高鐵列控設備中LEU故障的處置與防范

周勝利 上海鐵路局合肥電務段

我國現(xiàn)有的高速鐵路控制體系大多數(shù)為CTCS-2與CTCS-3級，在C2與C3控制模式下，LUE設備都扮演著地控體系中的一個重要角色，LEU設備的故障直接影響有源應答器的報文發(fā)送，造成動車組運行降速或者非正常停車,干擾正常的鐵路運輸秩序。

1 故障案例

2012年 11月 21日 14：48 D3058在合武線某站未收到XF口應答器報文，造成動車組非正常停車。

通過列控維護機調(diào)閱發(fā)現(xiàn)，該站列控中心LEU2通信異常（見圖1），LEU2四個端口均為報警狀態(tài)。LEU切換單元反復多次切換。LEU2連接BS,BSF,BX,BXF四組應答器，LEU2通信狀態(tài)異常致使列控中心無法將報文傳送至BXF應答器，造成動車組非正常停車。通過DMS分析確認該車停車原因為應答器報文丟失（見圖2）。類似故障在其他站場也相繼發(fā)生，由于職工對LEU的工作特性不了解或不清楚，故障處理中分不清LEU故障還是應答器故障，造成處置混亂，影響后續(xù)列車運行。

2 LEU設備的基本原理

2.1 LEU簡介

地面電子單元（簡稱LEU:Lineside Electronic Unit）是一種數(shù)據(jù)采集與處理單元，當有數(shù)據(jù)變化時依據(jù)變化后的數(shù)據(jù)形成報文，并送給地面有源應答器進行發(fā)送。

圖1 列控維護機工況圖

圖2 DMS截圖

LEU基于ALSTOM FIDARE安全平臺，采用2取2原理，兩個不同軟件在單硬件平臺上運行。各個廠家稍有不通，下面以ALSTOM公司LEU進行介紹。

LEU硬件結構包含四塊電路板：電源板、處理器板、串行通信板、應答器驅(qū)動板（見圖 3）。

圖3 LEU的原理框圖

電源板負責為LEU設備供電，提供10-36V功耗20 W的直流電源，電源滿足2kVrms隔離需求。

處理器板用來處理TCC送來的控制指令，并進行相應的報文提取，邏輯檢測等運算，是整個LEU的核心設備。處理器板采用Motorola MPC860處理器，具備2 M RAM與2 M ROM。

串行通信板用來與TCC之間進行通訊，采用兩路（冗余）串行通信進行數(shù)據(jù)交互。

應答器驅(qū)動板負責直接驅(qū)動應答器，對處理器板輸出的報文進行編碼，放大調(diào)制后輸出至應答器。

2.2 LEU功能

LEU主要實現(xiàn)五大功用：①通過S接口從TCC接收報文并連續(xù)向應答器轉(zhuǎn)發(fā)。這里從TCC接收到的并不是真正的完整報文，而是控制命令。②LEU根據(jù)控制命令選擇一條預先存儲在LEU的報文并連續(xù)向應答器發(fā)送,所以LEU的第二功能是報文的存儲。③通過C接口向有源應答器連續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)報文。④檢測外部電纜狀態(tài)，有無斷線、短路。⑤記錄狀態(tài)信息，向TCC或BEPT提供維護數(shù)據(jù)。

2.3 現(xiàn)有LEU設備技術

國內(nèi)現(xiàn)有列控設備中運用的LEU為以下三個廠家的技術，法國ALSTOM公司,德國SIEMENS公司，原意大利Ansaldo（現(xiàn)CSEE）公司?，F(xiàn)場常用的通號公司列控設備采用ALSTOM的LEU,和利時公司列控設備使用CESS的LEU。兩家公司LUE最大的區(qū)別在與TCC通信方式的不同，ALSTOM采用串行通信接口，CSEE采用以太網(wǎng)通信接口。

2.4 LEU的配置方案

每個有源應答器都配置LEU。一臺LEU采用FSFB/2安全協(xié)議，可以用500 ms的間隔獲取并同時向4臺有源應答器發(fā)送不同信息內(nèi)容的報文。按照有源應答器的分布，LUE配置分別在中繼站與車站。LEU最大傳輸距離為3.5 km，按鐵道部科技運[2010]138號規(guī)定超過2.5 km是應將LEU設置在異地，使用遠程控制,所以對于大號碼道岔配置的有源應答器多為遠程LEU。

