張寶昌

中交隧道局電氣化工程有限公司

淺析機車綜合無線通信設備(CIR/LBJ)的運用與維護

張寶昌

中交隧道局電氣化工程有限公司

機車綜合無線通信設備(CIR/LBJ)是安裝在機車、動車組上的車載無線通信終端設備，它可以滿足列車司機與地面行車指揮人員(比如調(diào)度員、車站值班員)、列車上相關人員(比如運轉(zhuǎn)車長)之間的各種通信需求，包括語音通信和數(shù)據(jù)通信。作為機車、動車組上直接面對司機的操作設備，CIR/LBJ設備關系著列車的安全運行、正點運行，它能有效保障機車車載通信設備運行的安全性和可靠性，所以，其維護和檢修工作是非常重要的。以北京世紀東方CIR/LBJ設備為例，從CIR/LBJ設備的構成、日常維護和常見故障處理方面入手，簡要分析了CIR/LBJ設備的運用和維護情況。

CIR/LBJ設備；運用與維護

在GSM-R網(wǎng)絡環(huán)境下，此系統(tǒng)基本滿足了高速鐵路信息化的需求。鐵路無線列車調(diào)度通信系統(tǒng)是行車調(diào)度指揮的重要通信工具。為使機車能適應不同的運行環(huán)境，目前使用能兼容不同制式的機車綜合無線通信設備(CIR)。CIR電臺主要起著調(diào)度通信、車-地聯(lián)控、無線調(diào)度命令傳送等重要作用，尤其是在動車組運行途中，司機須定點與地面調(diào)度人員進行聯(lián)控通話，以確保動車組安全運行。CIR系統(tǒng)具有集成化程度高，結構堅硬；傳輸可靠，話音質(zhì)量高，誤碼率??；采用可視化的操作終端，界面友好，便于操作；具有出入庫檢測功能；具有車次號接口；具有列車尾部風壓檢測功能；具有手動和自動轉(zhuǎn)換工作模式的功能；具有錄音接口；具有預留擴展數(shù)據(jù)接口，為機車以后擴展業(yè)務使用；具有軟關機功能，在關機時，由機車綜合通信設備內(nèi)部的電池供電完成各類信息的儲存、機車號功能號和車次號功能號的注銷的優(yōu)點。而且在GSM-R模式下，可利用預留的數(shù)據(jù)接口傳送機車將來可能擴展的數(shù)據(jù)傳送功能，具有極強的功能擴展性。

1　無線通信設備的基本構成

1.1設備組成

主機的構成包括了機柜、主控單元、450MHz機車電梯單元等的接口，及安裝位置。操作顯示終端機是由多個零件共同組成的，分別是顯示器、揚聲器、按鍵、外部接口等。

1.2主機各單元實現(xiàn)下述功能

主控單元的功能在于對各模塊單元加以控制并對狀態(tài)信息進行詳細記錄。打印終端在操作顯示終端機的控制下將調(diào)度命令打印出來。接口單元設備實現(xiàn)內(nèi)部有關單元的連接并同時提供接口以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和話音應用業(yè)務的接入。電源單元的主要功能是為設備提供電源滿足用電需求。當外界直流供電切斷后，電池單元則開始進行GSM-R注銷并提供備用電源。GPS單元的任務則是為系統(tǒng)提供準確的位置信息，并且可將時鐘信息設置為標準時間信息。GSM-R話音單元和數(shù)據(jù)單元受來自于主控單元的控制，分別完成調(diào)度通信任務和數(shù)據(jù)的收發(fā)任務。高速數(shù)據(jù)單元支持IEEE802.11b標準中規(guī)定的通用數(shù)據(jù)傳輸功能。記錄單元則需要將業(yè)務信息的詳細內(nèi)容進行記錄。另外，450HMz機車電臺單元也會在主控單元的控制下完成調(diào)度通信對機車電臺所規(guī)定的功能接承載的數(shù)據(jù)傳輸任務。

2　CIR/LBJ設備故障處理

2.1觀察分析法

這種方法是采取看、聽、查等方式檢查比較明顯的故障。它主要是查看CIR各單元的狀態(tài)，特別是燈顯狀態(tài)、各模塊指示燈顯示是否正常。與此同時，還要查看各種插頭是否松動，線纜是否破損、斷線等。另外，要檢查揚聲器、耳機中的聲音，并進行送話試驗。通過MMI狀態(tài)查詢、自檢試驗可以確定具體的故障位置。案例分析：故障現(xiàn)象：MMI顯示無語音信號，語音模塊狀態(tài)燈為紅燈，且閃爍。故障處理：直接檢查SIM卡的安裝情況或SIM卡是否正常。查找過程：CIR主機語音盤燈顯正常狀態(tài)為網(wǎng)絡和狀態(tài)指示燈全綠，如果網(wǎng)絡和狀態(tài)指示燈全紅，則檢查SIM卡是否松動或丟失；如果網(wǎng)絡指示燈為紅，狀態(tài)指示燈為綠，則查看網(wǎng)絡信號，檢查天線接頭是否松動，線纜是否完好。

