蔣錚

摘 ?要：該文以CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)無(wú)線通信原理為切入點(diǎn)，通過(guò)對(duì)無(wú)線鏈接超時(shí)問(wèn)題的原因解析，梳理分析方法，總結(jié)該問(wèn)題常見的幾種情況，并提出相應(yīng)的處理方法及建議，為預(yù)防無(wú)線鏈接超時(shí)問(wèn)題和設(shè)備維護(hù)方面提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：CTCS3級(jí)列控系統(tǒng) ?無(wú)線鏈接超時(shí) ?車載設(shè)備 ?GSM-R

中圖分類號(hào)：U284 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2019）05（c）-0019-02

我國(guó)高速鐵路實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，“無(wú)線鏈接超時(shí)”問(wèn)題發(fā)生較為普遍，該問(wèn)題也成為影響動(dòng)車組運(yùn)行效率的原因之一。當(dāng)列控系統(tǒng)發(fā)生該問(wèn)題后，作為控車設(shè)備的ATP裝置將輸出制動(dòng)信號(hào)，在條件許可情況下，將動(dòng)車組降為CTCS-2等級(jí)運(yùn)行。

1 ?CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)無(wú)線超時(shí)問(wèn)題概述

CTCS-3列控系統(tǒng)是在CTCS-2級(jí)軌道傳輸信息的基礎(chǔ)上應(yīng)用無(wú)線傳輸技術(shù)，在地面部分增加RBC設(shè)備和通信基站，車載部分增加GSM-R電臺(tái)和信息接收模塊，實(shí)現(xiàn)車載與地面無(wú)線數(shù)據(jù)通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。

1.1 CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)車地通信原理

在CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)中列車與地面之間的通信過(guò)程是：地面的無(wú)線閉塞中心RBC通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與動(dòng)車組車載的ATP設(shè)備相互傳輸數(shù)據(jù)，ATP無(wú)線通信單元（GSM-R模塊）負(fù)責(zé)接收和傳輸車載安全計(jì)算機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)高鐵線路上的各種信息和指令傳輸。

1.2 無(wú)線鏈接超時(shí)問(wèn)題的產(chǎn)生

“無(wú)線鏈接超時(shí)”在列控系統(tǒng)中是指在CTCS-3等級(jí)下，列車與地面之間的信息傳輸超過(guò)系統(tǒng)規(guī)定的應(yīng)答時(shí)間，有3種情況可列為無(wú)線超時(shí)的定義范圍：一是列車的車載設(shè)備在應(yīng)答時(shí)間內(nèi)未收到任何來(lái)自地面RBC的應(yīng)用層消息;二是地面RBC在應(yīng)答時(shí)間內(nèi)未收到任何來(lái)自車載設(shè)備的應(yīng)用層消息而主動(dòng)掛斷;三是通信網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)交換中心MSC由于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量問(wèn)題引起的數(shù)據(jù)信息拆鏈。以上情況發(fā)生后，列控設(shè)備均判斷為無(wú)線鏈接超時(shí)。

2 ?無(wú)線鏈接超時(shí)問(wèn)題的分析

無(wú)線超時(shí)問(wèn)題在高速鐵路的運(yùn)用中較為高發(fā)，研究對(duì)該問(wèn)題的分析方法尤為重要。

2.1 分析無(wú)線鏈接超時(shí)主要步驟

通過(guò)梳理無(wú)線鏈接超時(shí)問(wèn)題的過(guò)程，總結(jié)出主要分析步驟。

（1）確定故障發(fā)生點(diǎn)以及發(fā)生在哪個(gè)通信過(guò)程;（2）查看MT在G網(wǎng)下的覆蓋電平和質(zhì)量;（3）查看每個(gè)接口的記錄數(shù)據(jù)，按時(shí)間軸順序排列;（4）確定MT與G網(wǎng)之間的信令交互情況;（5）確定MT與RBC之間的列控?cái)?shù)據(jù)傳輸情況;（6）分析越區(qū)切換過(guò)程及其前后的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程（包括丟幀的重發(fā)過(guò)程）;（7）綜合上述數(shù)據(jù)分析，得出問(wèn)題結(jié)論。

2.2 分析無(wú)線鏈接超時(shí)所需的數(shù)據(jù)

