京廣高鐵無(wú)線(xiàn)閉塞中心雙系重啟故障探討

劉 丹 杜曉鑫

京廣高鐵運(yùn)用CTCS－3級(jí)列控系統(tǒng)，其核心設(shè)備是產(chǎn)生行車(chē)許可 （MA）的無(wú)線(xiàn)閉塞中心（RBC）。在管轄范圍內(nèi)的所有列車(chē)均受其控制，并按CTCS－3級(jí)模式運(yùn)行。一旦無(wú)線(xiàn)閉塞中心因故障雙系重啟，便會(huì)刪除所有注冊(cè)列車(chē)及其行車(chē)數(shù)據(jù)，并與之?dāng)嚅_(kāi)通信連接。由于RBC管內(nèi)列車(chē)無(wú)法收到控車(chē)信息，其行車(chē)模式便會(huì)由CTCS－3級(jí)降為CTCS－2級(jí)運(yùn)行或制動(dòng)。在此情況下列車(chē)的行駛速度會(huì)受到很大影響，平均時(shí)速將會(huì)降低50km左右，不但影響了鐵路的運(yùn)營(yíng)效率，由此引發(fā)的列車(chē)制動(dòng)還會(huì)帶來(lái)安全隱患。因此，鐵路運(yùn)營(yíng)單位將RBC雙系重啟歸為嚴(yán)重故障，應(yīng)盡量避免。

1 故障現(xiàn)象

京廣高鐵線(xiàn)路上的無(wú)線(xiàn)閉塞中心由若干個(gè)鐵路局按區(qū)域分區(qū)進(jìn)行管理維護(hù)。北京西至安陽(yáng)東一段線(xiàn)路上的5個(gè)無(wú)線(xiàn)閉塞中心 （RBC1～RBC5），由北京鐵路局北京西電務(wù)段RBC工區(qū)負(fù)責(zé)。該工區(qū)每日對(duì)無(wú)線(xiàn)閉塞中心進(jìn)行2次巡檢，分析前一日的行車(chē)數(shù)據(jù)與系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)列車(chē)故障停車(chē)、降級(jí)運(yùn)行、系統(tǒng)故障等問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、記錄及匯報(bào)上級(jí)部門(mén)處理。在工區(qū)日常工作中，間斷發(fā)現(xiàn)列車(chē)在移交過(guò)程中會(huì)引發(fā)RBC雙系重啟故障，致使所有受雙系重啟RBC管理的列車(chē)降級(jí)運(yùn)行。

現(xiàn)選擇2013年12月25日記錄的RBC4雙系重啟故障為例進(jìn)行說(shuō)明。

G513次車(chē)下行正向運(yùn)行在RBC3與RBC4移交區(qū)：

11：52：07，RBC3開(kāi)始與RBC4進(jìn)行移交。

11：52：07，RBC3向RBC4發(fā)送 M201移交消息。

11：55：32，G513與RBC4建立會(huì)話(huà)后，列車(chē)以CTCS－3級(jí)行車(chē)。

11：56：02，列車(chē)對(duì)RBC4發(fā)送M136列車(chē)位置報(bào)告消息，報(bào)告列車(chē)以CTCS－3級(jí)行車(chē)。

11：56：04，列車(chē)對(duì)RBC4發(fā)送M136列車(chē)以CTCS－3級(jí)行車(chē)，其攜帶的P4錯(cuò)誤報(bào)告信息表明該列車(chē)發(fā)生無(wú)線(xiàn)超時(shí)錯(cuò)誤。

11：56：09，列車(chē)發(fā)送M136報(bào)告列車(chē)位置及按CTCS－2級(jí)運(yùn)行。

11：56：11，RBC雙系重啟。

可以看出：RBC3向RBC4發(fā)送M201信息，表明列車(chē)已進(jìn)入移交流程。G513次列車(chē)在移交過(guò)程中向RBC4發(fā)送帶有無(wú)線(xiàn)超時(shí)故障的P4包，表明列車(chē)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)法與RBC4進(jìn)行通信，被視為列車(chē)與RBC通信中斷，遂按規(guī)則使RBC4刪除G513次列車(chē)，放棄對(duì)該車(chē)的控制，G513次列車(chē)降級(jí)運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行到這里尚屬正常。接下來(lái)RBC4應(yīng)將G513次列車(chē)的移交過(guò)程列為非法移交，并終止移交流程。但RBC4還進(jìn)行了 “雙系重啟”，只有當(dāng)RBC檢測(cè)到自己的程序有故障，才會(huì)重啟進(jìn)行干預(yù)恢復(fù)，所以這里必須對(duì)算法進(jìn)行分析，找出問(wèn)題原因。