2.2替換法

替換法是用好的單元替換疑似故障的單元，對比故障現(xiàn)象，判定故障點，這是工作中常用的方法之一。在此過程中要注意，替換的設備必須是完好無損的。

使用替換法時必須要牢記各單元的功能，初步確定發(fā)生故障的位置后，可重新插拔被懷疑的部件或線纜，以排除線路松動或接觸不良的情況。如果將各種線纜重新插拔、緊固后仍不能排除故障，可以替換可能引發(fā)該問題的板件，以排除故障。

2.3GSM模塊初始化

GSM模塊與單片機之間以標準的AT指令集進行控制和數(shù)據(jù)交換，當單片機上電復位后，系統(tǒng)對GSM模塊進行初始化設置，單片機以異步通信的方式與GSM模塊進行通信。

單片機向模塊發(fā)送“AT”測試其工作狀態(tài)，考慮到發(fā)送AT指令存在發(fā)送一次不成功的情況，因此文中設計采用了多次發(fā)送AT指令的方式來避免出錯。如果多次發(fā)送后沒有得到正確的響應，則不再發(fā)送并通過設置LED指示燈的工作狀態(tài)報錯，并且系統(tǒng)進入復位狀態(tài)。單片機向模塊發(fā)送“AT”，模塊回復“AT/rOK”后，表示模塊通信正常，通過軟件將通信波特率設為9600bps，設置LED燈的工作方式，然后執(zhí)行下一步對模塊的初始化操作。

2.4車-地聯(lián)控仿真實驗

針對CIR車-地聯(lián)控業(yè)務指標，在OPNET仿真環(huán)境下搭建模擬通話平臺，分別在城市、郊區(qū)、和鄉(xiāng)村三種地理環(huán)境下，重點對GSM-R語音業(yè)務在丟包率和傳輸時延方面進行了仿真(時間為2hour)，仿真參數(shù)設置如下：

(1)系統(tǒng)級參數(shù)：機車移動速度為300km/h，用戶處于獨立的慢衰落信道中，調(diào)制方式為GMSK，數(shù)據(jù)速率為4.8kb/s。(2)節(jié)點參數(shù)：采用定向天線，基站天線增益為14dBi，機車天線增益為3dBi，基站最大發(fā)射功率為20W，3扇區(qū)結構。(3)噪聲干擾：在城市、郊區(qū)、和鄉(xiāng)村三種地理環(huán)境下，相鄰小區(qū)的干擾因子分別為0.65、0.63、0.6，相位噪聲功率譜密度為-74dBm/Hz，陰影衰落標準差為10dB。

仿真結果分析，可以看出，三種環(huán)境下，GSM-R語音業(yè)務丟包率基本為0，通話傳輸時延在0.4s-0.6s之間，符合行業(yè)標準。仿真結構表明，在CIR相關設備良好，動車組運行在較高時速，一般GSM-R網(wǎng)絡環(huán)境和干擾條件下，車-地聯(lián)控通話故障發(fā)生的概率較低。

2.5系統(tǒng)最小化法

系統(tǒng)最小化法用于開機后有故障但無明顯痕跡的故障處理，應用上述幾種方法已經(jīng)無法判斷故障產(chǎn)生的原因。這時，工作人員可以采取最小系統(tǒng)法作必要的診斷，即只留下能正常開機、顯示的單元，只安裝電源、A子架、主控單元、B子架和MMI。如果這時設備還不能正常工作，則應在這5個關鍵部件中采用替換法查找存在故障的部件；如果設備能正常工作，再插語音盤、數(shù)據(jù)盤……以此類推，直到找出引發(fā)故障的部件。

[1]鄢江艷.CIR設備在GSM－R系統(tǒng)中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2014(20)：25－25.

[2]陳志杰，徐鈞，鄭敏.機車綜合無線通信設備(CIR)的技術方案[J].鐵道通信信號，2006，42(5)：45－47.

[3] 邊艷濤，李永，劉志川，簡析機車綜合無線通信設備的應用及維護[J]，科技致富向?qū)В?012，20