夏朋亮

（中國鐵路西安局集團(tuán)有限公司西安高鐵基礎(chǔ)設(shè)施段，西安 710000）

1 目前無線連接超時(shí)現(xiàn)狀

CTCS-3（簡稱C3）無線連接超時(shí)處理涉及通信、信號(hào)兩個(gè)專業(yè)，影響因素較多，是目前國內(nèi)較難解決的一個(gè)問題，國內(nèi)許多高校及相關(guān)科研單位正在努力研究。C3無線連接超時(shí)是指車載設(shè)備與RBC通信過程中，由于GSM-R網(wǎng)絡(luò)、車載ATP或無線閉塞中心(RBC)等原因，引起車載與RBC通信異常中斷，RBC無法對(duì)列車進(jìn)行控制。C3無線連接超時(shí)是影響C3級(jí)列控系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要問題，由無線連接超時(shí)引起的C3降至C2級(jí)，嚴(yán)重影響高鐵的運(yùn)輸效率。因此，通信、信號(hào)維護(hù)單位應(yīng)準(zhǔn)確分析、判斷C3超時(shí)原因，及時(shí)消除造成超時(shí)的隱患，進(jìn)一步減少超時(shí)對(duì)列車運(yùn)行的影響。

C3級(jí)列控系統(tǒng)主要由車載列控系統(tǒng)（ATP）、鐵路專用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（GSM-R）、無線閉塞中心（RBC）3部分及其他地面設(shè)備組成。RBC根據(jù)軌道電路、聯(lián)鎖進(jìn)路等信息生成行車許可（MA)，并通過 GSM-R 無線通信系統(tǒng)將MA、線路參數(shù)、臨時(shí)限速等信息傳輸給ATP車載設(shè)備，同時(shí)通過GSM-R 無線通信系統(tǒng)接收車載設(shè)備發(fā)送的位置和列車數(shù)據(jù)等信息。CTCS-3列控系統(tǒng)無線超時(shí)，即車載在T_NVCONTACT時(shí)間內(nèi)未收到任何來自RBC的應(yīng)用層消息。無線超時(shí)發(fā)生后，車載ATP將通過DMI提示司機(jī)無線連接超時(shí)，同時(shí)控制列車輸出最大常用制動(dòng)。

2 無線超時(shí)類故障分析基本步驟

以西安局管內(nèi)RBC為例，鄭西RBC的通信日志，主要包含RBC與地面子系統(tǒng)之間（RBC-CTC、RBC-CBI、RBC-TSRS和RBC-RBC）以及RBC與車載之間的通信日志。在發(fā)生C3無線連接超時(shí)后，基于車地閉環(huán)監(jiān)測(cè)鏈，綜合對(duì)比分析RBC設(shè)備地面數(shù)據(jù)及各接口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，其各接口監(jiān)測(cè)位置如圖1所示，確定故障點(diǎn)，提出處理措施建議?；痉治霾襟E如下。

圖1 各接口監(jiān)測(cè)位置示意Fig.1 Locations of interface monitoring

1）檢查RBC地面設(shè)備，確認(rèn)設(shè)備對(duì)應(yīng)各板卡是否運(yùn)行正常，與其他連接設(shè)備是否通信正常。

2）下載RBC日志數(shù)據(jù)，并分析RBC-CC傳輸層（L4層）和網(wǎng)絡(luò)層（L3層）的日志數(shù)據(jù)，查看車地雙方是否按照規(guī)范發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)包，以及對(duì)方是否正常收到所需的數(shù)據(jù)包，確定C3數(shù)據(jù)層面的拆鏈原因。

3）下載RBC業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析是否啟動(dòng)定時(shí)器等，與RBC日志數(shù)據(jù)分析進(jìn)行對(duì)比，再次確認(rèn)超時(shí)原因。