正線正方向進站、中繼站以及遠程有源應答器配置LEU為雙套熱備工作，熱備套系接120 Ω假設負載，故障時自動切換。

3 LEU故障的分析、判斷

LEU故障的表象全部是在有源應答器的報文接收上顯示出來，初步判斷可以通過有源應答器報文判斷。

一般LEU故障后都會使有源應答器發(fā)送默認報文，而默認報文分為列控中心默認報文、LEU默認報文和應答器默認報文三種。

3.1 發(fā)列控中心默認報文

報文幀頭變量M-MCOUNT=253列控中心默認報文基本可以判斷LEU為正常狀態(tài)，說明LEU可以正常收到TCC傳來的控制指令，故障點多在列控設備上。

3.2 發(fā)LEU默認報文

報文幀頭變量M-MCOUNT=0,收到LEU默認報文可以說明應答器及應答器與LEU間通道正常。故障可能是LEU與TCC設備及兩者間通道故障。

3.3 發(fā)應答器默認報文

報文幀頭變量M-MCOUNT=252，應答器默認報文說明應答器與LEU之間已經(jīng)失去通信，由應答器自身判決工作，此時故障可能為LEU、應答器、LEU切換單元及三者之間通道故障。

4 LEU故障的應急處置

LEU的故障處置一定要遵循安全第一的原則，盡可能減小對正常運輸秩序的影響。

電務部門收到列車調(diào)度員或者動車組司機反映列車因接收不到應答器信息降速或者非正常停車后，應當立即組織人員搶修。

處置流程首先明確故障信息，通過微機監(jiān)測及列控維護機工況圖進行設備狀態(tài)檢查，通過DMS對故障應答器進行報文回放，確認故障應答器的報文幀頭變量，通過綜合對三者綜合分析，以便進一步縮小故障范圍，判斷故障點。

正反向進站、中繼站及遠程LEU為冗余熱備型，發(fā)生故障后，列控系統(tǒng)的LEU切換單元會自動切換；當系統(tǒng)不能進行自動切換時，可以通過人工切換恢復正常使用。切換時關閉故障的LEU，即可強制切換至備用LEU，但此時由于備用LEU要進行一些相應的數(shù)據(jù)握手通信，LEU要經(jīng)過（5～10）s才可以正常工作，所以進行此類操作一定要提前與行車組織部門進行溝通辦理相關的手續(xù)，在保證行車安全的前提下進行操作。應急處置后，要聯(lián)系廠家利用天窗修組織分析、查找故障原因、更換故障設備。

站內(nèi)側線應答器配置的LEU發(fā)生故障后，由于沒有熱備，電務部門應立即登記停用，待已寫入報文的LEU達到現(xiàn)場后應當立即更換。

5 LEU故障的防范

（1）強化微機監(jiān)測及列控維護機的調(diào)閱工作，對于日常的設備報警信息及時瀏覽分析，發(fā)現(xiàn)LEU端口異常的一定要立即對設備進行檢查。

（2）對于列控維護機工況圖上顯示通信狀態(tài)為斷續(xù)正常的LEU，電務值班人員要立即將故障LEU關閉，強制倒換至熱備LEU，再聯(lián)系廠家人員分析，防止故障LEU間斷性恢復，造成LEU切換單元頻繁動作，丟失報文，影響行車。

（3）按期對LEU設備進行檢修工作。特別強調(diào)LEU電纜的對地綜合絕緣測試，一定要按期按標進行，測試時必須保證電纜空載，嚴禁連接LEU和有源應答器。

（4）保證LEU的工作環(huán)境。加強設備周圍的粉塵控制，保證電磁環(huán)境達標，安裝穩(wěn)固，地線阻抗正常等。

信號設備故障處置最關鍵的還是要建立在技術的通透上，對于LEU的硬件結構與軟件構造我們還需要進一步的消化吸收。本文只是建立在電務部門已掌握的LEU技術基礎上，總結經(jīng)驗，提出了判斷故障、處置故障的方法與防范措施，希望對于現(xiàn)場的應急處置有一定的借鑒作用。