2 原因分析

2.1 列車(chē)在正常情況下的移交流程 （算法）

通過(guò)對(duì)故障的再現(xiàn)，可以確定RBC4的雙系重啟故障是發(fā)生在移交過(guò)程中。為此，需要了解列車(chē)在正常情況下的移交流程 （算法），如圖1所示。

圖1 列車(chē)在正常情況下的移交流程圖

列車(chē)進(jìn)入移交區(qū)域，移交RBC與接收RBC“握手”如1～9步。移交RBC向接收RBC發(fā)送M201移交預(yù)告消息，包括移交車(chē)載設(shè)備的標(biāo)識(shí)、邊界應(yīng)答器組的標(biāo)識(shí)、車(chē)載模式等；接收RBC對(duì)該消息進(jìn)行確認(rèn)，發(fā)M205消息，并記錄車(chē)載設(shè)備的標(biāo)識(shí)信息；移交RBC進(jìn)而向接收RBC發(fā)送授權(quán)請(qǐng)求信息，包括移交車(chē)載設(shè)備的標(biāo)識(shí)、移動(dòng)授權(quán)剩余距離、剩余EOA間隔數(shù)量、剩余MA區(qū)段等重要信息；接收RBC收到該信息后進(jìn)行確認(rèn)，發(fā)M205消息，并發(fā)送M221消息，包括移交車(chē)載設(shè)備的標(biāo)識(shí)、當(dāng)前消息的MA與最后應(yīng)答消息的MA之間的關(guān)系、行車(chē)許可等重要信息。通過(guò)以上的通信流程，移交RBC掌握接收RBC管轄區(qū)段的線(xiàn)路信息，并將該信息通過(guò)M3行車(chē)許可消息發(fā)送給列車(chē)，使列車(chē)在到達(dá)移交邊界前不減速運(yùn)行。

接收RBC與列車(chē)進(jìn)行通信連接，如10～20步。列車(chē)距邊界應(yīng)答器小于設(shè)定距離后，發(fā)M155通信會(huì)話(huà)開(kāi)始消息嘗試與接收RBC通信，RBC將系統(tǒng)版本號(hào)發(fā)送給列車(chē)，列車(chē)經(jīng)校核確定與自己版本號(hào)相同后與接收RBC正式建立連接；列車(chē)向接收RBC發(fā)送M129、M8消息，包括自己的參考應(yīng)答器、速度、車(chē)載設(shè)備操作模式等信息；RBC接收到數(shù)據(jù)后，經(jīng)計(jì)算得出M3行車(chē)許可消息發(fā)送給列車(chē)；列車(chē)收到M3消息后將其保留并不使用，而是繼續(xù)使用移交RBC發(fā)送的M3行車(chē)許可消息，按CTCS－3級(jí)運(yùn)行。

列車(chē)進(jìn)行移交，如21～31步。當(dāng)列車(chē)最大安全前端通過(guò)邊界應(yīng)答器發(fā)M136位置消息，將自己的位置分別報(bào)告給移交RBC與接收RBC；隨后，移交RBC發(fā)送M203移交通告消息，告知接收RBC“請(qǐng)接管列車(chē)”；接收RBC發(fā)送M205消息進(jìn)行確認(rèn)，并發(fā)送M222消息接管列車(chē)。此時(shí)列車(chē)使用接收RBC的M3行車(chē)許可，并放棄移交RBC提供的行車(chē)許可；當(dāng)列車(chē)最小安全末端通過(guò)邊界應(yīng)答器后，列車(chē)分別向移交與接收RBC發(fā)送M136位置消息報(bào)告自己的位置；移交RBC接收該消息后，向列車(chē)發(fā)送帶有P42會(huì)話(huà)管理信息的M24通用消息，結(jié)束與列車(chē)的通信連接，完成移交流程。

如果移交流程因?yàn)槟承┰虿荒苷＿M(jìn)行，那么移交將被取消，由移交RBC向接收RBC發(fā)送M204移交取消消息。

2.2 列車(chē)無(wú)線(xiàn)超時(shí)后降級(jí)運(yùn)行的流程 （算法）

列車(chē)在進(jìn)入移交區(qū)域后發(fā)生了降級(jí)運(yùn)行，列車(chē)由CTCS－3級(jí)降至CTCS－2級(jí)。為了分析故障現(xiàn)象也要對(duì)降級(jí)運(yùn)行流程 （算法）進(jìn)行分析，如圖2所示。

