近年来，在车载列车自动控制装置( 以下称ATC 装置) 的系统结构中，软件所占的比例在不断扩大。2017 年 2 月，山阳区间为实行单级控制，取消了车载装置的多级控制功能。随着车辆技术的进一步发展，提高了获取车辆数据的功能，并通过设置车辆数据分析中心建立状态监测体制，构成可确认运行车辆数据的体系。
1 研究目的
ATC 装置扩大了软件占比，东海道—山阳区间全线信号为采用单级控制而取消了多级控制功能。随着车辆技术的发展，提高了获取车辆数据的功能，并通过车辆数据分析中心建立状态监测体制。基于上述背景，将本次研究的目标设定为“利用车辆数据建立*佳的 ATC 特性检查体制”。
2 检查项目的研究
ATC 装置在车辆侧接收由地面发送的 ATC 信号，基于 ATC 信号和车辆性能信息，在车载装置上计算列车信号。结合列车速度和位置的计算，对列车当前的信号与速度进行比较，自动输出制动指令，使速度不超过信号。图 1 为 ATC 装置基本动作的示意图。
ATC 装置在 90 天以内进行所谓“ATC 特性检查”的定期检查。ATC 特性检查可大致分为“ATC动作状态检查”、“外观检查”、“功能检查”。表 1列示出 ATC 特性检查的项目。
“ATC 动作状态检查”要从大型的试验机输入速度信息、ATC 信号，根据模拟生成的运行条件，确认输出的制动以及异常时操纵器件的完好性。此外，还对 ATC 装置及其相关联设备进行“外观检查”与“功能检查”。首先研究 “ATC 动作状态检查”的相关项目。
“ATC 动作状态检查”有 138 个检查项目，大体可划分为 3 部分。由于取消了多级控制功能，故无需检查与多级控制模拟运行相关的项目。但需要对单级控制模拟运行的 ATC 信号接收电路、制动输出状态以及异常处理功能进行定期检查，为此，研究了利用车辆数据的*佳检查方法。
3 检查方法的研究
3．1 ATC 信号接收电路
铁道车辆利用受电器接收由地面发送的 ATC信号。接收的 ATC 信号经过调整、放大，在接收部进行解调( 反调制) 等信号处理后，发送到各控制部。由于信号处理与软件有关，所以无需定期检查。但接收 ATC 信号的受电器等属于硬件设备，需要进行定期检查。图 2 为 ATC 装置信号接收电路的示意图。
受电器等硬件通过监测 ATC 信号的接收电压把握电压状态。由于接收的电压状态作为车辆数据的数值被记录下来，所以，通过读取车辆数据，就可把握运行时接收电压的状况。图 3 为车辆侧接收电压的曲线图，纵轴表示接收电压，横轴表示列车位置，列车从左至右运行。接收电压随列车位置的变化而变动，不是恒定值。由于受车辆与发送器的距离以及轨道电路长度的影响，接收电压不是恒定值。此外，接收电压显著降低的部位是轨道电路的边界。对于这个数据，需要设定检查替代标准值。由于要在全线路区间范围内接收 ATC 信号，需对地面侧所发送的 ATC 信号进行管理，故基于这些信号设定了标准值。此外，根据 4 万个实际车辆数据的分析结果，确认了设定标准值的合理性。
原来的检查方法是，使用大型试验机输入 ATC 信号，然后，对超过检测电压的显示信号进行确认。
由于检测阈值及检测判定功能是通过软件来实现的，所以无需定期检查。但需要对接收信号的受电器等硬件设备的完好性进行确认。在新的检查体制中，加强了硬件设备的检查，对能够在全线区间范围内接收超过标准值的电压的情况进行确认检查。
通过更新检查体制，每次检查的确认次数是原来的 100 倍以上，提高了检查精度。图 4 为新、旧两种检查方法的对比情况。而且，在到站停车时，通过数据分析可把握每列车接收电压的分布趋势，并有效应用于设备老化诊断等的状态监测( 图 5) 。
3．2 制动输出状态
ATC 装置根据信号、速度、车辆性能及线路条件等信息，选择制动挡位并输出制动指令。由于其内部的传输功能及运算处理是通过软件来实现的，故不需要定期检查。但通用部的继电器是硬件，故图 6 制动输出状态需要对通用部的完好性进行确认。图 6 为 ATC 装置的制动输出状态。
运转控制部的制动指令经通用部输入到配电盘以及记录车辆数据的监测部。配电盘继电器的反馈信息输入到监测部。由于采用的机械式继电器存在动作迟滞，故通过监测动作迟滞，即可确认通用部的完好性。利用车辆数据监测继电器动作迟滞时，由于车辆数据中记录的数值存在传输滞后，所以，需要研究附加传输滞后的标准值。图 7示出考虑了继电器动作迟滞和传输滞后而设计的“制动迟滞”系统。
