CTCS3-300T列控車載應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)故障分析及處理建議

呂巖琪

（北京鐵路信號有限公司，北京 102613）

1 概述

CTCS3-300T 列控車載ATP 系統(tǒng)是基于地面數(shù)據(jù)和列車特性，用于防止列車超速、保證列車運行安全的信號設(shè)備，目前該設(shè)備已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)多條高速鐵路客運專線。應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)是該系統(tǒng)的重要組成部分，負責(zé)從地面應(yīng)答器獲取報文，并進行校驗、解碼，然后發(fā)送給車載主機，由車載主機進行處理，保證列車安全運行。然而時常因為應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)故障使運營列車觸發(fā)制動甚至緊急停車，影響運營效率。因此一旦發(fā)生應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)故障，快速進行故障排查、定位、分析和處理，對于保障鐵路實際運營效率具有重要的意義。

2 應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)構(gòu)成及相關(guān)測試

2.1 應(yīng)答器系統(tǒng)構(gòu)成及原理

應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)由應(yīng)答器傳輸模塊(BTM)、車載天線(CAU)和D 接口電纜組成，屬于點式傳輸系統(tǒng)，以安全方式從軌旁應(yīng)答器獲取數(shù)據(jù)向車載主機傳輸。其原理是BTM 單元產(chǎn)生一個27 MHz 的射頻載波，CAU 通過D 電纜接收能量載波。當CAU通過應(yīng)答器時，產(chǎn)生一個垂直方向的27 MHz 能量載波磁場，在應(yīng)答器上感應(yīng)一個電壓，達到磁耦合，使應(yīng)答器獲得能量發(fā)送報文信息。CAU 接收應(yīng)答器產(chǎn)生的1 023 位報文，通過D 電纜將接收到的報文傳送給BTM。BTM 接收和分析應(yīng)答器報文，并進行校驗解碼轉(zhuǎn)化為830 位的有效消息，然后通過車載總線報告給主機單元，如圖1 所示。

圖1 應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)工作原理框Fig.1 Block diagram of the principle of operation of balise transmission system

2.2 應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)相關(guān)測試

為保證應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)的可靠運行，從上電啟動到正常運行，BTM 完成完整性測試和初始化子模塊，還要完成例行測試，在運行期間連續(xù)地進行應(yīng)答器檢測功能的自檢。相關(guān)的功能測試是由BTM 通過D 電纜對CAU 發(fā)出測試請求，CAU 接收測試請求后，對能量載波的磁場強度和信號調(diào)制深度進行檢測，并向BTM 發(fā)送測試響應(yīng)信號、功率感應(yīng)信號，同時對傳輸系統(tǒng)的功能檢測。BTM 依據(jù)CAU 動態(tài)功率感應(yīng)，實時動態(tài)地調(diào)整輸出信號的幅度，保證輸出能量磁場維持在一個正確的等級上，確保應(yīng)答器信息的有效獲取。系統(tǒng)進行周期性測試，如果測試不滿足要求，則判定應(yīng)答器傳輸設(shè)備不安全，導(dǎo)向安全側(cè)，并報告給車載ATP，進入安全模式。應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)功能特性的測試主要分為以下階段。

2.2.1 配置和啟機測試（Set-up and Start-up Tests）

系統(tǒng)上電后，自動對各子模塊進行配置和讀取產(chǎn)品代碼、版本，完成系統(tǒng)功能自檢，并檢測各單元模塊工作狀態(tài)，該過程大約需要30 s。

2.2.2 例行測試（Routine Tests）

例行測試是系統(tǒng)功能測試中檢測項目最多、最全的，在靜態(tài)條件下后臺完成，主要用于驗證應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)的安全性能，執(zhí)行時間大概需要30 s。執(zhí)行此項測試時，CAU 下應(yīng)避開應(yīng)答器和其他金屬物質(zhì)，應(yīng)答器和金屬物質(zhì)的存在以及電磁干擾等都可能導(dǎo)致例行測試失敗。

