陳曉光

車(chē)載綜合無(wú)線通信系統(tǒng)（CIR） 由CIR 主機(jī)、顯示終端（MMI）、天饋系統(tǒng)及附屬設(shè)備組成，可為司機(jī)提供450 MHz、800 MHz、900 MHz 等不同頻段的“車(chē)對(duì)車(chē)”“車(chē)對(duì)地”信息交互平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)車(chē)機(jī)聯(lián)控及動(dòng)車(chē)組的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。由于設(shè)備本身缺乏精細(xì)的數(shù)據(jù)記錄，當(dāng)設(shè)備特性處于正常運(yùn)用的臨界或不穩(wěn)定狀態(tài)而造成故障偶發(fā)時(shí)，“單一替換”的方法很難判斷故障部位，從而造成了故障處理不徹底，給CIR 設(shè)備再次或多次發(fā)生故障埋下隱患，進(jìn)而對(duì)動(dòng)車(chē)組的良好運(yùn)行帶來(lái)不利影響。現(xiàn)通過(guò)對(duì)一起發(fā)生在上海局管內(nèi)的CIR 設(shè)備重發(fā)故障及處理過(guò)程的分析，提出相關(guān)思考與建議。

1 CIR 架構(gòu)及工作原理

車(chē)載綜合無(wú)線通信系統(tǒng)的CIR 主機(jī)由A、B 兩個(gè)子架構(gòu)成，如圖1 所示，通過(guò)主控單元和U 形橋線聯(lián)通。主控單元作為CIR 系統(tǒng)的唯一控制核心，所有功能指令均由主控單元下達(dá)，同時(shí)主控單元執(zhí)行司機(jī)通過(guò)操作MMI 下達(dá)的各種操作指令。主控單元采集A、B 子架內(nèi)各個(gè)單元的綜合信息以及MMI 的按鍵信息，經(jīng)處理后，將含有信息的控制指令打包傳輸給MMI，MMI 根據(jù)主控單元的指令向司機(jī)反饋結(jié)果。

圖1 CIR 設(shè)備連接示意圖

MMI作為CIR 與司機(jī)交互的顯示終端，其顯示的所有語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信息均由主控單元經(jīng)A、B 子架橋線、B 子架內(nèi)母板和控制電纜傳輸。由于設(shè)備自身缺乏數(shù)據(jù)的記錄，所以現(xiàn)階段在進(jìn)行CIR 設(shè)備故障處理時(shí)，仍然通過(guò)“單一替換”法判斷故障部位。當(dāng)設(shè)備特性處于正常運(yùn)用的臨界狀態(tài)，僅造成設(shè)備狀態(tài)不穩(wěn)、故障偶發(fā)時(shí)，“單一替換”的方式很難準(zhǔn)確地判斷故障部位。因?yàn)楝F(xiàn)象偶發(fā)，故障復(fù)現(xiàn)困難，且有助于分析判斷的記錄數(shù)據(jù)不足，使得故障預(yù)防和控制難度增大，問(wèn)題處理不徹底，造成故障的再次發(fā)生，對(duì)動(dòng)車(chē)組的安全運(yùn)行帶來(lái)不利影響。

2 故障案例處理

2019 年4 月25 日10 時(shí)50 分，CRH380B 型3639車(chē)01 端動(dòng)車(chē)組，擔(dān)當(dāng)G2039 次運(yùn)行交路。在瑞昌西站時(shí)，CIR 設(shè)備死機(jī)，應(yīng)急人員接到通知后，指導(dǎo)司機(jī)使用GSM-R 手持臺(tái)進(jìn)行車(chē)機(jī)聯(lián)控，維持正常運(yùn)行。當(dāng)晚該車(chē)入庫(kù)后，對(duì)CIR 設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，結(jié)果正常。下載數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，故障期間沒(méi)有主控單元與其他模塊的交互信息，判斷主控單元工作異常，更換該主控單元后，多次庫(kù)內(nèi)測(cè)試結(jié)果良好，次日上線運(yùn)行正常。

5月2日17時(shí)14分，該車(chē)擔(dān)當(dāng)G7613次運(yùn)行交路時(shí)，在宜興至長(zhǎng)興區(qū)間再次發(fā)生CIR死機(jī)故障，入庫(kù)后設(shè)備多次檢測(cè)正常，下載數(shù)據(jù)分析與4月25日結(jié)果一致，于是按照故障處置流程更換A子架和B子架。

