呂巖琪

（北京鐵路信號(hào)有限公司，北京 102613）

1 概述

CTCS3-300T 列控車載ATP 系統(tǒng)是基于地面數(shù)據(jù)和列車特性，用于防止列車超速、保證列車運(yùn)行安全的信號(hào)設(shè)備，目前該設(shè)備已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多條高速鐵路客運(yùn)專線。應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)是該系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)從地面應(yīng)答器獲取報(bào)文，并進(jìn)行校驗(yàn)、解碼，然后發(fā)送給車載主機(jī)，由車載主機(jī)進(jìn)行處理，保證列車安全運(yùn)行。然而時(shí)常因?yàn)閼?yīng)答器傳輸系統(tǒng)故障使運(yùn)營(yíng)列車觸發(fā)制動(dòng)甚至緊急停車，影響運(yùn)營(yíng)效率。因此一旦發(fā)生應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)故障，快速進(jìn)行故障排查、定位、分析和處理，對(duì)于保障鐵路實(shí)際運(yùn)營(yíng)效率具有重要的意義。

2 應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)構(gòu)成及相關(guān)測(cè)試

2.1 應(yīng)答器系統(tǒng)構(gòu)成及原理

應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)由應(yīng)答器傳輸模塊(BTM)、車載天線(CAU)和D 接口電纜組成，屬于點(diǎn)式傳輸系統(tǒng)，以安全方式從軌旁應(yīng)答器獲取數(shù)據(jù)向車載主機(jī)傳輸。其原理是BTM 單元產(chǎn)生一個(gè)27 MHz 的射頻載波，CAU 通過(guò)D 電纜接收能量載波。當(dāng)CAU通過(guò)應(yīng)答器時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)垂直方向的27 MHz 能量載波磁場(chǎng)，在應(yīng)答器上感應(yīng)一個(gè)電壓，達(dá)到磁耦合，使應(yīng)答器獲得能量發(fā)送報(bào)文信息。CAU 接收應(yīng)答器產(chǎn)生的1 023 位報(bào)文，通過(guò)D 電纜將接收到的報(bào)文傳送給BTM。BTM 接收和分析應(yīng)答器報(bào)文，并進(jìn)行校驗(yàn)解碼轉(zhuǎn)化為830 位的有效消息，然后通過(guò)車載總線報(bào)告給主機(jī)單元，如圖1 所示。

圖1 應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)工作原理框Fig.1 Block diagram of the principle of operation of balise transmission system

2.2 應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)相關(guān)測(cè)試

為保證應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，從上電啟動(dòng)到正常運(yùn)行，BTM 完成完整性測(cè)試和初始化子模塊，還要完成例行測(cè)試，在運(yùn)行期間連續(xù)地進(jìn)行應(yīng)答器檢測(cè)功能的自檢。相關(guān)的功能測(cè)試是由BTM 通過(guò)D 電纜對(duì)CAU 發(fā)出測(cè)試請(qǐng)求，CAU 接收測(cè)試請(qǐng)求后，對(duì)能量載波的磁場(chǎng)強(qiáng)度和信號(hào)調(diào)制深度進(jìn)行檢測(cè)，并向BTM 發(fā)送測(cè)試響應(yīng)信號(hào)、功率感應(yīng)信號(hào)，同時(shí)對(duì)傳輸系統(tǒng)的功能檢測(cè)。BTM 依據(jù)CAU 動(dòng)態(tài)功率感應(yīng)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)整輸出信號(hào)的幅度，保證輸出能量磁場(chǎng)維持在一個(gè)正確的等級(jí)上，確保應(yīng)答器信息的有效獲取。系統(tǒng)進(jìn)行周期性測(cè)試，如果測(cè)試不滿足要求，則判定應(yīng)答器傳輸設(shè)備不安全，導(dǎo)向安全側(cè)，并報(bào)告給車載ATP，進(jìn)入安全模式。應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)功能特性的測(cè)試主要分為以下階段。

2.2.1 配置和啟機(jī)測(cè)試（Set-up and Start-up Tests）

系統(tǒng)上電后，自動(dòng)對(duì)各子模塊進(jìn)行配置和讀取產(chǎn)品代碼、版本，完成系統(tǒng)功能自檢，并檢測(cè)各單元模塊工作狀態(tài)，該過(guò)程大約需要30 s。

2.2.2 例行測(cè)試（Routine Tests）

例行測(cè)試是系統(tǒng)功能測(cè)試中檢測(cè)項(xiàng)目最多、最全的，在靜態(tài)條件下后臺(tái)完成，主要用于驗(yàn)證應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)的安全性能，執(zhí)行時(shí)間大概需要30 s。執(zhí)行此項(xiàng)測(cè)試時(shí)，CAU 下應(yīng)避開(kāi)應(yīng)答器和其他金屬物質(zhì)，應(yīng)答器和金屬物質(zhì)的存在以及電磁干擾等都可能導(dǎo)致例行測(cè)試失敗。