4）將數(shù)據(jù)發(fā)送各自廠家協(xié)助分析，進(jìn)一步確認(rèn)超時(shí)故障原因。

5）通過綜合對(duì)比各個(gè)接口的數(shù)據(jù)和RBC地面數(shù)據(jù)來最終確定超時(shí)原因。

3 典型故障案例分析

以西安局管內(nèi)高鐵發(fā)生的無線連接超時(shí)典型故障為例，簡述故障發(fā)生時(shí)數(shù)據(jù)分析方法及處理措施。

1）2021年7月19日15:12，由蘭州局CRH 380B-5829-01車擔(dān)當(dāng)?shù)腉3181（300T）次運(yùn)行至徐蘭高鐵線茂陵東輔助所—楊陵南站間下行線1 111 km 100 m處，因無線連接超時(shí)由C3級(jí)降為C2級(jí)運(yùn)行。

如圖2所示，從日志數(shù)據(jù)分析看，14:12:27 CC系統(tǒng)日志顯示：CC開始重啟。CC啟動(dòng)時(shí)，CC系統(tǒng)時(shí)間較北京時(shí)間有8個(gè)時(shí)區(qū)差異，此時(shí)時(shí)間未經(jīng)校時(shí)不準(zhǔn)15:13:15 CC系統(tǒng)日志顯示：CC啟動(dòng)完成并進(jìn)行系統(tǒng)校時(shí)。

圖2 西寶RBC1 CC1 syslog日志Fig.2 Syslog log of RBC1 CC1 of Xi’an-Baoji High-speed Railway

由于CC1重啟，CC1與外部通信中斷，重啟后與外部通信逐漸恢復(fù)。原因?yàn)槲鲗歊BC1 CC1板卡異常重啟，造成RBC1 CC1與外部通信中斷，引起G3181次無線連接超時(shí)。

2）2021年4月30日16:03，G833次(西安動(dòng)車段CRH380AL-2591號(hào)，廣州南至西安北，西安機(jī)務(wù)段值乘)運(yùn)行至徐蘭高鐵線臨潼東站—西安北站間下行線1 070 km 500 m處無線連接超時(shí)，由C3級(jí)轉(zhuǎn)C2級(jí)運(yùn)行。

查看RBC5的CC日志，發(fā)現(xiàn)鄭西RBC5發(fā)生3系宕機(jī)。原因?yàn)镽BC5收到該車尾部（即最小安全后端）進(jìn)入C2區(qū)域的位置報(bào)告，判定C9308次列車的C3/C2等級(jí)轉(zhuǎn)換流程已完成，并為該車更新基于BSL1應(yīng)答器的MA，但該MA中又包含C3/C2等級(jí)轉(zhuǎn)換執(zhí)行應(yīng)答器信息。RBC5按照MA中的C3/C2等級(jí)轉(zhuǎn)換信息再次啟動(dòng)C3/C2等級(jí)轉(zhuǎn)換流程。由于該車已完成C3/C2等級(jí)轉(zhuǎn)換，RBC 5按照其安全處理邏輯判斷列車編號(hào)無效并觸發(fā)宕機(jī)。最后通過修改鄭西RBC5軟件問題得以解決。

3）2021年8月27日18:40，G2024次(鄭州動(dòng)車段CRH380B-5802，300T)運(yùn)行至楊陵南站至茂陵東輔助所間上行線K1118+500處無線連接超時(shí)，C3轉(zhuǎn)C2模式運(yùn)行（未停車），19:03運(yùn)行至西安北站—臨潼東站間上行線K1065+500處恢復(fù)C3級(jí)運(yùn)行，未影響列車。

綜合分析RBC日志和RBC業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：18:21:54～18:40:57 L3層大量連續(xù)出現(xiàn)FALC Loss of alignment信息(表示從MSC來的物理層幀有異常），車-地信息交互異常，18:39:27 RBC主動(dòng)發(fā)送安全連接斷開。

結(jié)合通信關(guān)于機(jī)械室2 M纜施工如更換2 M纜倒切有關(guān)RBC業(yè)務(wù)時(shí)，由于2 M同軸電纜芯較為靈敏，往往會(huì)出現(xiàn)因通信不暢而導(dǎo)致無線連接超時(shí)，依據(jù)RBC側(cè)數(shù)據(jù)分析經(jīng)驗(yàn)，可提前預(yù)判網(wǎng)絡(luò)通信不好所引起的無線連接超時(shí)，如圖3所示。

