趙紅霞，馮 飛

（中國(guó)鐵路上海局鐵路集團(tuán)有限公司徐州電務(wù)段，江蘇徐州 221000）

無(wú)線(xiàn)閉塞中心（RBC）是CTCS-3 級(jí)（簡(jiǎn)稱(chēng)C3）列控地面的核心設(shè)備，為列車(chē)提供行車(chē)許可。其中RBC 的移交是CTCS-3 級(jí)中非常重要的一個(gè)運(yùn)行場(chǎng)景，移交過(guò)程中會(huì)牽涉到移交RBC、接受RBC 和列車(chē)三者的信息交互，過(guò)程復(fù)雜。過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題經(jīng)常會(huì)引起列車(chē)常用制動(dòng)，造成無(wú)線(xiàn)超時(shí)降級(jí)，甚至停車(chē)。所以分析清楚移交過(guò)程，找到列車(chē)降級(jí)原因，做好防范措施，對(duì)于維護(hù)人員具有重要意義。

1 RBC移交概況

根據(jù)C3 級(jí)列控總體技術(shù)方案[1]，RBC 移交目前有兩種方式。一種是采用通過(guò)聯(lián)鎖間接聯(lián)系，武廣高鐵就是采用的這種方式，移交場(chǎng)景如圖1 所示。聯(lián)鎖與RBC 之間通信采用單點(diǎn)連接方式，當(dāng)一個(gè)RBC 需要兩個(gè)聯(lián)鎖信息時(shí)，另一個(gè)聯(lián)鎖信息通過(guò)車(chē)站TCC 傳輸至該聯(lián)鎖。該種方式是特殊情況下需要主管部門(mén)批準(zhǔn)。

另外一種是RBC 之間通過(guò)信號(hào)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信，如圖2 所示。每套R(shí)BC 均采用兩套獨(dú)立的安全數(shù)據(jù)網(wǎng)交換機(jī)，通過(guò)光電模塊轉(zhuǎn)換成光纖信號(hào)進(jìn)入安全數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，與TSRS、相鄰RBC 和CBI 通信，目前主要是采用這種直接通信方式。

圖1 RBC間間接移交示意圖Fig.1 Schematic diagram of indirect handover among RBC

圖2 RBC間直接通信示意圖Fig.2 Schematic diagram of direct communication among RBC

2 RBC移交場(chǎng)景過(guò)程分析

2.1 雙電臺(tái)正常的移交過(guò)程

列車(chē)以C3 等級(jí)在RBC1 范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)MA終點(diǎn)達(dá)到RBC 移交邊界時(shí)，RBC1 向RBC2 發(fā)送M201。RBC1 收到RBC2 的回復(fù)信息M205 后，申請(qǐng)進(jìn)路信息M202，同樣也需要接受RBC 確認(rèn)。

RBC2 接收到M202 后，則根據(jù)控制范圍內(nèi)進(jìn)路信息向RBC1 發(fā)送M221。

RBC1 收到M221 后，便可以將MA 延伸到RBC2 的范圍。

期間兩個(gè)RBC 之間保持通信，M202、M205、M221 3 個(gè)消息周期性的循環(huán)。如果RBC2 內(nèi)進(jìn)路有變化，要及時(shí)的發(fā)送給移交RBC1。

RBC1 判斷列車(chē)距離向列車(chē)發(fā)送P131。

列車(chē)根據(jù)RBC1 提供的電話(huà)號(hào)碼，啟動(dòng)電臺(tái)2開(kāi)始呼叫RBC2 并建立通信會(huì)話(huà)。列車(chē)與RBC2 建立連接后，要向RBC2 發(fā)送列車(chē)位置報(bào)告，在RBC2能夠?qū)α熊?chē)準(zhǔn)確定位后，可以向列車(chē)發(fā)送MA。

列車(chē)?yán)^續(xù)前行，在到達(dá)移交邊界前，均受RBC1 控制。

當(dāng)列車(chē)最大安全前端通過(guò)切換應(yīng)答器，車(chē)載設(shè)備向兩個(gè)RBC 發(fā)送基于該應(yīng)答器的位置報(bào)告，同時(shí)車(chē)載設(shè)備應(yīng)開(kāi)始僅接受RBC2 控制。