5 月13 日7 時(shí)52 分，該車(chē)擔(dān)當(dāng)0G650 次運(yùn)行交路在合肥南動(dòng)車(chē)所準(zhǔn)備出庫(kù)時(shí)，第3 次發(fā)生CIR 死機(jī)故障，數(shù)據(jù)分析結(jié)果與前2 次一致，應(yīng)急人員隨即又更換MMI，故障未消除，再次更換主控單元后故障消除。

6 月15 日，電務(wù)部門(mén)聯(lián)系動(dòng)車(chē)所對(duì)380B-3639動(dòng)車(chē)組進(jìn)行扣車(chē)處理。經(jīng)對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行全面梳理并結(jié)合廠家分析報(bào)告，認(rèn)為故障原因是唯一沒(méi)有進(jìn)行更換的控制電纜。隨即對(duì)控制電纜進(jìn)行多次絕緣測(cè)試和導(dǎo)通試驗(yàn)，并檢測(cè)到控制電纜7 號(hào)芯的測(cè)試結(jié)果異常。而甩開(kāi)控制電纜接頭，對(duì)主控電纜纜線部分進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果正常，至此可以判斷故障點(diǎn)位于控制電纜接頭。

由于CRH380 型動(dòng)車(chē)組上的CIR 主機(jī)安裝在車(chē)頭第1 節(jié)與第2 節(jié)車(chē)廂中間的機(jī)柜內(nèi)，若更換控制電纜，則需拆除第1 節(jié)車(chē)廂到司機(jī)室內(nèi)的部分座椅及大部分地板，需要車(chē)輛廠家安排專業(yè)人員進(jìn)行操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。經(jīng)溝通暫將380B-3639-01 重新連接上線運(yùn)行，僅對(duì)控制電纜的接頭進(jìn)行更換，待動(dòng)車(chē)組高級(jí)修時(shí)再更換控制電纜。

7 月17 日電纜接頭更換完成后，多次對(duì)控制電纜進(jìn)行測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)均正常，CIR 設(shè)備功能試驗(yàn)正常，后續(xù)上線觀察未發(fā)現(xiàn)類似的故障發(fā)生。

3 問(wèn)題分析思考

控制電纜不僅承擔(dān)著CIR 主機(jī)與MMI 之間的信息傳遞，還負(fù)責(zé)從CIR 主機(jī)向MMI 進(jìn)行供電，且無(wú)備用，一旦出現(xiàn)故障，且因其布置在動(dòng)車(chē)內(nèi)部，如圖2 所示，兩端相距甚遠(yuǎn)（一端即主機(jī)端位于主機(jī)柜內(nèi)，另一端位于司機(jī)室內(nèi)），必然導(dǎo)致無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)順利診斷并更換，進(jìn)而造成通信側(cè)使用不良，故障會(huì)反復(fù)出現(xiàn)。

圖2 控制電纜走向示意圖

控制電纜故障雖在平時(shí)運(yùn)行中鮮有發(fā)生，但若發(fā)生故障現(xiàn)象便無(wú)法進(jìn)行完整的復(fù)現(xiàn)，這對(duì)故障處理產(chǎn)生較大的阻礙，也為車(chē)載通信設(shè)備埋下了不穩(wěn)定因素。因此，控制電纜因其功能不可替性、物理位置獨(dú)特性、故障偶發(fā)性等，已成為車(chē)載通信設(shè)備中亟待改進(jìn)的部件。

4 改進(jìn)措施和建議

1）改進(jìn)現(xiàn)有車(chē)載CIR 電纜的測(cè)試方式。電務(wù)部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)與廠家協(xié)作，充實(shí)CIR 設(shè)備數(shù)據(jù)記錄的內(nèi)容，增加纜線運(yùn)用狀態(tài)記錄，做到對(duì)運(yùn)用中的車(chē)載通信設(shè)備進(jìn)行全時(shí)段、全部件的狀態(tài)記錄。