2.2.3 運(yùn)行測(cè)試（Run-time Tests）

系統(tǒng)運(yùn)行期間，在后臺(tái)連續(xù)進(jìn)行應(yīng)答器檢測(cè)功能的自檢，目的是檢測(cè)信號(hào)通道正常完好，確保應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)可以給地面應(yīng)答器傳送足夠的能量，并能夠檢測(cè)到應(yīng)答器的響應(yīng)。

3 應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)典型故障分析及處理建議

在應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)故障分析時(shí)，可通過(guò)下載分析LOG 日志的方式來(lái)進(jìn)行，通常的日志文件包含ATPCU AELog、SDP AELog、C2CU AELog和JRU 記錄數(shù)據(jù)，應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)相關(guān)的故障在SDP AELog 中都可以找到相應(yīng)的故障代碼，再結(jié)合ATPCU AELog、C2CU AELog 相關(guān)故障語(yǔ)句以及JRU 記錄的行車數(shù)據(jù)，從而判斷故障類型和定位故障設(shè)備。以下總結(jié)幾種典型故障發(fā)生的原因、故障特點(diǎn)、Log 日志中故障代碼以及處理建議。

3.1 運(yùn)行時(shí)BSA故障

Balise Service Available（BSA）是應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)的可用性，相當(dāng)于1 個(gè)故障信號(hào)。當(dāng)應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)發(fā)生此類故障或錯(cuò)誤時(shí)，BTM 就會(huì)向ATP報(bào)告BSA 故障，Log 日志中會(huì)記錄相關(guān)故障語(yǔ)句。

1）發(fā)生運(yùn)行BSA 故障的主要原因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)測(cè)試失敗，故障特點(diǎn)為列車有速度時(shí)報(bào)BSA 故障，導(dǎo)致ATP 死機(jī)停車，ATPCU AELog 中會(huì)報(bào)“BSA Temporary Error,active BTM1”；臨時(shí)BSA 導(dǎo)致的停車故障基本可以確定為硬件問(wèn)題，CAU 和D 電纜可能性較大，BTM 單元也有一定可能性，現(xiàn)場(chǎng)可通過(guò)校驗(yàn)結(jié)果判斷故障設(shè)備。

2）SDP AELog 運(yùn)行時(shí)臨時(shí)BSA 故障代碼：BT 12XXXX；運(yùn)行時(shí)永久BSA 故障代碼：BT 15XXXX（X 為任意字符）。

3.2 啟機(jī)BSA故障

1）主要原因?yàn)锽TM 啟機(jī)測(cè)試失敗，故障特點(diǎn)為發(fā)生在ATP 啟機(jī)時(shí)導(dǎo)致死機(jī)，ATPCU 的Log中會(huì)出現(xiàn)如“BSA Permanent Eeeoe”“Protocol version misn”協(xié)議版本錯(cuò)誤的記錄。該問(wèn)題軟件可能性相對(duì)較大，發(fā)生此故障時(shí)建議執(zhí)行多次校驗(yàn)。若校驗(yàn)正常，可繼續(xù)觀察，若校驗(yàn)失敗，則優(yōu)先更換BTM。

2）SDP AELog 中啟機(jī)永久BSA 故障代碼：BT 0AXXXX（X 為任意字符）。

3.3 BTM端口無(wú)效

1）主要原因?yàn)锳TP 在運(yùn)行過(guò)程中檢測(cè)到BTM在MVB 總線上失去響應(yīng)，故障特點(diǎn)是觸發(fā)ATP 死機(jī)，運(yùn)行時(shí)導(dǎo)致停車，ATPCU AELog 中報(bào)“Balise Port# invalid”(# 為1、2、3、4) 或“StatusPort invalid in BTM*”(*為1、2)；若發(fā)生在檢修庫(kù)內(nèi)，建議執(zhí)行10 次校驗(yàn)，若校驗(yàn)正常，可繼續(xù)觀察；若發(fā)生在運(yùn)行過(guò)程中，建議執(zhí)行10 次校驗(yàn)，若校驗(yàn)正常且首次發(fā)生，可繼續(xù)觀察，若重復(fù)發(fā)生，建議優(yōu)先更換BTM 單元。

2）SDP AELog 中故障代碼：BTM1 Status message not valid。

3.4 BTM單元與SDP單元間建立失敗

1）主要原因?yàn)锽TM 單元與SDP 單元間MVB總線連接建立失敗，故障特點(diǎn)是故障發(fā)生后重啟ATP 后基本可恢復(fù)。該問(wèn)題軟件可能性相對(duì)較大，發(fā)生后建議統(tǒng)一執(zhí)行多次校驗(yàn)。若校驗(yàn)正常，可繼續(xù)觀察。若校驗(yàn)失敗，則優(yōu)先更換BTM。

2）發(fā)生此故障時(shí)，ATPCU AELog 中會(huì)報(bào)告“StatusPort invalid in BTM1”。

3.5 校驗(yàn)超時(shí)