如果RBC1 先收到位置報(bào)告，則向RBC2 發(fā)送移交通告信息，并停止向RBC2 請(qǐng)求進(jìn)路信息，也丟棄RBC2 發(fā)送的進(jìn)路信息；如果RBC1先收到RBC2 列車(chē)接管信息，則認(rèn)為移交結(jié)束。

當(dāng)列車(chē)最小安全末端通過(guò)切換應(yīng)答器，車(chē)載設(shè)備向RBC1 發(fā)送位置報(bào)告，RBC1 將向車(chē)載設(shè)備發(fā)送消息終止通信會(huì)話(huà)（信息包42）[2-3]。

2.2 單電臺(tái)正常的移交過(guò)程

此前移交過(guò)程和雙電臺(tái)一致，直到列車(chē)最大安全前端通過(guò)切換應(yīng)答器，車(chē)載設(shè)備只會(huì)向RBC1 發(fā)送基于該應(yīng)答器的位置報(bào)告[4-6]。

RBC1 收到位置報(bào)告后，向RBC2 發(fā)送移交通告信息。

列車(chē)尾部通過(guò)移交應(yīng)答器組后，處于休眠模式的車(chē)載設(shè)備記錄RBC2 的呼叫信息。

當(dāng)列車(chē)最小安全末端通過(guò)切換應(yīng)答器，車(chē)載設(shè)備向RBC1 發(fā)送基于該應(yīng)答器的位置報(bào)告。

當(dāng)RBC1 接收到位置報(bào)告后，將向車(chē)載設(shè)備發(fā)送消息終止通信會(huì)話(huà)（信息包42）。

根據(jù)RBC1 提供的電話(huà)號(hào)碼，車(chē)載設(shè)備開(kāi)始呼叫RBC2 并建立通信會(huì)話(huà)。

RBC2 發(fā)送MA 并監(jiān)控列車(chē)運(yùn)行，至此完成RBC1 到RBC2 的移交。

2.3 雙電臺(tái)和單電臺(tái)過(guò)程對(duì)比

通過(guò)上述雙電臺(tái)移交和單電臺(tái)移交的過(guò)程分析，可以發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)場(chǎng)景的RBC 移交過(guò)程的共同點(diǎn)是都需要經(jīng)過(guò)3 個(gè)過(guò)程[7-8]：開(kāi)始移交并獲得跨越RBC 移交點(diǎn)的MA，注冊(cè)到GSM-R 網(wǎng)絡(luò)，脫離移交RBC 控制和接受接管RBC 控制。

第一個(gè)移交都是從MA 達(dá)到RBC 分界點(diǎn)開(kāi)始，移交RBC 和接管RBC 開(kāi)始啟動(dòng)移交程序。包括移交預(yù)告、應(yīng)答、移交請(qǐng)求信息和授權(quán)相關(guān)信息，這樣 MA 就可以延伸跨越分界點(diǎn)。

第二個(gè)都需要與接收RBC 建立連接并開(kāi)始通話(huà)，建立連接首先需要注冊(cè)到GSM-R 網(wǎng)絡(luò)，由于在中國(guó)CTCS-3 級(jí)線(xiàn)路上所有無(wú)線(xiàn)閉塞中心（RBC）都連接到相同的GSM-R 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上（同一個(gè)GSM-R 運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)），RBC 移交正常情況不需要考慮任何新的GSM-R 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)。然后都是根據(jù)RBC1 提供的P131 包中的信息獲取RBC2 電話(huà)號(hào)碼。

