有源應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文故障分析與改進(jìn)建議

張 華 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海高鐵維修段

1 概述

列控中心是我國(guó)CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)地面設(shè)備的核心設(shè)備，應(yīng)答器是列控系統(tǒng)地面設(shè)備的重要組成部分。應(yīng)答器分為無(wú)源應(yīng)答器和有源應(yīng)答器。無(wú)源應(yīng)答器和有源應(yīng)答器外觀相同，但是無(wú)源應(yīng)答器向列車(chē)傳送的是自身預(yù)存的固定信息，而有源應(yīng)答器則是通過(guò)與地面電子單元（LEU）連接，向列車(chē)發(fā)送實(shí)時(shí)可變信息。當(dāng)采用C2模式運(yùn)行的列車(chē)通過(guò)有源應(yīng)答器且車(chē)載設(shè)備收到有源應(yīng)答器默認(rèn)報(bào)文時(shí)，將會(huì)采取異常制動(dòng)，影響列車(chē)的正常運(yùn)行。

2 應(yīng)答器地面設(shè)備組成和原理

應(yīng)答器地面設(shè)備主要包括應(yīng)答器、LEU、電纜檢測(cè)盒（ECI）、防雷單元和傳輸電纜，如圖1。

列控中心（TCC）根據(jù)車(chē)站聯(lián)鎖排列的進(jìn)路、臨時(shí)服務(wù)器或者CTC/TDCS下達(dá)的臨時(shí)限速命令，生成實(shí)時(shí)變化的報(bào)文傳送給LEU。LEU不間斷地接收來(lái)自TCC的報(bào)文，并將其連續(xù)不斷地向有源應(yīng)答器發(fā)送。有源應(yīng)答器通過(guò)電纜與LEU相連，進(jìn)行信息傳輸；同時(shí)通過(guò)無(wú)線接口向列車(chē)車(chē)載設(shè)備發(fā)送來(lái)自LEU的報(bào)文。

圖1 應(yīng)答器地面設(shè)備

3 有源應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文原因

應(yīng)答器以報(bào)文形式發(fā)送信息，其中報(bào)文幀頭中含有一個(gè)8位變量M_MCOUNT，也就是報(bào)文計(jì)數(shù)器。當(dāng)有源應(yīng)答器M_MCOUNT為255時(shí)，說(shuō)明有源應(yīng)答器發(fā)送的報(bào)文為正常報(bào)文；當(dāng)有源應(yīng)答器M_MCOUNT為252時(shí)，說(shuō)明有源應(yīng)答器發(fā)送的報(bào)文為默認(rèn)報(bào)文。

通過(guò)對(duì)有源應(yīng)答器報(bào)文進(jìn)行解析，得到M_MCOUNT，就能判斷應(yīng)答器地面設(shè)備是否存在異常。

有源應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文有多種原因。通常原因有以下幾種：

3.1 LEU故障

列控中心通過(guò)LEU通信接口板（CI-TIU）與LEU進(jìn)行通信。通信板接收來(lái)自列控中心主機(jī)的應(yīng)答器用戶(hù)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)編碼成應(yīng)答器報(bào)文后向LEU發(fā)送，LEU連續(xù)不斷將該報(bào)文發(fā)送給有源應(yīng)答器，同時(shí)LEU將傳輸通道和有源應(yīng)答器的狀態(tài)（過(guò)車(chē)信息）反饋給列控中心。

當(dāng)列控中心和LEU通信發(fā)生中斷時(shí)，LEU將發(fā)送LEU默認(rèn)報(bào)文（報(bào)文計(jì)數(shù)器M_MCOUNT為253）給有源應(yīng)答器，相應(yīng)的有源應(yīng)答器向列車(chē)車(chē)載設(shè)備發(fā)送LEU默認(rèn)報(bào)文。當(dāng)LEU或LEU與有源應(yīng)答器傳輸通道故障時(shí)，有源應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文。

