鄭 濤

（中國鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司銀川電務(wù)段，銀川 750000）

1 概述

CTCS-3（簡(jiǎn)稱C3）等級(jí)下動(dòng)車組運(yùn)行過程中，ATP將自身的運(yùn)行速度、列車位置等信息轉(zhuǎn)發(fā)給MT電臺(tái)，通過GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)，以無線通信方式發(fā)送給RBC。RBC收到列車數(shù)據(jù)后，結(jié)合軌道電路列車占用情況，生成移動(dòng)授權(quán)、線路數(shù)據(jù)等信息返回給動(dòng)車組，完成對(duì)動(dòng)車組的運(yùn)行控制。相比于以前的軌道電路、應(yīng)答器信息傳輸方式，無線通信具有實(shí)時(shí)雙向、大容量等傳輸特點(diǎn)，但也存在無法攻克的難題——無線通信超時(shí)。

2 無線通信超時(shí)

在ATP和RBC中設(shè)定兩個(gè)定時(shí)器T_NVCONTACT，定時(shí)器時(shí)間參數(shù)設(shè)定為20 s，ATP或RBC在此設(shè)定時(shí)間內(nèi)如果沒有收到對(duì)方發(fā)送的應(yīng)用層消息，即判斷為無線通信超時(shí)。無線通信超時(shí)后，動(dòng)車組將采用常用制動(dòng)降低運(yùn)行速度，在運(yùn)行速度降低值達(dá)到50 km/h或40 s內(nèi)仍未恢復(fù)無線通信連接時(shí)，ATP判斷應(yīng)降為CTCS-2（簡(jiǎn)稱C2）等級(jí)運(yùn)行，在DMI上輸出文本確認(rèn)信息，提示司機(jī)手動(dòng)確認(rèn)由C3降為C2等級(jí)運(yùn)行。

3 無線通信超時(shí)分析

3.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

對(duì)以往發(fā)生的無線通信超時(shí)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，C3級(jí)無線通信超時(shí)故障原因如下：車載設(shè)備問題共發(fā)生310件，占問題總數(shù)39%；GSM-R網(wǎng)絡(luò)問題共發(fā)生323件，占到總數(shù)41%；RBC設(shè)備發(fā)生問題共118件，占到總數(shù)15%；循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）漏檢發(fā)生問題44件，占到總數(shù)5%。C3超時(shí)分布如圖1所示。

3.2 分析流程

動(dòng)車組運(yùn)行過程中發(fā)生無線通信超時(shí)故障時(shí)，車載設(shè)備人員由于無法第一時(shí)間對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢查，應(yīng)按照“由簡(jiǎn)至難”故障處理原則，對(duì)安裝空口監(jiān)測(cè)設(shè)備（AMS）的動(dòng)車組，及時(shí)通知廠家下載三接口數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，排除是否受到外界無線電干擾及其他原因，并出具分析報(bào)告。與此同時(shí)，告知RBC及通信人員，對(duì)地面設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)排除。待動(dòng)車組入庫后，車載設(shè)備人員及時(shí)上車進(jìn)行數(shù)據(jù)下載并檢查車載設(shè)備工作狀態(tài)是否正常，最終確定故障原因。故障分析流程如圖2所示。

3.3 原因分析

3.3.1 車載設(shè)備

1）軟件方面

ATP異常拆鏈。IGSM-R及Um接口數(shù)據(jù)中記錄有ATP發(fā)送的DISC拆鏈數(shù)據(jù)幀（數(shù)據(jù)顯示：HDLC DISC）、 156 號(hào) 數(shù) 據(jù) 包（ 數(shù) 據(jù) 顯 示 ：156 Termination of a communication session）、SABME幀（數(shù)據(jù)顯示：SABME：B）等，故障期間數(shù)據(jù)測(cè)量報(bào)告上/下行電平、場(chǎng)強(qiáng)以及車-地C3數(shù)據(jù)交互正常，說明此類無線通信超時(shí)是由ATP異常拆鏈引起。