第三個(gè)都是需要有一個(gè)斷開(kāi)與移交RBC 的連接和與接管RBC 建立連接的過(guò)程。

不同點(diǎn)是雙電臺(tái)的移交過(guò)程中，當(dāng)收到移交RBC 發(fā)來(lái)的P131 包以后，是有兩個(gè)電臺(tái)同時(shí)工作，一個(gè)與移交RBC 通信的同時(shí)，另一個(gè)與接管RBC通信。而單電臺(tái)的移交過(guò)程中，由于只有一個(gè)電臺(tái)，需要先與移交RBC 斷開(kāi)通話(huà)，再通過(guò)該電臺(tái)建立與接收RBC 通話(huà)。并且雙電臺(tái)移交過(guò)程中當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)移交點(diǎn)后，就應(yīng)該僅接受RBC2 的控制。而單電臺(tái)移交是過(guò)了移交點(diǎn)后列車(chē)還是繼續(xù)使用RBC1之前給的MA，直至與RBC1 斷開(kāi)連接。通過(guò)分析可以看出，雙電臺(tái)移交是可以保證列車(chē)一直與RBC通信通過(guò)移交點(diǎn)。但是單電臺(tái)必然會(huì)在移交區(qū)出現(xiàn)列車(chē)降級(jí)現(xiàn)象，而且通過(guò)DMS 上可以看到該列車(chē)每次經(jīng)過(guò)移交區(qū)都會(huì)出現(xiàn)降級(jí)現(xiàn)象。

3 典型案例分析

3.1 時(shí)間戳溢出導(dǎo)致移交超時(shí)

3.1.1 故障概況

2019 年在鄭徐線(xiàn)路中，發(fā)生列車(chē)由CTCS-3 級(jí)降到CTCS-2 級(jí)現(xiàn)象。通過(guò)DMS 查看回放記錄，發(fā)現(xiàn)降級(jí)點(diǎn)在K199-200 之間，處于鄭徐RBC3 和京滬RBC7 的移交范圍內(nèi)。

3.1.2 故障分析

下載鄭徐RBC3 的EVENTLOG 日志，對(duì)日志進(jìn)行解析和篩選，篩選出所有移交日志，在日志類(lèi)型中選中M201、M202、M203、M204、M205、M221、M222、M223 和stpdatatotrain、stpdatafromtrain，總共包含所有車(chē)地之間交互信息和RBC 移交的全部信息日志。根據(jù)降級(jí)時(shí)間查看相應(yīng)時(shí)間段的日志可發(fā)現(xiàn) ：

12:18:04 JHRBC7 向 ZXRBC3 發(fā)送 M201，啟動(dòng) G1807 列車(chē)的移交信息，說(shuō)明京滬RBC7 是移交RBC，向接管鄭徐RBC3 發(fā)送了移交預(yù)告，標(biāo)志著移交的啟動(dòng)開(kāi)始；

之后JHRBC7 收到ZXRBC3 發(fā)送的M205確認(rèn)，又向ZXRBC3 發(fā)送M202 進(jìn)路申請(qǐng)信息，ZXRBC3 向JHRBC7 發(fā)送M221 信息，期間一直是M205,M221 循環(huán)發(fā)送，確保RBC 之間移交通信正常，也可以確保接管鄭徐RBC 內(nèi)如果進(jìn)路信息發(fā)生變化可以及時(shí)傳給移交京滬RBC。

12:23:44 JHRBC7 發(fā) 送M205 至ZXRBC3，nT_RBC = 4294967295；

12:23:44 JHRBC7 發(fā) 送M221 至ZXRBC3，nT_RBC = 0；

12:23:44 查看C 類(lèi)報(bào)警，12:23:46 鄭徐RBC3中出現(xiàn)alarmgrouprim_a 報(bào)警信息，顯示Message discarded，表示鄭徐RBC3 接受到信息校驗(yàn)不合格，進(jìn)行丟棄；

12:23:49 ZXRBC3 通信計(jì)時(shí)器超時(shí)（RBC間通信時(shí)間超過(guò)5 s），導(dǎo)致列車(chē)由 JHRBC7 向ZXRBC3 移交失敗，移交RBC 不在向列車(chē)發(fā)送任何消息，然后列車(chē)由于無(wú)線(xiàn)超時(shí)降級(jí)C2 運(yùn)行。