圖3 大量FALCFig.3 large amount of FALC

4 RBC側(cè)無線連接超時(shí)分析及處置流程

C3級(jí)列控系統(tǒng)日常的無線連接超時(shí)現(xiàn)狀，依據(jù)國鐵集團(tuán)和中國鐵路西安局集團(tuán)有限公司電務(wù)部關(guān)于C3無線通信超時(shí)分析的要求，為規(guī)范西安高鐵基礎(chǔ)設(shè)施段C3無線通信超時(shí)分析流程，減少無線連接超時(shí)對(duì)高鐵運(yùn)輸?shù)挠绊?，深入分析查找C3無線通信超時(shí)問題原因。按照“誰發(fā)現(xiàn)、誰發(fā)起”的原則，對(duì)發(fā)現(xiàn)的無線連接超時(shí)報(bào)警信息，由發(fā)起方及時(shí)聯(lián)系配合方進(jìn)行配合分析，確定其故障原因。

4.1 無線連接超時(shí)信息傳遞流程

RBC工區(qū)值班人員每日定時(shí)對(duì)RBC設(shè)備狀態(tài)及各終端進(jìn)行巡視檢查，發(fā)現(xiàn)無線連接超時(shí)報(bào)警后，及時(shí)對(duì)報(bào)警前后時(shí)段的數(shù)據(jù)進(jìn)行下載和初步分析，分析報(bào)警原因并逐級(jí)匯報(bào)，并將下載的RBC數(shù)據(jù)發(fā)給各自廠家協(xié)助分析。值班人員應(yīng)第一時(shí)間聯(lián)系西安通信段核心網(wǎng)工區(qū)，提出獲取MSC側(cè)RBC與GSM-R網(wǎng)絡(luò)通信的相關(guān)數(shù)據(jù)。同時(shí)詢問相關(guān)站段核心網(wǎng)工區(qū)和RBC工區(qū)的初步分析結(jié)果，若無法獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，將聯(lián)系結(jié)果逐級(jí)反饋并最終由電務(wù)部協(xié)調(diào)解決。

4.2 無線連接超時(shí)信息分析流程

無線連接超時(shí)發(fā)生后，由電務(wù)維修技術(shù)中心組織電子檢測(cè)維修隊(duì)及各自廠家對(duì)RBC數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析，確定無線連接超時(shí)發(fā)生的關(guān)鍵項(xiàng)點(diǎn)和初步原因。電子檢測(cè)維修隊(duì)由當(dāng)日值班干部組織RBC工區(qū)人員及各自廠家技術(shù)人員進(jìn)行分析，查找故障原因。通過對(duì)RBC的CC日志數(shù)據(jù)、CC的 L3層日志數(shù)據(jù)、通信ORI接口數(shù)據(jù)等方面進(jìn)行分析，確認(rèn)無線消息包的收/發(fā)及在網(wǎng)絡(luò)中的傳遞情況、RBC的處理邏輯、車載設(shè)備是否正常掛斷的結(jié)論。

4.3 無線連接超時(shí)信息處置流程

結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果，如果為RBC設(shè)備問題，根據(jù)影響范圍采取立即申請(qǐng)隱患要點(diǎn)、立即更換不良設(shè)備或在不影響正常使用情況下天窗內(nèi)處理。如果分析與RBC設(shè)備無關(guān)，則通知通信段及車載設(shè)備車間進(jìn)一步分析查找原因。電子檢測(cè)維修隊(duì)形成故障報(bào)告，經(jīng)段主管領(lǐng)導(dǎo)審核后，由段生產(chǎn)監(jiān)控中心上報(bào)局集團(tuán)公司安監(jiān)室和電務(wù)部。