針對(duì)動(dòng)車(chē)組電纜測(cè)試過(guò)程的短板，現(xiàn)有搖表及萬(wàn)用表已經(jīng)無(wú)法滿足此類故障的測(cè)量要求，為此合肥電務(wù)段立項(xiàng)研發(fā)了基于PCI 板的多芯纜線測(cè)試分析記錄儀，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)控制電纜及U 形纜的檢測(cè)。該裝置采用背包式設(shè)計(jì)，含PU 碳纖維復(fù)合織物材料，具有良好的屏蔽性能和抗壓強(qiáng)度。主要由總線電纜檢測(cè)子系統(tǒng)、人機(jī)交互顯示子系統(tǒng)和多類型電纜接口3 部分組成。多芯纜線測(cè)試分析記錄儀結(jié)構(gòu)示意圖如圖3 所示。

多芯纜線測(cè)試分析記錄儀各測(cè)試模塊采用PCI板卡和PXI 總線集成成組。PXI 是以PCI 板卡為基礎(chǔ)，再加上PXI 特有的信號(hào)組合而形成的架構(gòu)。一方面，PXI 與PCI 板卡的電氣信號(hào)在軟件上完全兼容，使得PXI 擁有如PCI bus 的極高傳輸數(shù)據(jù)能力，因此能夠有高達(dá)132～528 Mb/s 的傳輸性能；另一方面，PXI 采用和CompactPCI 一樣高強(qiáng)度的機(jī)械外型結(jié)構(gòu)，為數(shù)據(jù)的高速傳輸提供高性能的屏蔽外層，確保數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠。

圖3 多芯纜線測(cè)試分析記錄儀結(jié)構(gòu)示意圖

可將控制電纜中1、2、3 纖芯的兩端連接在測(cè)試儀上，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)包括電纜的通斷、混線、電阻等指標(biāo)進(jìn)行大量測(cè)試，并自動(dòng)生成測(cè)試結(jié)果，如表1 所示。

表1 多芯纜線測(cè)試分析記錄儀測(cè)試結(jié)果

多芯纜線測(cè)試分析記錄儀測(cè)試完成后，自動(dòng)將各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)值存入數(shù)據(jù)庫(kù)，綜合判斷分析測(cè)試結(jié)果并顯示，實(shí)現(xiàn)電纜測(cè)試的自動(dòng)化、數(shù)字化檢測(cè)和診斷，提高了電纜測(cè)試速度和測(cè)試質(zhì)量。另外，還可將電纜檢測(cè)結(jié)果用燈顯的形式體現(xiàn)，為現(xiàn)場(chǎng)故障處理爭(zhēng)取時(shí)間，有效預(yù)防因控制電纜性能不良而導(dǎo)致故障的重復(fù)發(fā)生。

2）加強(qiáng)現(xiàn)有手段的全面重復(fù)性測(cè)試檢查。當(dāng)CIR 設(shè)備纜線出現(xiàn)偶發(fā)性異常，庫(kù)內(nèi)無(wú)法復(fù)現(xiàn)時(shí)，必須對(duì)相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面檢查測(cè)試。如采用各單元模塊替換并試驗(yàn)、控制電纜替換試驗(yàn)的步驟，最大程度消滅隱形故障。另外，在動(dòng)車(chē)組二級(jí)修及高級(jí)修作業(yè)中加入電纜定期檢查，完善設(shè)備故障臺(tái)賬，對(duì)于發(fā)生故障的CIR 設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)測(cè)試，增加重復(fù)測(cè)試數(shù)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障隱患。

3）嚴(yán)格把控控制電纜施工以及布放工藝，確?？刂齐娎|質(zhì)量運(yùn)用良好。杜絕因材料、布放位置與標(biāo)準(zhǔn)等方面未達(dá)到要求而造成的設(shè)備運(yùn)用不良。加強(qiáng)新造動(dòng)車(chē)組相關(guān)設(shè)備的驗(yàn)收，確保動(dòng)車(chē)組上線前電纜設(shè)備安裝工藝良好。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文依據(jù)故障案例的描述及故障原因的分析，指出了控制電纜在車(chē)載通信設(shè)備中的重要性，并研制了多芯纜線測(cè)試分析記錄儀，為控制電纜的檢查、檢測(cè)提供了技術(shù)手段，有效地降低了車(chē)載通信設(shè)備的故障率。