提高行车作业的安全性。2021年开始广州南车站CTC系统已升级CTC3.0安全卡控功能。

11）电务安全监测监控技术体系8D系统建设与应用。针对电务监测监控子系统数量繁多、相互独立、数据不共享、系统性不强、关联度不高，综合监测分析能力不足，应急调度指挥没有形成合力，大量数据分析、预警报警需人工处理等情况，立项研发并推进了8D系统建设，将各子系统的数据共享、集中化和统一化，实现数据集中、关联分析，提升电务系统和设备监测监控智能化水平。2016年底完成了总体技术方案研究和各子系统的建设、升级，在专题汇报原铁路总公司电务部后，率先在全路将安全监控技术体系命名为“电务8D”。2017年初，《基于大数据分析的电务监控8D系统研究》课题正式立项，并在衡阳电务段试点；同年制定下发《广铁集团电务安全监控体系技术规范》。2019年以来，进一步开展了电务大数据运维智能化研究，并在各电务段全面铺开建设，立项国铁集团重大科研课题《电务大数据平台运维智能化关键技术研究与应用》，基本实现了电务8D与大数据的深度融合。

电务8D系统在保持各专业系统独立运行、各自发展基础上，实现系统之间的数据共享和流程贯通，即将通信、信号和车载与行车组织、监测监控相关的42套系统根据网络承载、业务类别、数据关系划分为8大子系统，分级、分类逐步实施数字化转型。具体为：电务信号设备监测系统（1D）；电务车载设备监测系统（2D）；电务轨旁设备监测系统（3D）；电务作业卡控系统（4D）；电务通信网管和设备监测系统（5D）；电务通信业务监测系统（6D）；电务安全生产指挥系统（7D）；电务CTC/TDCS查询维护系统（8D）。经过多年不断发展，电务8D已基本具备了对设备状态、电气特性波动及趋势变化进行智能化分析功能，可实现设备状态的预警预测。

5 维护管理和检修周期优化

通过每年集中研讨、现场会经验交流等方式，总结完善年月表，合理安排周期修，加大监测手段，探寻设备预防修，摸索设备规律，以期改善现场生产维护强度和提高劳动生产率。

2012年前，采用周期修模式。按照周巡视、月检修等普速线设备维护标准安排巡视检修任务，造成一个“天窗”内的工作量很大，特别是区间设备、中继站设备的巡视检修工作，最长的一个站（工区）管辖线路长达140 km，每周5个“天窗”都不能完成相关任务。2012年年中开始，通过前一阶段的经验及数据积累，在充分挖掘集中监测设备功能运用的基础上，逐步调整维修周期。

1）延长区间设备维修周期［15］。如道岔检修延长至2个月，但由于故障主要集中在站内设备，且监测系统不健全，需要上道处理的故障相对较多，遂将维修工作重心逐步转移至站内设备，区间设备延长为每年巡视检修一次，每周“天窗”减少为4个。

2）“监测+周期修”阶段。2014年开始，逐步安装道岔视频缺口监测设备，并推广液压监测设备。将道岔动作电流曲线、功率曲线按照6段法分析，实现道岔缺口变化量的监测报警及趋势预测。将所有的检修周期延长1倍以上，如道岔检修周期延长至4个月，再辅以监测报警预警进行临时任务处置，大大减少了设备故障，并降低了检修的劳动强度。对于部分跨年项目，通过建立设备巡检控制表，实现全寿命周期管理。如对CN道岔要求半年注油、2年分解检查、3年更换，将原有的年月表进行了形式丰富和功能增强；又如电缆绝缘按照大于20 MΩ至小于1 MΩ共细化分为6个层级，基本保证电缆绝缘不良的排查进度和效果。伴随电务8D系统建成，监测设备功能升级完善，2016年开始推行车间组织生产，通过精简细化提高检修质量，所有设备检修周期延长，每周“天窗”减少为3～4个。从2012—2018年，信号设备故障基本有序可控。

3）“预防修+周期修”阶段。全面建设车间监控分析室，实施生产全过程盯控，部分设备实行预防修。通过集中监测的智能化分析升级，道岔综合监测系统、电池监测均衡系统、轨道电路轨旁监测系统等一系列监测设备的加装和完善，对历史数据进行统计分析，高铁信号设备基本达到预防修的条件，后续开通的线路可直接应用这些行之有效的手段。通过分析道岔监测数据，将道岔的季节性调整周期固定在季节变换期间，并细化到日气温的变换在10 ℃，最高温度超过30 ℃的前一周。这种调整既保证了时间准确，又保证了调整强度，现在道岔检修周期放宽到每半年1次。通过分析电池监测数据，可提前更换老化不良电池组；分析轨道电路曲线趋势，可提前发现调谐匹配单元内部电容等部件的劣化情况。

随着高铁细化设计、施工验收标准等工艺标准的发布，通过实施建维一体、召开现场会等方式，现场维护水平不断提高。广州局管内一次建成的张吉怀、赣深高铁等建维一体的示范线，室内外工艺标准保持高水准，监测设备配套齐全，开通后设备运用稳定，基本具备实施以预防修、周期修为主的维修条件。

6 建议

武广高铁是国内首条开通的长大高铁干线，随着设备运用时间延长，日常设备运用中暴露出来的问题值得其他线路借鉴，为避免后续线路出现类似问题，建议从以下方面改进。

1）抓好源头质量管控［16］。狠抓工程源头设计，落实施工工艺标准，严控产品源头质量，强化提前介入验收，确保新线一次建设达标。同时完善配套监测监控设备，补强无人值守站监测监控，提高设备自诊断及智能报警预警功能，为后期智能运维［17-18］创造条件。

2）加大设备整治力度［4］。实施差异化的专项整治，对于开通10年以上的线路，需要加大设备维修投入，及时提高设备性能，完善系统功能，以满足高铁设备高负荷运用需求。

3）评估调整中修修程。对于寿命为5年的设备，可根据设备运用情况开展延期使用评估。具备条件的，考虑在第7年开始、第8年完成设备中修（即15年更新改造寿命中间安排一次中修）；对于不具备延期使用条件的，按期或提前实施中修整治。

4）提前安排设备大修。对于运用时间达7—8年或操纵次数达到10万次的CN道岔，应整体更换外锁闭装置及表示杆组件，其中操纵频次低于100次/月的道岔可更换单边磨耗外锁闭装置及表示杆组件。S700K-C型转辙机的TS-1型接点组应在运用时间7—8年进行更换。

7 结束语

通过回顾武广高铁运营14年电务设备的运维情况，总结了保障设备运营安全所采取的专项整治改造、技术装备升级，以及维护管理和检修周期方面的变化，提出了高速铁路建维一体化的系列建议，希望可以为其他高铁的建设、维护提供参考与借鉴。