圖2 列車(chē)無(wú)線(xiàn)超時(shí)后降級(jí)運(yùn)行的流程圖

如果列車(chē)在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)無(wú)法與RBC進(jìn)行消息交互，那么被視為列車(chē)與RBC通信中斷，列車(chē)將發(fā)送帶有P0、P1位置及P4錯(cuò)誤報(bào)告的M136列車(chē)位置消息，其中包括參考應(yīng)答器號(hào)、錯(cuò)誤類(lèi)型等信息，告知RBC列車(chē)終止CTCS－3級(jí)運(yùn)行的位置。隨后向RBC發(fā)送M136消息，告知RBC列車(chē)開(kāi)始按CTCS－2級(jí)運(yùn)行的位置，并終止與RBC通信，RBC也會(huì)刪除無(wú)線(xiàn)超時(shí)列車(chē)的相關(guān)信息，完成降級(jí)流程。

2.3 綜合2種流程 （算法）對(duì)故障進(jìn)行分析

根據(jù)前述2種流程對(duì)RBC4雙系重啟進(jìn)行分析，圖3為移交過(guò)程中發(fā)生列車(chē)無(wú)線(xiàn)超時(shí)后的流程圖。

圖3 移交過(guò)程中發(fā)生列車(chē)無(wú)線(xiàn)超時(shí)后的流程圖

根據(jù)故障再現(xiàn)可知G513次列車(chē)首先進(jìn)入移交流程，如圖3中1～20步，并按照標(biāo)準(zhǔn)程序建立起RBC4與列車(chē)的通信連接，11：55：32時(shí)G513與RBC4建立會(huì)話(huà)，列車(chē)以CTCS－3級(jí)行車(chē)，進(jìn)行到這里RBC的工作都無(wú)異常。隨后列車(chē)與RBC4通信無(wú)線(xiàn)超時(shí)，如圖3中21～22步，進(jìn)入降級(jí)運(yùn)行流程，11：56：04時(shí)列車(chē)對(duì)RBC4發(fā)送 M136列車(chē)CTCS－3級(jí)行車(chē)，其攜帶信息P4。列車(chē)無(wú)線(xiàn)超時(shí)后降級(jí)運(yùn)行，RBC4在完成降級(jí)運(yùn)行流程后會(huì)將G513次列車(chē)的相關(guān)信息刪除，即此時(shí)RBC4中沒(méi)有任何有關(guān)G513次列車(chē)的信息。由于G513次列車(chē)與RBC4通信無(wú)線(xiàn)超時(shí)，正常移交流程將被取消，如圖3中23～28步。此時(shí)，RBC3將向RBC4發(fā)送移交取消消息M204。移交取消消息定義如表1所示。

RBC4收到M204消息后，會(huì)根據(jù)表中 “移交車(chē)載設(shè)備的標(biāo)識(shí)”查詢(xún)G513次列車(chē)，停止移交流程，以結(jié)束移交過(guò)程。但是，在無(wú)線(xiàn)超時(shí)后的降級(jí)流程中，RBC4已經(jīng)將G513次列車(chē)的相關(guān)信息刪除，因此RBC4在執(zhí)行相關(guān)程序時(shí)，無(wú)法找到RBC4的信息，造成列車(chē)誤認(rèn)為自己將關(guān)鍵數(shù)據(jù)丟失，程序失敗，進(jìn)入重啟模式對(duì)現(xiàn)有程序問(wèn)題進(jìn)行修正。因?yàn)镽BC4的主、備系存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)內(nèi)容相同，因此便進(jìn)入了雙系重啟模式，使得其管轄范圍內(nèi)的列車(chē)信息被全部刪除，并降級(jí)運(yùn)行。

表1 消息204：移交取消定義

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)RBC雙系重啟故障分析，找出造成RBC雙系重啟的原因，即在移交過(guò)程中發(fā)生列車(chē)無(wú)線(xiàn)超時(shí)后，RBC刪除列車(chē)相關(guān)信息的時(shí)機(jī)不對(duì)。為了避免這一情況發(fā)生，應(yīng)將 “刪除列車(chē)”的操作移至“取消移交流程”之后進(jìn)行。經(jīng)仔細(xì)研究、討論后，將此問(wèn)題反饋至廠家，廠家通過(guò)調(diào)試程序，解決了RBC雙系重啟的故障。自調(diào)試完成至今，尚未出現(xiàn)RBC雙系重啟故障。

［1］ 李淑英，杜曉鑫，劉丹.京廣高速鐵路無(wú)線(xiàn)閉塞中心故障處理流程［J］.高速鐵路技術(shù)，2013（4）：52.

［2］ 郭媛忠.京廣高鐵一起停車(chē)故障分析［J］.鐵道通信信號(hào)，2013（10）：34.