3.1.3 故障原因

按照RBC-RBC 接口規(guī)范，RBC 移交連續(xù)消息中的時(shí)間戳應(yīng)保持遞增，時(shí)間戳不一定是真實(shí)時(shí)間，單位是10 ms，最大值是4 294 967 295。此次移交過(guò)程中京滬RBC 的nT_RBC=0，出現(xiàn)了時(shí)間戳溢出的現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)給相鄰 RBC 信息的時(shí)間戳跳變，相鄰鄭徐RBC 認(rèn)為該消息不合法，丟棄該信息，引起正在移交的列車(chē)移交失敗，無(wú)線(xiàn)超時(shí)轉(zhuǎn) C2運(yùn)行。

3.1.4 解決措施

目前這個(gè)現(xiàn)象無(wú)法解決，需要更新RBC 版本才可以，但是為了避免以后再次出現(xiàn)這類(lèi)現(xiàn)象，維護(hù)人員可以在大概497 天之內(nèi)對(duì)雙系RBC 進(jìn)行重啟，因?yàn)镽BC 雙系重啟會(huì)清除所有的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

3.2 時(shí)間戳誤判導(dǎo)致移交超時(shí)

3.2.1 故障概況

2019 年在鄭徐線(xiàn)K203，處于鄭徐RBC 向徐鹽RBC 移交范圍，11:56 鄭徐RBC3（通號(hào)產(chǎn)品）與徐鹽RBC1（鐵科產(chǎn)品）移交超時(shí)，導(dǎo)致MA 縮短。

3.2.2 故障分析

由于該移交超時(shí)牽涉到兩種廠(chǎng)家的RBC，所以需要分別下載通號(hào)和鐵科日志進(jìn)行分析。

11:52:44 鐵科RBC 收到M201，說(shuō)明移交開(kāi)始啟動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)通信正常。

11:53:50 至11:55:50，鄭徐RBC 和徐鹽RBC都進(jìn)行正常的時(shí)鐘偏移更新，徐鹽RBC 也做了應(yīng)答。移交鄭徐RBC3 已經(jīng)把MA 延伸到徐鹽RBC1管轄范圍內(nèi)。

11:56:04 鄭徐RBC3 在安全連接斷開(kāi)前收到徐鹽RBC1 發(fā)來(lái)的M221 消息，同時(shí)并回復(fù)M205 消息。

11:56:05，鄭徐RBC3 向徐鹽RBC1 發(fā)起斷開(kāi)連接信息stpdisconnectreq，同時(shí)徐鹽RBC1 收到DI 斷開(kāi)連接消息。

11:56:06 在RBC 維護(hù)終端數(shù)據(jù)上查看NRBC連接狀態(tài)是0x00，表明徐鹽RBC 與鄭徐RBC 斷開(kāi)連接。

11:56:07 徐鹽RBC1 收到連接斷開(kāi)后，立即斷開(kāi)TCP 連接并重新建立TCP 重連，并三步握手成功。

11:56:08 徐鹽RBC1 作為交權(quán)接收方，日志中取消原因是0x04,表明在一定時(shí)間內(nèi)未收到NRBC消息，判斷通信異常，取消3552 車(chē)的移交。

11:56:11 徐 鹽RBC1 向 鄭 徐RBC3 發(fā) 送 了AU1，建立安全連接，回復(fù)通信數(shù)據(jù)，并向鄭徐RBC3 發(fā)送M204 消息。

11:56:13 重新連接成功后，鄭徐RBC3 收到徐鹽RBC1 的第一條信息是M204，即整個(gè)中斷過(guò)程是9 s，超過(guò)RBC 間移交超時(shí)規(guī)定值，導(dǎo)致移交超時(shí)。

