高利民 劉玉江 孟景輝 馬良德

在一個完整的CTCS-3級列控系統(tǒng)中，設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與子系統(tǒng)、子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間構(gòu)成了若干個接口，通過對接口數(shù)據(jù)的監(jiān)測分析就可以驗證列控系統(tǒng)的工作性能。目前已經(jīng)實現(xiàn)監(jiān)測的接口如圖1所示。

1.車載ATP無線 (Igsm-r)接口，定義為車載ATP設(shè)備GCD與MT之間通信接口。

2.Abis接口，定義為基站子系統(tǒng)的2個功能實體，基站控制器 (BSC)和基站收發(fā)信臺(BTS)之間的通信接口。

圖1 CTCS-3級列控系統(tǒng)接口示意圖

3.A接口，定義為網(wǎng)路子系統(tǒng) (NSS)與基站子系統(tǒng) (BSS)之間 (MSC至TRAU之間)的通信接口。

4.PRI接口，定義為CTCS-3級列控系統(tǒng)RBC與GSM-R系統(tǒng)之間的通信接口。

CTCS-3級列控接口監(jiān)測系統(tǒng)通過對Abis、A、PRI接口的信令和用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲與解析，實現(xiàn)對在線列控用戶與GSM-R網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的實時監(jiān)測、統(tǒng)計與分析，并基于采集數(shù)據(jù)對CTCS-3級系統(tǒng)無線通信異常狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行評估。為GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、列控系統(tǒng)運營維護(hù)和故障定位提供依據(jù)，為列控業(yè)務(wù)無線通信狀態(tài)異常原因分析提供有力手段。

1 降級問題類型

目前發(fā)現(xiàn)的列控系統(tǒng)降級運行主要是由于車-地信息傳輸超時，通常稱為“無線超時”。問題發(fā)生時，車載在規(guī)定時間內(nèi)未收到任何來自RBC的應(yīng)用層消息，DMI提示司機(jī)無線超時，ATP控制列車輸出最大常用制動。如果在允許時間內(nèi)未能恢復(fù)，根據(jù)故障導(dǎo)向安全原則，ATP判斷滿足降級CTCS-2級的條件且經(jīng)司機(jī)確認(rèn)，則系統(tǒng)降為CTCS-2級運行。

通過對高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試和日常運營發(fā)現(xiàn)的降級問題分析，并且根據(jù)設(shè)備供應(yīng)商總結(jié)的故障案例集，得出以下幾個無線超時導(dǎo)致降級原因。

1.車載設(shè)備側(cè)相關(guān)問題。包括單MT過RBC移交區(qū)發(fā)生無線超時、非RBC移交區(qū)車載異常發(fā)送DISC拆鏈、移交區(qū)車載異常發(fā)送DISC拆鏈、車載ATP軟件問題、車載MT等設(shè)備故障、人為操作問題、MT模塊頻繁越區(qū)切換失敗，以及MT接收電平低等。

2.GSM-R網(wǎng)絡(luò)側(cè)相關(guān)問題。BTS類單通、無線干擾、諾西BSC與MSC連接問題、基站退服、BSC板卡故障、單設(shè)備模塊故障、無可用的 CSD通道等。

3.RBC側(cè)相關(guān)問題。移交過程中 RBC-RBC通信超時、RBC設(shè)備異常、RBC與其他設(shè)備通信中斷等。

4.其他類問題:小區(qū)內(nèi)切換失敗、上下行接收電平不平衡、越區(qū)切換失敗等。

2 案例一

2.1 問題描述

2013年1月14日，CRH2-150C高速綜合檢測列車由鄭州至北京檢測過程中發(fā)生降級，具體情況為:綜合檢測列車在經(jīng)過榆林洺河特大橋后，車載監(jiān)測系統(tǒng)于21:31:53顯示車載ATP與RBC無安全連接，并準(zhǔn)備切換至CTCS-2級登記;21:32:01產(chǎn)生常用制動，速度由295 km/h降至280 km/h并轉(zhuǎn)至CTCS-2級控車。

2.2 動態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析

1.車載ATP監(jiān)測數(shù)據(jù)分析。如圖2所示，標(biāo)記處為列車發(fā)生降級的位置，可以明顯看出列車運行等級由L-C3降為L-C2。對運行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，車載EVC于當(dāng)日21:31:44發(fā)送至RBC位置信息包136消息，后繼續(xù)在21:31:50發(fā)送至RBC位置信息包136消息;在此過程中一直未收到來自于地面RBC的消息;21:32:00輸出降級信息，列車產(chǎn)生常用制動 (CTCS-3降級CTCS-2)，列車運行轉(zhuǎn)為CTCS-2級系統(tǒng)控車。

圖2 ATP監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

2.無線通信服務(wù)質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)分析。對京廣高鐵通信質(zhì)量進(jìn)行了跟蹤測試，測試的指標(biāo)包括電路域傳輸時延和干擾率，同時進(jìn)行了服務(wù)小區(qū)/鄰小區(qū)電平、載干比C/I、話音質(zhì)量RxQual以及時間提前量TA等動態(tài)曲線的跟蹤測試。在列車降級的相同時間段內(nèi)，無線通信質(zhì)量檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn):在列車越過邯鄲東站以后，載干比和話音質(zhì)量在450～449 km區(qū)間變得很差，話音質(zhì)量達(dá)到7級，載干比接近于0，最終導(dǎo)致掉話，同時表現(xiàn)在列控數(shù)據(jù)傳輸時延測試過程中，則出現(xiàn)連續(xù)的數(shù)據(jù)幀傳輸錯誤，如圖3所示。