LEU故障可以通過(guò)列控維護(hù)終端來(lái)判別。當(dāng)LEU故障時(shí)，在列控維護(hù)終端工況圖上，LEU與CI-TIU板連接線為紅色，與LEU切換單元連接線為灰色并顯示無(wú)配置，同時(shí)顯示倒向正常工作的LEU。

LEU是冗余工作的。當(dāng)冗余工作的兩臺(tái)LEU中任意一臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)LEU切換單元，可以將有源應(yīng)答器的輸出全部切換到另一臺(tái)正常的LEU，保證信息的正常傳輸。也就是當(dāng)互為冗余的兩臺(tái)LEU，如果一臺(tái)發(fā)生故障，不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的正常工作。但是，有源應(yīng)答器仍有可能發(fā)送默認(rèn)報(bào)文。2017年2月18日蘇州城際場(chǎng)有一臺(tái)LEU發(fā)生故障，在LEU切換單元切換至另一臺(tái)正常工作的LEU時(shí)，線路上正好有列車(chē)經(jīng)過(guò)某有源應(yīng)答器，列車(chē)車(chē)載設(shè)備收到了該有源應(yīng)答器的默認(rèn)報(bào)文，由于該車(chē)以C2模式運(yùn)行，最終導(dǎo)致該車(chē)目視行車(chē)至下個(gè)有源應(yīng)答器。同理，當(dāng)互為冗余的兩臺(tái)LEU，其中一臺(tái)發(fā)生故障，并且是時(shí)好時(shí)壞的情況，在LEU不良時(shí)將倒向正常工作的LEU，而在該LEU正常時(shí)，該LEU將恢復(fù)工作，此時(shí)將導(dǎo)致LEU切換單元多次倒切，極有可能使有源應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文，影響C2模式運(yùn)行的列車(chē)。所以在互為冗余的兩臺(tái)LEU其中一臺(tái)發(fā)生不良時(shí)，可以臨時(shí)關(guān)閉不良那臺(tái)LEU，防止不良的LEU時(shí)好時(shí)壞，切換單元來(lái)回倒切。

3.2 應(yīng)答器通道故障

應(yīng)答器通道故障是應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文常見(jiàn)的故障。LEU與有源應(yīng)答器之間通道主要包括LEU機(jī)柜至防雷分線柜的室內(nèi)專(zhuān)用電纜、分線柜至室外終端盒的干線電纜和應(yīng)答器尾纜。通道只要存在短路或者開(kāi)路，均會(huì)導(dǎo)致有源應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文。

具體是哪部分的通道故障，可以通過(guò)電壓測(cè)量法來(lái)判斷。LEU至有源應(yīng)答器之間傳送的是564.48 kbit/s的基帶差分兩相調(diào)制信號(hào)DBPL和8.8 kHz的正弦波疊加在一起的信號(hào)，其頻率超出了普通萬(wàn)用表的正常測(cè)試范圍，除非利用寬頻真有效值變換的萬(wàn)用表測(cè)試。不過(guò)，普通萬(wàn)用表測(cè)試值對(duì)于故障處理還是具有一定參考價(jià)值的。通過(guò)實(shí)測(cè)，在TCC正常工作下，用普通萬(wàn)用表測(cè)試室內(nèi)分線盤(pán)或者LEU輸出電壓約為4.8 V，室外分線盤(pán)電壓約為3 V。

3.3 應(yīng)答器故障

應(yīng)答器故障也會(huì)導(dǎo)致有源應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文。2018年5月11日昆山南站列車(chē)經(jīng)過(guò)BSF有源應(yīng)答器時(shí)，列車(chē)車(chē)載設(shè)備收到默認(rèn)報(bào)文。當(dāng)晚天窗檢查判斷為應(yīng)答器尾纜或者應(yīng)答器故障，在更換應(yīng)答器尾纜后，用報(bào)文讀取工具讀取應(yīng)答器報(bào)文仍為默認(rèn)報(bào)文，隨后更換應(yīng)答器后報(bào)文恢復(fù)正常。