MT異常拆鏈。Um接口數(shù)據(jù)中記錄MT電臺(tái)異常發(fā)送信令拆鏈（數(shù)據(jù)顯示：DISCONNECT），IGSM-R接口數(shù)據(jù)顯示車-地間C3數(shù)據(jù)交互正常，卻看不到ATP發(fā)送的156號(hào)通信結(jié)束會(huì)話包、傳輸層發(fā)送的DR拆鏈、鏈路層發(fā)送的DISC等消息，說明此類無線通信超時(shí)是由MT電臺(tái)發(fā)送DISCONNECT拆鏈信令引起。

MT未轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)量報(bào)告。Um接口數(shù)據(jù)中記錄MT電臺(tái)未按照規(guī)范時(shí)間（480 ms）發(fā)送測(cè)量報(bào)告（ 數(shù) 據(jù) 顯 示 ：SYSTEM INF ORMATION TYPE），故障期間上、下行電平，場(chǎng)強(qiáng)以及ATP與MT電臺(tái)數(shù)據(jù)交互正常，說明此類無線通信超時(shí)是由MT電臺(tái)工作異常導(dǎo)致。

單MT運(yùn)行。MT1注冊(cè)到GSM-R網(wǎng)絡(luò)并與RBC1建立連接后，即處于工作狀態(tài)，此時(shí)的MT2雖然也注冊(cè)在GSM-R網(wǎng)絡(luò)中，但未與RBC1建立連接，直至動(dòng)車組運(yùn)行至RBC2管轄區(qū)，MT2發(fā)起通信連接請(qǐng)求，當(dāng)MT2與RBC2通信連接成功后，MT1與RBC1斷開連接，動(dòng)車組進(jìn)入RBC2管轄區(qū)。在此過程中，如果MT1或MT2任一未成功注冊(cè)到GMS-R網(wǎng)絡(luò)，都無法完成RBC1與RBC2的交權(quán)，將引發(fā)無線通信超時(shí)。

2）硬件方面

STU-V-V/N模塊異常。STU-V-V/N模塊轉(zhuǎn)發(fā)ATP數(shù)據(jù)至MT電臺(tái)，負(fù)責(zé)無線數(shù)據(jù)安全傳輸及對(duì)無線通信功能進(jìn)行加密。發(fā)生無線通信超時(shí)后，重點(diǎn)檢查模塊ER燈（紅燈：系統(tǒng)異常；滅燈：運(yùn)行正常）以及各部連接電纜是否良好。

MT電臺(tái)異常。MT電臺(tái)負(fù)責(zé)車載側(cè)無線數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，通過同軸電纜與車頂?shù)腉SM-R天線連接。發(fā)生無線通信超時(shí)后，重點(diǎn)檢查天線駐波比（≤1.5）、MT模塊L1、L2指示燈（L1綠閃、L2黃亮：正常注冊(cè)至GSM-R網(wǎng)絡(luò)；L1綠閃、L2黃閃：未注冊(cè)至GSM-R網(wǎng)絡(luò)）及各部連接電纜是否正常。

SIM卡異常。在MT電臺(tái)中安裝有兩張鐵路專用GSM-R SIM卡，用于完成網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)，并傳遞GPRS數(shù)據(jù)。發(fā)生無線通信超時(shí)后，重點(diǎn)檢查SIM卡是否存在彎折、厚薄不一致或芯片表面氧化現(xiàn)象。

3.3.2 無線網(wǎng)絡(luò)

MSC異常拆鏈。PRI接口與A接口數(shù)據(jù)記錄MSC向BSC、RBC發(fā)送拆鏈請(qǐng)求（數(shù)據(jù)顯示：41 Temporary failure），故障期間數(shù)據(jù)測(cè)量報(bào)告上/下行電平、場(chǎng)強(qiáng)以及車-地C3數(shù)據(jù)交互正常，說明此類無線通信超時(shí)是由MSC異常拆鏈引起。