2.3 問題處理與分析

在綜合檢測列車檢測到發(fā)生降級問題后，與相關(guān)鐵路局進(jìn)行了溝通，對問題進(jìn)行了分析與整改。經(jīng)檢查，造成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量不良的原因為中國移動河北分公司在京廣高鐵K409+400、K412+900附近設(shè)置的GSM系統(tǒng)基站，對京廣高鐵GSM-R基站構(gòu)成三階互調(diào)干擾，隨后對相關(guān)基站進(jìn)行了頻點優(yōu)化，現(xiàn)場復(fù)測，干擾消除。

圖3 無線通信服務(wù)質(zhì)量檢測截圖

3 案例二

3.1 問題描述

2013年2月25日，CRH2-150C高速綜合檢測列車在京滬高鐵檢測過程中發(fā)生降級，具體情況為:8:29和9:36車載監(jiān)測系統(tǒng)顯示，車載ATP與RBC無安全連接轉(zhuǎn)至CTCS-2級控車。

3.2 動態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析

通過車載ATP監(jiān)測數(shù)據(jù)回放分析，如圖4，標(biāo)記處為列車發(fā)生降級的位置，可以明顯的看出列車運行等級由L-C3降為L-C2，列車運行轉(zhuǎn)為CTCS-2級系統(tǒng)控車。

圖4 ATP監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

3.3 問題處理與分析

在綜合檢測列車發(fā)生降級問題后，根據(jù)車上添乘人員匯報，電務(wù)段列控車載設(shè)備維護(hù)工區(qū)接到車間調(diào)度關(guān)于ATP設(shè)備異常信息，對問題進(jìn)行了初步分析，結(jié)合地面檢測數(shù)據(jù)確認(rèn)問題存在情況，2013年1月28日的滬寧測試時，通過接口監(jiān)測數(shù)據(jù)中看到MT1已經(jīng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致移交點處移交不成發(fā)生降級，并確認(rèn)SIM卡號為14984173505MT的設(shè)備工作異常，及時更換設(shè)備，并進(jìn)行了靜態(tài)呼叫試驗正常。

4 案例三

4.1 問題描述

2013年4月3日，CRH2-150C高速綜合檢測列車在京滬高鐵檢測過程中發(fā)生降級，具體情況為:22:59和23:23車載監(jiān)測系統(tǒng)顯示車載ATP與RBC無安全連接轉(zhuǎn)至CTCS-2級控車。

4.2 動態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析

通過車載ATP監(jiān)測數(shù)據(jù)回放分析，標(biāo)記處為列車發(fā)生降級的位置，可以明顯的看出列車運行等級由L-C3降為L-C2，列車運行轉(zhuǎn)為CTCS-2級系統(tǒng)控車。

4.3 問題處理與分析

在檢測列車發(fā)生降級問題后，電務(wù)段列控車載設(shè)備維護(hù)工區(qū)值班人員立即對DMS進(jìn)行分析，并詢問核心網(wǎng)工作故障情況，結(jié)合地面檢測數(shù)據(jù)，確認(rèn)SIM卡號為14984173507MT的設(shè)備與RBC連接中斷，導(dǎo)致交權(quán)區(qū)單MT無法交權(quán)。

5 結(jié)論

我國高速鐵路的發(fā)展對鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)和安全評價技術(shù)提出了更高的要求，信號系統(tǒng)列控設(shè)備維修維護(hù)理念和方式也發(fā)生了根本的變化，實行“精檢細(xì)修”，高速鐵路要“嚴(yán)檢慎修”，充分利用信號動態(tài)檢測，做好檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析研究工作，不斷摸索、不斷開拓。信號列控系統(tǒng)故障分析、處理相對復(fù)雜，各建設(shè)單位、維護(hù)單位、檢測單位應(yīng)經(jīng)常相互交流，及時總結(jié)故障處理方法、經(jīng)驗，不斷提高故障處理業(yè)務(wù)水平，數(shù)據(jù)分析水平，繼續(xù)深入研究高速鐵路降級問題，確保CTCS-3級列控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和安全性。

［1］ 中華人民共和國鐵道部.鐵運【2012】211號.CTCS-3級列控車載設(shè)備規(guī)范(暫行)［S］.2012.

［2］ 楊宏圖，許貴陽，侯衛(wèi)星.高速鐵路綜合檢測數(shù)據(jù)分析關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.鐵道運輸與經(jīng)濟(jì)，2010(1).

［3］ 黎國清，楊愛紅，許貴陽.既有線提速綜合檢測技術(shù)與應(yīng)用［J］.中國鐵路，2008(5).

［4］ 許貴陽.客運專線綜合檢測列車技術(shù)方案的研究和應(yīng)用［J］.鐵道建筑，2008(2).