对于继电器动作迟滞与传输滞后，考虑了设计校准值，设定了制动迟滞的标准值。根据 17 万个实际车辆数据的分析结果，确认了标准值的合理性。
在原来的检查体制中，由试验机输入信号和速度后，对制动动作和缓解状态进行确认; 而在新检查体制中，由于有效利用了从制动指令信息到配电盘反馈的制动迟滞，不仅掌握了制动动作和缓解状态，而且还能把握故障预兆。原来检查方法的确认次数是20 次左右，而利用车辆数据的新检查方法的确认次数是 1 300 次左右。
由于继电器动作状态确认次数是原来的 60 倍以上，所以，提高了检查精度。图 8 示出新、旧检查方法的对比情况。
通过上述分析对比可知，单级控制模拟运行的“ATC 信号接收电路”及“制动输出状态”可利用车辆数据实现替代检查。图 8 检查方法的比较
3．3 异常时操纵器件的检查项目
原来的检查方法是，由大型试验机向 ATC 装置输入信号和速度，根据此时的信号显示操纵异常时使用的开关( SW) 等器件，对 ATC 装置输入接点状态及传输处理、信号显示等功能进行确认检查。由于各控制部分之间的传输处理及信号显示的功能是通过软件实现的，故无需定期检查，但有关接点输入状态等的硬件设备需要检查。
异常时操纵器件的检查项目大致可划分为 3类。第 1 类是“正常时接通而故障时断开的器件”;第 2 类是“异常时接通的器件”; 第3 类是“转换至备用功能的动作器件”。表 2 列示出异常时操纵器件的检查项目。
( 1) 正常时接通而故障时断开的器件
这类检查适合车体倾斜列车控制器件的检查，要对接点无焊接以及两种电源无混触进行确认。
( 2) 异常时接通的器件
这类检查与制动轴比率开关及换向开关操作有关，要对操作开关时没有接点**及断线进行确认。
( 3) 转换至备用功能的动作器件
这类检查与 ATC 配电断路器( ATCNFB) 操作有关，要进行系统转换动作的确认。
针对上述 3 类检查项目，研究了有效利用车辆数据的替代检查方法，但由于正常运行时不操纵这些器件，故在车辆数据方面不能确认其完好性。然而，在操纵器件时，由于接点的状态记录在车辆数据中，故研究了利用这些数据进行检查的方法。
利用在 ATC 装置内的各控制部之间共有的LAN 传输信息，可确认异常时操纵器件的接点信息，故采用直接获取 LAN 传输信息的确认检查方法。
在原来的检查方法中，必须将大量的信息输入到大型试验机中。而新方法中，只需取得 LAN 传输信息，故不仅可使试验装置小型化，而且还可确保原来的检查质量。
3．4 外观、功能检查
ATC 装置的外观检查采用传统的方式，而速度发电机及轮径需定期检查确认，故这些装置及部件均可在定期检查中统一进行确认。地点检测振荡器因取消多级控制功能而被拆除，故无需检查。由于 ATC 装置具有实时状态监测的功能，故检查中无需对列车号码设定进行确认。由于制动综合动作与模拟运行 ATC 动作状态检查的项目相同，所以，采用替代检查方式。
对检查项目的分类及内容进行**调查后，研究了新检查方法，表 3 列出所制定的*佳的特性检查方法。
4 利用车辆数据的检查体制
原来，每隔 90 天进行一次 ATC 特性检查; 而有效利用车辆数据，1 次读取数据可进行约 7 天的数据分析，而且，通过读取、分析两个驾驶操纵台的数据，可实现高精度的检查。新、旧两种检查体制的比较见图 9。
原来，在大型试验机上进行检查; 而更新检查方法后可在小型试验机上进行检查，故随时随地都可进行 ATC 特性检查( 见图 10) 。
基于选定的检查项目及车辆数据可实现部分项目的替代检查，以往每个操纵台的检查作业时间为 170 min; 而采用新检查体制，每个操纵台用 90min 就可完成检查作业，效率比原来提高了 47%。
在缩短检查时间的效果方面，新检查体制符合定期检查的工作日制，实施天数由原来的 365 天缩短为224 天，效率比原来提高了 39%。
5 结语
新检查方法利用车辆数据替代了部分检查工作，提高了检查频度及精度。此外，通过更新检查方法，实现了试验机小型化。通过替代检查工作及更新检查方法，缩短了检查时间。由以上研究结果，确立了*佳的 ATC 特性检查体制。
6 今后的展望
在N700S列车上读取、获得的车辆数据，在地面上即使不读取也能取得、分析这些数据，所以，可实现高效且高精度的检查。此外，利用车辆数据进行频度分布以及多年变化的趋势数据、设备异常动作状态的分析，可把握故障征兆、强化状态监测。今后还要在检查项目中利用数据分析积累的经验，实现更高精度的检查。