2.2.3 運行測試（Run-time Tests）

系統(tǒng)運行期間，在后臺連續(xù)進行應(yīng)答器檢測功能的自檢，目的是檢測信號通道正常完好，確保應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)可以給地面應(yīng)答器傳送足夠的能量，并能夠檢測到應(yīng)答器的響應(yīng)。

3 應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)典型故障分析及處理建議

在應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)故障分析時，可通過下載分析LOG 日志的方式來進行，通常的日志文件包含ATPCU AELog、SDP AELog、C2CU AELog和JRU 記錄數(shù)據(jù)，應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)相關(guān)的故障在SDP AELog 中都可以找到相應(yīng)的故障代碼，再結(jié)合ATPCU AELog、C2CU AELog 相關(guān)故障語句以及JRU 記錄的行車數(shù)據(jù)，從而判斷故障類型和定位故障設(shè)備。以下總結(jié)幾種典型故障發(fā)生的原因、故障特點、Log 日志中故障代碼以及處理建議。

3.1 運行時BSA故障

Balise Service Available（BSA）是應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)的可用性，相當于1 個故障信號。當應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)發(fā)生此類故障或錯誤時，BTM 就會向ATP報告BSA 故障，Log 日志中會記錄相關(guān)故障語句。

1）發(fā)生運行BSA 故障的主要原因為運行時測試失敗，故障特點為列車有速度時報BSA 故障，導(dǎo)致ATP 死機停車，ATPCU AELog 中會報“BSA Temporary Error,active BTM1”；臨時BSA 導(dǎo)致的停車故障基本可以確定為硬件問題，CAU 和D 電纜可能性較大，BTM 單元也有一定可能性，現(xiàn)場可通過校驗結(jié)果判斷故障設(shè)備。

2）SDP AELog 運行時臨時BSA 故障代碼：BT 12XXXX；運行時永久BSA 故障代碼：BT 15XXXX（X 為任意字符）。

3.2 啟機BSA故障

1）主要原因為BTM 啟機測試失敗，故障特點為發(fā)生在ATP 啟機時導(dǎo)致死機，ATPCU 的Log中會出現(xiàn)如“BSA Permanent Eeeoe”“Protocol version misn”協(xié)議版本錯誤的記錄。該問題軟件可能性相對較大，發(fā)生此故障時建議執(zhí)行多次校驗。若校驗正常，可繼續(xù)觀察，若校驗失敗，則優(yōu)先更換BTM。

2）SDP AELog 中啟機永久BSA 故障代碼：BT 0AXXXX（X 為任意字符）。

3.3 BTM端口無效

1）主要原因為ATP 在運行過程中檢測到BTM在MVB 總線上失去響應(yīng)，故障特點是觸發(fā)ATP 死機，運行時導(dǎo)致停車，ATPCU AELog 中報“Balise Port# invalid”(# 為1、2、3、4) 或“StatusPort invalid in BTM*”(*為1、2)；若發(fā)生在檢修庫內(nèi)，建議執(zhí)行10 次校驗，若校驗正常，可繼續(xù)觀察；若發(fā)生在運行過程中，建議執(zhí)行10 次校驗，若校驗正常且首次發(fā)生，可繼續(xù)觀察，若重復(fù)發(fā)生，建議優(yōu)先更換BTM 單元。

2）SDP AELog 中故障代碼：BTM1 Status message not valid。

3.4 BTM單元與SDP單元間建立失敗

1）主要原因為BTM 單元與SDP 單元間MVB總線連接建立失敗，故障特點是故障發(fā)生后重啟ATP 后基本可恢復(fù)。該問題軟件可能性相對較大，發(fā)生后建議統(tǒng)一執(zhí)行多次校驗。若校驗正常，可繼續(xù)觀察。若校驗失敗，則優(yōu)先更換BTM。