除了上述三種原因外，ECI或防雷單元不良時(shí)，也有可能導(dǎo)致有源應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文，但ECI或防雷單元故障幾率較低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，最近三年內(nèi)我段未有因ECI或防雷單元不良導(dǎo)致有源應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文情況。

4 有源應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文處理

有源應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文最直接的是列控設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（DMS）彈出報(bào)文計(jì)數(shù)器為252的報(bào)警。同時(shí)，列控維護(hù)終端也會(huì)彈出相關(guān)報(bào)警窗口。我們可以通過(guò)列控維護(hù)終端工況圖來(lái)判斷是否為L(zhǎng)EU故障或者通道故障及應(yīng)答器故障。當(dāng)工況圖中LEU與CI-TIU板連接線為紅色，與LEU切換單元連接線為灰色并顯示無(wú)配置，同時(shí)顯示倒向正常工作的LEU時(shí)，則基本為L(zhǎng)EU故障。當(dāng)工況圖中LEU至LEU切換單元有線顯示紅色并顯示故障，窗口報(bào)警信息為L(zhǎng)EU端口報(bào)警，此時(shí)為通道故障或應(yīng)答器故障。通常為應(yīng)答器尾纜或者應(yīng)答器故障。此時(shí)我們可以先測(cè)試室內(nèi)分線盤(pán)電壓來(lái)判斷是室內(nèi)故障還是室外故障。如果室內(nèi)分線盤(pán)電壓符合4.8 V，則故障在室外；反之則在室內(nèi)。進(jìn)而根據(jù)LEU和有源應(yīng)答器室內(nèi)外的連接，逐步查找故障點(diǎn)。

查至應(yīng)答器尾纜和應(yīng)答器究竟是哪個(gè)故障時(shí)，可以更換應(yīng)答器尾纜，測(cè)試應(yīng)答器報(bào)文方法來(lái)判斷。如果更換應(yīng)答器尾纜后讀到應(yīng)答器報(bào)文為正常報(bào)文，則為尾纜問(wèn)題，否則為應(yīng)答器故障，需更換故障應(yīng)答器。

5 改進(jìn)建議

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)有源應(yīng)答器默認(rèn)報(bào)文故障處理，提出以下建議來(lái)更好的處理及預(yù)防有源應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文故障。

（1）微機(jī)監(jiān)測(cè)加入采集室內(nèi)分線盤(pán)及室外分線盤(pán)電壓。加入對(duì)分線盤(pán)電壓采集能夠在故障的時(shí)候更好判斷故障在室內(nèi)還是室外。

（2）微機(jī)監(jiān)測(cè)加入ECI指示燈采集。ECI用于檢測(cè)信號(hào)傳輸通道狀態(tài)，包括通道短路和開(kāi)路狀態(tài)。ECI以指示燈亮和滅直觀的表示通道正常、通道短路或者通道開(kāi)路。增加ECI指示燈采集能更好判斷通道狀態(tài)。

（3）冬季適量加大對(duì)軌旁設(shè)備的巡檢。冬季北方雨雪天氣較多，來(lái)自北方列車(chē)有可能攜帶冰雪，列車(chē)開(kāi)至南方，列車(chē)上的冰雪融化掉落，容易砸傷軌旁設(shè)備，包括應(yīng)答器和其尾纜。對(duì)軌旁設(shè)備的巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)更換被砸傷的設(shè)備，保證設(shè)備正常運(yùn)行。

（4）互為冗余的兩臺(tái)LEU，當(dāng)其中一臺(tái)發(fā)生不良時(shí)，可臨時(shí)關(guān)閉不良那臺(tái)LEU，防止其未徹底不工作導(dǎo)致LEU切換單元多次倒切，有源應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文。

6 結(jié)束語(yǔ)

有源應(yīng)答器發(fā)送默認(rèn)報(bào)文是常見(jiàn)的故障之一，通過(guò)有源應(yīng)答器組成及原理，分析故障原因，針對(duì)性快速處理故障，同時(shí)提出優(yōu)化建議，提升設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量，保證列車(chē)的正常運(yùn)行。