1）主要原因?yàn)锽TM 多次例行測(cè)試失敗或長(zhǎng)時(shí)間未進(jìn)行成功例行測(cè)試，故障特點(diǎn)為DMI 會(huì)報(bào)“BTM 測(cè)試將于 xx 小時(shí)后超時(shí)”或“BTM 測(cè)試超時(shí)”的告警文本，ATPCU AELog 中報(bào)“BTM Transmission Test failed after XX hours”（X 為數(shù)字，某某小時(shí)）、“BSA TestInProgress”。發(fā)生此類故障時(shí)，首先確認(rèn)CAU 下方無(wú)金屬物，關(guān)閉駕駛室后重新啟動(dòng)ATP，并重新激活駕駛室。如果仍然提示測(cè)試超時(shí)或測(cè)試超時(shí)前曾經(jīng)發(fā)生過(guò)BSA、端口無(wú)效等應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)相關(guān)故障，則需要手動(dòng)校驗(yàn)不少于10 次例行測(cè)試。若例行測(cè)試結(jié)果不穩(wěn)定有不通過(guò)現(xiàn)象，則需要根據(jù)校驗(yàn)側(cè)結(jié)果逐步更換相關(guān)子模塊解決；如果多次重啟ATP 和激活駕駛室都正常，且無(wú)其他應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)相關(guān)故障發(fā)生，則繼續(xù)觀察后續(xù)運(yùn)行情況，不需要重新校驗(yàn)。

2）SDP AELog 中對(duì)應(yīng)故障代碼：BT 26XXXX（X 為任意字符）。

3.6 全零應(yīng)答器

是指BTM 無(wú)法在接收到的信號(hào)中正確解析出報(bào)文，故障特點(diǎn)是DMI 會(huì)報(bào)“應(yīng)答器報(bào)文錯(cuò)誤”；發(fā)生此類故障可根據(jù)ATPCU AELog 中記錄的故障類型以及對(duì)應(yīng)的SDP AELog 中故障代碼確定故障設(shè)備為BTM/CAU/D 電纜，若未報(bào)應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)相關(guān)故障類型及代碼，這種情況下懷疑可能受到外界瞬時(shí)干擾導(dǎo)致BTM 收到應(yīng)答器異常報(bào)文，可進(jìn)行多次校驗(yàn)，校驗(yàn)正常，可繼續(xù)觀察。

3.7 其他故障

對(duì)于部分無(wú)法直接判斷應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)中哪個(gè)子模塊故障時(shí)，必須校驗(yàn)BTM，通過(guò)校驗(yàn)結(jié)果和例行測(cè)試（Routine test）記錄來(lái)確定故障設(shè)備，Test Summary 為測(cè)試總結(jié)。以下為典型的測(cè)試故障記錄。

1) Amplitude trans 錯(cuò)誤：為BTM 故障。如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Amplitude trans=testFailedA

2) Mode test 錯(cuò)誤：為BTM 故障。例如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Mode test=testFailedA

3) Rx Decoding Test 錯(cuò)誤：為BTM 故障。如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Rx Decoding Test=testFailedA

4) Maximum telepower FieldS A/D 錯(cuò)誤：為BTM 故障。例如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Maximum telepower FieldS A/D=testFailedA

5) Minimum telepower 錯(cuò)誤：

Minimum telepower 測(cè)試分為A、B 2 個(gè)測(cè)試序列，每個(gè)序列分為3 種模式：tog、ntog、cw，每種模式又由2 種頻率組成：High、Low。此類故障可能為CAU 或者BTM 的TX 板故障，以CAU 故障的可能性較大。

例1：Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Minimum telepower Low tog=testFailedA

Minimum telepower Low ntog=testFailedA

例2：Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Minimum telepower Low tog=testFailedA

Minimum telepower Low ntog=testFailedA

Minimum telepower Low cw=testFailedA

例3：Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Minimum telepower High ntog=testFailedA

對(duì)于通過(guò)Routine test 記錄也無(wú)法判斷的故障，可以使用排除法來(lái)確定。首先用一個(gè)新的CAU 和D電纜與故障系BTM 相接，然后校驗(yàn)。若校驗(yàn)不通過(guò)，基本可以判斷為BTM 故障。若多次通過(guò)，可以判斷故障發(fā)生在CAU 和D 電纜之間，這時(shí)需要斷開(kāi)D 電纜兩端的連接插頭，分別在兩端測(cè)量導(dǎo)通確認(rèn)是否存在混線、斷線問(wèn)題，以及在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)下分別測(cè)量D 電纜的電阻是否符合要求，并且檢查防水、固定情況，檢查插頭內(nèi)部鍍金層是否磨損氧化，若一切都正?？梢源_定為CAU 故障。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)子模塊較多，發(fā)生相關(guān)故障的原因比較復(fù)雜，可能由于系統(tǒng)自身任一子模塊硬件或軟件原因?qū)е?，也可能是外界干擾或者執(zhí)行相關(guān)功能測(cè)試時(shí)條件不滿足導(dǎo)致。一旦發(fā)生故障，應(yīng)清楚記錄發(fā)生故障的現(xiàn)象，并及時(shí)下載AElog 數(shù)據(jù)，通過(guò)故障現(xiàn)象查找典型故障代碼，再結(jié)合系統(tǒng)中各子模塊的關(guān)聯(lián)，以及相關(guān)測(cè)試的工作過(guò)程，快速的分析故障原因和定位故障件，對(duì)于提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)效率具有一定的幫助。