要分析清楚引發(fā)無(wú)線鏈接超時(shí)的具體原因，必須要先分析在該問(wèn)題發(fā)生前后以下幾個(gè)方面的數(shù)據(jù)：（1）MT當(dāng)前所在G網(wǎng)小區(qū)的覆蓋電平和通信質(zhì)量數(shù)據(jù);（2）MT與G網(wǎng)的信令交互數(shù)據(jù);（3）MT與RBC的列控交互數(shù)據(jù);（4）設(shè)備自身的工作數(shù)據(jù)。以上數(shù)據(jù)匯總后，通過(guò)綜合分析，可以定位引起無(wú)線鏈接超時(shí)問(wèn)題的原因點(diǎn)。

2.3 分析所需數(shù)據(jù)的來(lái)源

結(jié)合CTCS-3級(jí)列車控制系統(tǒng)的組成和無(wú)線通信的原理，分析無(wú)線鏈接超時(shí)問(wèn)題需要三大類數(shù)據(jù)：車載設(shè)備數(shù)據(jù)、GSM-R網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、RBC數(shù)據(jù)。

車載設(shè)備數(shù)據(jù)來(lái)源于車載安全計(jì)算機(jī)記錄的數(shù)據(jù)和JRU數(shù)據(jù)。GSM-R網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源于三接口數(shù)據(jù)（Abis接口、A接口和Pri接口）。RBC數(shù)據(jù)來(lái)源于無(wú)線閉塞中心服務(wù)器記錄的數(shù)據(jù)。

目前在無(wú)線鏈接超時(shí)問(wèn)題分析中，以網(wǎng)絡(luò)三接口數(shù)據(jù)最為重要，因?yàn)樗薈TCS-3級(jí)系統(tǒng)無(wú)線通信過(guò)程中各方面的信令數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。從三接口數(shù)據(jù)中可分析出信息傳輸在哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，并通過(guò)相關(guān)聯(lián)的設(shè)備，可進(jìn)一步分析無(wú)線鏈接超時(shí)的具體原因。

3 ?無(wú)線鏈接超時(shí)各類原因解析

無(wú)線鏈接超時(shí)問(wèn)題的分析是一個(gè)系統(tǒng)龐大的信息分析梳理過(guò)程，涉及很多專業(yè)領(lǐng)域，下面通過(guò)幾類誘發(fā)原因，對(duì)無(wú)線鏈接超時(shí)問(wèn)題的分析過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。

3.1 車載MT電臺(tái)故障

這類故障表現(xiàn)特征為：列車經(jīng)過(guò)每個(gè)RBC移交區(qū)時(shí)，均發(fā)生無(wú)線鏈接超時(shí)，屬車載設(shè)備故障。每套車載設(shè)備有兩個(gè)MT電臺(tái)，每個(gè)電臺(tái)利用GSM-R網(wǎng)絡(luò)與RBC進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。該類故障一般是一個(gè)電臺(tái)正常，另一個(gè)故障，因此通過(guò)RBC移交區(qū)時(shí)，單個(gè)電臺(tái)無(wú)法移交，導(dǎo)致無(wú)線鏈接超時(shí)。

3.2 GSM-R網(wǎng)絡(luò)干擾

這類故障表現(xiàn)特征為：突發(fā)性，即動(dòng)車組在運(yùn)行中突然發(fā)生無(wú)線鏈接超時(shí)，而在后續(xù)運(yùn)行中又恢復(fù)C3級(jí)控車模式。

有些固定地點(diǎn)經(jīng)常發(fā)生無(wú)線鏈接超時(shí)，若發(fā)現(xiàn)附近存在信號(hào)干擾源并排除后，該地點(diǎn)的無(wú)線鏈接超時(shí)發(fā)生率大幅降低。這類場(chǎng)景重點(diǎn)關(guān)注通信網(wǎng)絡(luò)的外界干擾。

3.3 地面RBC設(shè)備故障

這類故障表現(xiàn)特征為：處在故障RBC控制范圍內(nèi)的所有動(dòng)車組均發(fā)生無(wú)線鏈接超時(shí)，該類故障一般是因?yàn)镽BC設(shè)備通信中斷或重啟所致。對(duì)于這類場(chǎng)景，一般對(duì)RBC重點(diǎn)分析。