3.2.3 故障原因

這次導(dǎo)致MA 縮短的故障原因從日志角度分析是鄭徐RBC 和徐鹽RBC 移交超時(shí)，徐鹽RBC1 向鄭徐RBC3 斷開(kāi)連接后重連并發(fā)送M204 取消移交。深層次原因通過(guò)安全數(shù)據(jù)網(wǎng)抓包才發(fā)現(xiàn)的。目前中國(guó)鐵路通信信號(hào)股份有限公司的RBC 和中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司的RBC 都是采用RSSPII 協(xié)議中的TTS 通信方式，需要雙方進(jìn)行時(shí)鐘偏移機(jī)制。通過(guò)抓包發(fā)現(xiàn)，徐鹽RBC1 向鄭徐RBC3 發(fā)送3 包應(yīng)用數(shù)據(jù)（序號(hào)是22816,22824,22834），徐鹽RBC1 發(fā)送的時(shí)鐘偏移更新請(qǐng)求（序號(hào)22860），這四個(gè)包時(shí)間戳均為0x1c3919a9，在徐鹽發(fā)出時(shí)鐘偏移更新請(qǐng)求22860 的同時(shí)，鄭徐RBC3 發(fā)送時(shí)鐘偏移更新請(qǐng)求22874，由于在此之前已經(jīng)收到需要RBC1 時(shí)間戳0x1c3919a9 的應(yīng)用數(shù)據(jù)，22874中上一次接收方時(shí)間戳設(shè)置為0x1c3919a9，導(dǎo)致徐鹽RBC1 誤認(rèn)為是鄭徐RBC3 發(fā)送的22874 是對(duì)22860 的時(shí)鐘偏移更新應(yīng)答。而鄭徐RBC3 發(fā)送的真正時(shí)鐘偏移應(yīng)答22877 又被徐鹽RBC1 誤認(rèn)為是下一次時(shí)鐘偏移請(qǐng)求，導(dǎo)致無(wú)法通過(guò)鄭徐RBC3 的安全校驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多次這種請(qǐng)求信息和應(yīng)答信息的誤判，雙方均不停的發(fā)送請(qǐng)求信息，而不處理應(yīng)答信息，鄭徐RBC 無(wú)法完成時(shí)鐘偏移更新，最終導(dǎo)致鄭徐RBC3 向徐鹽RBC1 發(fā)送斷開(kāi)連接通知，兩個(gè)RBC 間安全連接中斷。但是時(shí)鐘偏移引起的RBC間安全連接斷開(kāi)，如果安全連接斷開(kāi)后重新建立連接的時(shí)間小于RBC 判斷應(yīng)用超時(shí)的時(shí)間，該中斷不會(huì)影響RBC 間通信，所以此時(shí)鄭徐RBC 給列車(chē)的MA 不會(huì)縮短至移交邊界，直到鄭徐RBC3 收到徐鹽RBC 發(fā)送的M204，鄭徐RBC3 將MA 縮短至邊界，造成列車(chē)ATP 緊急制動(dòng)停車(chē)。

3.2.4 解決措施

針對(duì)以上問(wèn)題，設(shè)備維護(hù)單位組織相關(guān)設(shè)備廠(chǎng)家進(jìn)行分析討論，提出以下兩點(diǎn)解決措施。

一個(gè)是在故障分析中可以得知，11:56:07 徐鹽RBC1 三步握手成功，但是11:56:11 徐鹽RBC1 才向鄭徐RBC3 發(fā)送了AU1 建立安全連接，中間過(guò)了4.1 s，如果在握手成功后立即發(fā)送AU1，則安全連接中斷時(shí)間可以壓縮到5 s。所以建議徐鹽RBC 修改應(yīng)用層判斷超時(shí)時(shí)間，由原來(lái)的5 s 改為7 s，這樣應(yīng)用層不會(huì)判斷異常，造成超時(shí)。

另一個(gè)是修改判斷應(yīng)用層連接超時(shí)后不發(fā)送M204 消息，這樣即使發(fā)生RBC 通信中斷的情況，列車(chē)會(huì)無(wú)線(xiàn)超時(shí)降至C2 級(jí)運(yùn)行，不會(huì)觸發(fā)緊急制動(dòng)停車(chē)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)RBC 移交過(guò)程的分析，總結(jié)出移交過(guò)程中關(guān)鍵點(diǎn)，并對(duì)雙電臺(tái)和單電臺(tái)進(jìn)行了對(duì)比。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)RBC 移交超時(shí)日志分析，對(duì)時(shí)間戳以及由于時(shí)間戳引起的故障進(jìn)行說(shuō)明分析，并提出解決措施，對(duì)此后維護(hù)人員分析移交中出現(xiàn)的降級(jí)現(xiàn)象提供借鑒。