大西高鐵CTCS—3列控系統(tǒng)無線超時分析

張英英

摘 要：對大西高鐵綜合試驗(yàn)區(qū)段CTCS-3級列控系統(tǒng)工作原理、各部分組成著手，對無線超時可能原因進(jìn)行分析，并通過實(shí)際案例進(jìn)行說明。

關(guān)鍵詞：移動通信；列控系統(tǒng)；無線閉塞中心；無線超時

CTCS-3級列車控制系統(tǒng)通過GSM-R網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)車與地信息雙向傳輸，其無線閉塞中心（RBC），將機(jī)車行駛區(qū)間的軌道電路狀況、聯(lián)鎖進(jìn)路等信息，生成相應(yīng)的行車許可、線路狀態(tài)參數(shù)、臨時限速數(shù)值等信息傳送給列車；車載設(shè)備根據(jù)這些信息控制列車速度，滿足動車組運(yùn)行速度為350km/h和兩車之間的追蹤間隔最小3min的安全運(yùn)行。

1 大西高鐵綜合試驗(yàn)區(qū)段

大西高鐵北段原平西至陽曲西為綜合試驗(yàn)區(qū)段，線路長86.66km，列車最高速度350km/h，采用CTCS-3級列控系統(tǒng)，無線場強(qiáng)覆蓋為單網(wǎng)交織覆蓋，行車指揮系統(tǒng)為調(diào)度集中控制CTC。由于是在CTCS-2級列控系統(tǒng)上構(gòu)成CTCS-3級列控系統(tǒng)，地面需增加信號專業(yè)管轄的無線閉塞中心RBC設(shè)備，車載設(shè)備增加鐵路無線通信系統(tǒng)的無線電臺和接收信息模塊，實(shí)現(xiàn)GSM-R雙向信息傳輸。

試驗(yàn)段有隧道11處，5km以上隧道2處，隧道外場強(qiáng)覆蓋為直放站加天線方式，隧道內(nèi)覆蓋為直放站加漏泄電纜方式。近端機(jī)數(shù)量15套，遠(yuǎn)端機(jī)數(shù)量40套，直放站天線有13個，漏纜長度22km。在忻州西站設(shè)置3套地面無線閉塞中心，其中，RBC1為和利時公司RBC-HS，管轄原平西站至1號中繼站；RBC2為和利時RBC-2-HS，管轄陽曲西站；RBC3為通號RBC-TH，管轄忻州西站至2號中繼站。

2 列控信息傳輸原理

列控傳輸包括：無線閉塞中心（RBC）、GSM-R網(wǎng)絡(luò)和OBC（車載設(shè)備）三部分，連接如圖1所示。

RBC將列車行駛許可、列車行駛線路參數(shù)、臨時限速數(shù)值，通過ISDN服務(wù)器的PRI接口接入GSM-R網(wǎng)絡(luò)，傳給車載設(shè)備；RBC也通過GSM-R接受車載設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)。

OBC即車載設(shè)備，通過MT（車載設(shè)備接口），利用RS422接口接入GSM-R網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車與地的雙向無線通信，監(jiān)控列車的安全運(yùn)行。

應(yīng)答器向車載設(shè)備傳輸定位和等級轉(zhuǎn)換信息，向車載設(shè)備傳送臨時限速和線路參數(shù)，軌道電路實(shí)現(xiàn)列車占用檢查和發(fā)送閉塞分區(qū)空閑信息，來滿足后備系統(tǒng)的需要。

當(dāng)列車前端通過地面所設(shè)預(yù)告應(yīng)答器時，車載設(shè)備立即向RBC報(bào)告所處位置，RBC通過判斷分析向車載設(shè)備及時提供行車許可和轉(zhuǎn)換命令。當(dāng)列車前端通過分界點(diǎn)所在切換應(yīng)答器后，車載設(shè)備開始啟用CTCS-3級列控方式。當(dāng)無線閉塞中心（RBC）設(shè)備故障或無線通信發(fā)生故障時，車載設(shè)備會自動降為CTCS-2級。當(dāng)車以CTCS-2列控方式運(yùn)行至出站應(yīng)答器時，車載設(shè)備會重新呼叫RBC，與RBC呼叫成功后，重新轉(zhuǎn)回CTCS-3等級列控運(yùn)行。

3 無線超時問題處理

3.1 原因分析

CTCS-3“無線超時”，是指RBC和列車無法正常通信時間超過T_NVCONTACT參數(shù)的設(shè)定值。天饋線故障、車載移動電臺與車載的通用加密單元連接故障、車載移動電臺故障或性能不好，都會導(dǎo)致接收信號質(zhì)量差、車載自動保護(hù)系統(tǒng)ATP發(fā)生死機(jī)、OBC軟件故障等。超時原因可分為RBC側(cè)、OBC側(cè)或GSM-R網(wǎng)絡(luò)側(cè)故障。

①RBC側(cè)。RBC與CTC聯(lián)鎖之間的連接存在虛接或中斷、RBC軟件系統(tǒng)出現(xiàn)故障、RBC與移動交換中心MSC之間的2Mb/s傳輸鏈路出現(xiàn)中斷或存有誤碼現(xiàn)象。