4 ?采取的措施

4.1 車載設(shè)備故障

車載原因主要分為：STU-V模塊通信問(wèn)題;MT電臺(tái)軟件問(wèn)題;MT電臺(tái)硬件問(wèn)題;車頂天線硬件問(wèn)題。

（1）針對(duì)STU-V模塊以太網(wǎng)通信問(wèn)題和MT電臺(tái)軟件問(wèn)題，可以通過(guò)優(yōu)化軟件，解決通信異常及軟件本身缺陷。

（2）針對(duì)車載設(shè)備硬件故障，需要在維護(hù)中加強(qiáng)檢查測(cè)試。

（3）MT硬件重點(diǎn)檢查模塊本身和SIM卡安裝，對(duì)于SIM卡松動(dòng)問(wèn)題，可采取加厚SIM卡卡槽措施，確保SIM卡牢固，接觸良好，并對(duì)SIM卡進(jìn)行擦拭，去除芯片表面氧化層。

（4）對(duì)于車頂天線，可先采用駐波比測(cè)量法，若數(shù)值異常，則重點(diǎn)檢查天線外觀，該天線安裝在動(dòng)車組頂部，高速運(yùn)行時(shí)，外殼容易受損，導(dǎo)致天線工作異常。

4.2 GSM-R通信故障

GSM-R通信故障主要由無(wú)線干擾和設(shè)備本身故障引起，其中無(wú)線干擾有通信基站寬頻干擾，高磁場(chǎng)干擾等;設(shè)備本身故障有MSC拆線、GSM-R設(shè)備故障和電源設(shè)備故障等問(wèn)題。

（1）針對(duì)無(wú)線干擾的處理過(guò)程為：首先確認(rèn)是網(wǎng)內(nèi)還是網(wǎng)外干擾，網(wǎng)內(nèi)干擾就要具體分析干擾點(diǎn)附近的電磁環(huán)境;網(wǎng)外干擾可協(xié)調(diào)相關(guān)單位關(guān)閉基站或重新核對(duì)GSM基站的頻率。另外，可根據(jù)干擾性質(zhì)進(jìn)行GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，改善網(wǎng)絡(luò)抗干擾的能力。

（2）針對(duì)設(shè)備本身質(zhì)量問(wèn)題，加強(qiáng)設(shè)備日常維護(hù)，嚴(yán)格落實(shí)維修工藝標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于無(wú)法滿足要求的，聯(lián)合設(shè)備廠家進(jìn)行攻關(guān)整治。

4.3 RBC設(shè)備故障

RBC設(shè)備故障主要包括RBC間通信中斷、RBC重啟、ISDN服務(wù)器故障和非移交區(qū)RBC主動(dòng)結(jié)束通信會(huì)晤等。

RBC設(shè)備屬于集成化設(shè)備，故障集中在軟件方面。對(duì)于RBC設(shè)備故障，需做好故障梳理、分析及統(tǒng)計(jì)，有針對(duì)性地進(jìn)行軟件優(yōu)化，為后續(xù)投入運(yùn)營(yíng)的RBC提供技術(shù)改進(jìn)，降低故障概率。

5 ?針對(duì)無(wú)線超時(shí)問(wèn)題的解決建議

無(wú)線鏈接超時(shí)在CTCS-3等級(jí)列控系統(tǒng)運(yùn)用中仍屬于高發(fā)問(wèn)題，該問(wèn)題涉及面廣，分析處理難度大，在這里提出以下建議，供讀者參考。

（1）強(qiáng)化數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。建立模塊類型、小區(qū)CI、告警時(shí)間為關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類、查詢，為后續(xù)無(wú)線鏈接超時(shí)問(wèn)題的分析處理和預(yù)防提供數(shù)據(jù)支持。

（2）增加通信監(jiān)測(cè)設(shè)備。在動(dòng)車組上加裝空口通信監(jiān)測(cè)裝置，可以準(zhǔn)確判斷C3通信超時(shí)是地面還是車載原因，便于采取針對(duì)措施。

（3）提高終端設(shè)備抗干擾能力。在車載MT模塊加裝濾波器，使MT模塊只接收鐵路GSM-R頻段的信號(hào)，從而提高M(jìn)T模塊的抗下行干擾能力，有效解決外界干擾造成的無(wú)線鏈接超時(shí)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1] 諸葉剛.簡(jiǎn)析GSM-R在CTCS-3列控系統(tǒng)中的作用和故障判斷處理[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2014，11（5）：35-38.

[2] 李冰，朱雅楠.CTCS-3系統(tǒng)中GSM-R網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013（4）：119-123.