5 優(yōu)化并完善RBC監(jiān)測(cè)手段

結(jié)合西安局管內(nèi)高鐵的實(shí)際情況，部分無線連接超時(shí)依然分析不出具體原因。依據(jù)每年全國C3無線超時(shí)（空口監(jiān)測(cè))數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其中RBC相關(guān)問題占整體C3超時(shí)問題的13%左右。目前GSM-R網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)監(jiān)測(cè)的接口有PRI、A、Abis、Um和IGSM-R共5個(gè)接口，但對(duì)于RBC側(cè)的監(jiān)測(cè)仍然是空白。RBC作為主要的行車安全設(shè)備，一旦發(fā)生故障，影響范圍較大。為了更好地解決C3無線超時(shí)問題、深入分析RBC相關(guān)原因、完善RBC側(cè)監(jiān)測(cè)手段，西安高鐵基礎(chǔ)設(shè)施段新增加RBC業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)RBC收/發(fā)的數(shù)據(jù)，能夠進(jìn)一步準(zhǔn)確判斷C3無線超時(shí)問題發(fā)生的位置，也為分析RBC側(cè)問題提供數(shù)據(jù)支撐。

MSC與RBC之間通過傳輸設(shè)備連接，既有PRI接口監(jiān)測(cè)在MSC側(cè)，通過PRI接口數(shù)據(jù)無法判斷數(shù)據(jù)從MSC發(fā)出后，經(jīng)過傳輸?shù)竭_(dá)RBC之前是否產(chǎn)生變化，增加RBC側(cè)業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，便于確定MSC發(fā)出的數(shù)據(jù)經(jīng)過傳輸?shù)竭_(dá)RBC之前是否發(fā)生變化，綜合對(duì)比PRI接口、RBC業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)及RBC記錄數(shù)據(jù)來定位數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常的具體位置。具體RBC業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)如圖4所示，目前匯總RBC不明問題如下：

圖4 RBC業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)示意Fig.4 Monitoring data of RBC services

1）在PRI接口查看上行方向數(shù)據(jù)無異常，RBC發(fā)送FRMR幀拒絕；

2）列車ATP控制電臺(tái)起呼，起呼失敗或RBC無應(yīng)答；

3）RBC突然發(fā)送DISCONNECT；

4）在PRI接口未看到RBC發(fā)送的有效數(shù)據(jù)。

以上幾種情況，利用既有接口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確定位原因，需要綜合RBC業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來確定RBC側(cè)是否正常。

6 常見無線連接超時(shí)原因分析總結(jié)

導(dǎo)致C3無線連接超時(shí)的因素較多，但ATP、GSM-R、RBC三者是關(guān)鍵影響因素。依據(jù)日常無線連接超時(shí)分析經(jīng)驗(yàn)，大部分因RBC側(cè)導(dǎo)致無線連接超時(shí)的原因如表1所示。

表1 C3無線超時(shí)原因分析類別（RBC）Tab.1 Cause analysis of wireless connection timeout of CTCS-3 system by fault type (RBC)

7 結(jié)束語

由于引起C3無線連接超時(shí)的原因較為復(fù)雜，涉及到的網(wǎng)元眾多，往往包含信號(hào)和通信兩個(gè)專業(yè)。目前各路局對(duì)于無線連接超時(shí)類故障的分析及定位，往往是通信側(cè)、車載側(cè)和地面RBC側(cè)等各自分析，不能做到對(duì)整個(gè)分析過程的全面梳理，從而導(dǎo)致分析過程單一化、片面化，故障點(diǎn)定位不夠準(zhǔn)確。因此要對(duì)各方面分析進(jìn)行融合，以準(zhǔn)確分析定位無線連接超時(shí)故障原因。當(dāng)前不斷對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，增加更多的分析手段和應(yīng)對(duì)措施，以確保一旦發(fā)生超時(shí)，盡可能快地分析出結(jié)果，確定其故障原因。本文僅供初次分析人員參考，對(duì)分析處理無線連接超時(shí)問題具有一定的指導(dǎo)意義，其分析方法與總結(jié)將在日后進(jìn)一步完善和優(yōu)化。