②OBC側(cè)。天饋線存在故障、車載移動電臺與車載的通用加密單元連接故障、車載移動電臺本身故障或性能不好導(dǎo)致接收信號質(zhì)量差、車載自動保護(hù)系統(tǒng)ATP發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象、OBC軟件故障等。

③網(wǎng)絡(luò)側(cè)。傳輸系統(tǒng)設(shè)備硬件故障、傳輸2Mb/s鏈路連接故障、傳輸系統(tǒng)中斷造RBC與MSC通信中斷、GSM-R無線覆蓋設(shè)計(jì)不合理、無線信號質(zhì)量差等。

3.2 查找無線超時原因方法

首先，通過網(wǎng)管查詢PRI接口相關(guān)數(shù)據(jù)，定位故障產(chǎn)生的準(zhǔn)確時間、地理位置及RBC所在區(qū)域，分析中斷前數(shù)據(jù)流程是否存在異常及信令拆鏈過程。其次，查詢A接口的相關(guān)數(shù)據(jù)，查詢異常中斷模塊的全部切換情況，分析中斷時的信令拆鏈過程。最后，查詢Abis接口相關(guān)數(shù)據(jù)，定位網(wǎng)絡(luò)位置，記錄中斷前是否有切換失敗情況發(fā)生，分析中斷前的測量報(bào)告數(shù)據(jù)和信令拆鏈過程。綜合分析以上三接口數(shù)據(jù)，以時間為基準(zhǔn)，得出無線超時原因。通過具體原因作出相應(yīng)的處理措施。

3.3 案例分析

大西高鐵綜合試驗(yàn)段在動態(tài)驗(yàn)收完后，出現(xiàn)過2次C3降級。

案例1

2015年7月17日12：12：29于忻州西站（K199+160）發(fā)生C3降級。

首先，通過接口監(jiān)測跟蹤ATP終端占用網(wǎng)絡(luò)電平質(zhì)量均正常。同時觀察測量報(bào)告報(bào)表觀察，網(wǎng)絡(luò)電平質(zhì)量也正常。通過信令分析，本次呼叫拆線屬于正常拆線，同時拆線發(fā)起者為MT終端。從Abis接口信令截圖來看，這是一次IMSI重新附著過程，最終從現(xiàn)場反饋信息得知是司機(jī)重啟終端所致。

案例2

2015年8月11日10：34于陽曲西和忻州西間（K228+658）發(fā)生C3降級。

首先，通過接口監(jiān)測跟蹤14982774908的ATP終端占用網(wǎng)絡(luò)電平質(zhì)量均正常。同時觀察測量報(bào)告報(bào)表觀察，網(wǎng)絡(luò)電平質(zhì)量均正常。其次，通過信令分析，10：34：08呼叫拆線屬于正常拆線，同時拆線發(fā)起者為RBC。10：34：33呼叫拆線屬于正常拆線，拆線發(fā)起者仍為RBC。

通過PRI接口分析：在10：32：18終端OBC向RBC3（92270103）發(fā)送通信會話開始消息155包（K236+154） ，10：32：21終端OBC向RBC發(fā)送通信會話已建立消息159包（K236+154），10：34：08 RBC向OBC發(fā)送拆線消息（K230+165），10：34：16 OBC與RBC3（92270103）建立連接（K229+482），10：34：29終端OBC向RBC發(fā)送通信會話結(jié)束消息156包（K228+658），10：34：33 RBC向OBC發(fā)送拆線消息（K228+658），10：34：26終端OBC向RBC發(fā)送握手消息136包，10：34：29終端OBC向RBC發(fā)送確認(rèn)消息146包，從此判斷OBC與RBC間業(yè)務(wù)交互正常，RBC發(fā)起拆線。

RBC轉(zhuǎn)換正常流程應(yīng)為在RBC分界點(diǎn)前14982774908起呼RBC3建立連接，RBC分界點(diǎn)后14982774880呼叫RBC2結(jié)束，轉(zhuǎn)為使用RBC3，但由于RBC3與14982774908 ATP拆線導(dǎo)致降級。綜上分析結(jié)果：此次C3降級是由于RBC轉(zhuǎn)換引起。

通過幾個月的試驗(yàn)車測試數(shù)據(jù)來看，CTCS3無線超時導(dǎo)致降級的原因大致分為三類：第一是在試驗(yàn)初期GSM-R小區(qū)切換不成功引起較多，第二是在無線通信網(wǎng)絡(luò)整改后RBC內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接或RBC切換不成功引起較多。第三是車載系統(tǒng)各部分連接松動或司機(jī)操作不當(dāng)引起較多。目前降級逐步減少，整體列控系統(tǒng)已比較完善。

4 結(jié)束語

目前，大西高鐵綜合試驗(yàn)段已經(jīng)開通，在實(shí)際運(yùn)用過程中，需要深入了解CTCS-3系統(tǒng)各部分的工作原理，分析故障案例，不斷學(xué)習(xí)、積累經(jīng)驗(yàn)，才能運(yùn)營維護(hù)好設(shè)備，才能為運(yùn)輸安全提供有力保障。

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