BSC異常拆鏈。Abis接口與A接口數(shù)據(jù)記錄BSC向BTS、MSC發(fā)起拆鏈請(qǐng)求（數(shù)據(jù)顯示：Resource unavailable/Equipment failure），故障期間數(shù)據(jù)測(cè)量報(bào)告上/下行電平、場(chǎng)強(qiáng)以及車-地C3數(shù)據(jù)交互正常，說明此類無線通信超時(shí)是由BSC異常拆鏈引起。

BTS異常拆鏈。BTS具有速率匹配、信道編碼/譯碼、調(diào)制/解調(diào)等空中接口物理層功能。慢速隨路控制信道（SACCH）在上行方向負(fù)責(zé)傳送MS接收到的相關(guān)服務(wù)信息及相鄰小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)量報(bào)告，下行方向負(fù)責(zé)MS的功率監(jiān)管和時(shí)間調(diào)整。在動(dòng)車組運(yùn)行過程中，如果SACCH信道上停止發(fā)送系統(tǒng)信息，下行方向C3應(yīng)用數(shù)據(jù)受到影響也會(huì)中斷；此外，來自ATP或RBC的數(shù)據(jù)基站若未能正常解碼或由于外界無線電干擾、自身硬件故障等原因，會(huì)導(dǎo)致下行方向的無線電場(chǎng)強(qiáng)值下降到-110 dBm及以下。以上原因，均會(huì)引發(fā)無線通信超時(shí)降級(jí)。

3.3.3 地面設(shè)備

RBC異常發(fā)送24號(hào)包數(shù)據(jù)包。PRI接口數(shù)據(jù)記錄RBC在非交權(quán)區(qū)發(fā)送結(jié)束通信會(huì)話的24號(hào)數(shù)據(jù)包（數(shù)據(jù)顯示：24：General message 結(jié)束通信會(huì)話），故障期間上/下行電平、場(chǎng)強(qiáng)正常，車-地C3數(shù)據(jù)交互正常，但動(dòng)車組未運(yùn)行至交權(quán)拆鏈區(qū)即發(fā)生拆鏈，說明此類無線通信超時(shí)是由RBC異常發(fā)送24號(hào)數(shù)據(jù)包拆鏈引起。

RBC未發(fā)送CC確認(rèn)。PRI接口數(shù)據(jù)記錄呼叫建立過程中，ATP在TPDU層按照規(guī)范發(fā)送請(qǐng)求建立無線連接數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)顯示：CR 連接請(qǐng)求），但未收到RBC回復(fù)的鏈接確認(rèn)數(shù)據(jù)（正常數(shù)據(jù)顯示：CC 連接確認(rèn)），隨后ATP發(fā)送拆鏈數(shù)據(jù)請(qǐng)求拆鏈（數(shù)據(jù)顯示：DISC B），斷開無線連接，引發(fā)無線通信超時(shí)。

RBC異常拆鏈。PRI接口數(shù)據(jù)顯示RBC異常發(fā)送拆鏈信令（數(shù)據(jù)顯示：DISCONNECT）,故障期間車-地C3數(shù)據(jù)交互正常，同時(shí)PRI接口、Um接口、IGSM-R接口數(shù)據(jù)顯示一致，說明此類無線通信超時(shí)是由RBC異常拆鏈引起。

4 結(jié)束語

通過本課題的研究，引發(fā)無線通信超時(shí)的原因集中在硬件故障、無線網(wǎng)絡(luò)干擾、軟件通信異常3大方面。結(jié)合以上原因，提出以下建議。

1）在車載設(shè)備層，加裝AMS設(shè)備，對(duì)三接口數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，及時(shí)消除通信側(cè)、車載側(cè)故障隱患。

2）通過濾波器等設(shè)備，提高設(shè)備的抗干擾、濾雜波性能，優(yōu)化通信質(zhì)量。

3）對(duì)車載設(shè)備、地面設(shè)備的硬件運(yùn)行情況進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，形成設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量卡控臺(tái)賬，合理利用經(jīng)費(fèi)支出，按期對(duì)設(shè)備進(jìn)行更新改造。