2）發(fā)生此故障時，ATPCU AELog 中會報告“StatusPort invalid in BTM1”。

3.5 校驗超時

1）主要原因為BTM 多次例行測試失敗或長時間未進行成功例行測試，故障特點為DMI 會報“BTM 測試將于 xx 小時后超時”或“BTM 測試超時”的告警文本，ATPCU AELog 中報“BTM Transmission Test failed after XX hours”（X 為數(shù)字，某某小時）、“BSA TestInProgress”。發(fā)生此類故障時，首先確認CAU 下方無金屬物，關(guān)閉駕駛室后重新啟動ATP，并重新激活駕駛室。如果仍然提示測試超時或測試超時前曾經(jīng)發(fā)生過BSA、端口無效等應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)相關(guān)故障，則需要手動校驗不少于10 次例行測試。若例行測試結(jié)果不穩(wěn)定有不通過現(xiàn)象，則需要根據(jù)校驗側(cè)結(jié)果逐步更換相關(guān)子模塊解決；如果多次重啟ATP 和激活駕駛室都正常，且無其他應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)相關(guān)故障發(fā)生，則繼續(xù)觀察后續(xù)運行情況，不需要重新校驗。

2）SDP AELog 中對應(yīng)故障代碼：BT 26XXXX（X 為任意字符）。

3.6 全零應(yīng)答器

是指BTM 無法在接收到的信號中正確解析出報文，故障特點是DMI 會報“應(yīng)答器報文錯誤”；發(fā)生此類故障可根據(jù)ATPCU AELog 中記錄的故障類型以及對應(yīng)的SDP AELog 中故障代碼確定故障設(shè)備為BTM/CAU/D 電纜，若未報應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)相關(guān)故障類型及代碼，這種情況下懷疑可能受到外界瞬時干擾導(dǎo)致BTM 收到應(yīng)答器異常報文，可進行多次校驗，校驗正常，可繼續(xù)觀察。

3.7 其他故障

對于部分無法直接判斷應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)中哪個子模塊故障時，必須校驗BTM，通過校驗結(jié)果和例行測試（Routine test）記錄來確定故障設(shè)備，Test Summary 為測試總結(jié)。以下為典型的測試故障記錄。

1) Amplitude trans 錯誤：為BTM 故障。如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Amplitude trans=testFailedA

2) Mode test 錯誤：為BTM 故障。例如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Mode test=testFailedA

3) Rx Decoding Test 錯誤：為BTM 故障。如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Rx Decoding Test=testFailedA

4) Maximum telepower FieldS A/D 錯誤：為BTM 故障。例如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Maximum telepower FieldS A/D=testFailedA

5) Minimum telepower 錯誤：

Minimum telepower 測試分為A、B 2 個測試序列，每個序列分為3 種模式：tog、ntog、cw，每種模式又由2 種頻率組成：High、Low。此類故障可能為CAU 或者BTM 的TX 板故障，以CAU 故障的可能性較大。

例1：Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Minimum telepower Low tog=testFailedA

Minimum telepower Low ntog=testFailedA

例2：Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Minimum telepower Low tog=testFailedA

Minimum telepower Low ntog=testFailedA

Minimum telepower Low cw=testFailedA

例3：Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Minimum telepower High ntog=testFailedA

對于通過Routine test 記錄也無法判斷的故障，可以使用排除法來確定。首先用一個新的CAU 和D電纜與故障系BTM 相接，然后校驗。若校驗不通過，基本可以判斷為BTM 故障。若多次通過，可以判斷故障發(fā)生在CAU 和D 電纜之間，這時需要斷開D 電纜兩端的連接插頭，分別在兩端測量導(dǎo)通確認是否存在混線、斷線問題，以及在靜態(tài)和動態(tài)下分別測量D 電纜的電阻是否符合要求，并且檢查防水、固定情況，檢查插頭內(nèi)部鍍金層是否磨損氧化，若一切都正?？梢源_定為CAU 故障。

4 結(jié)束語

由于應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)子模塊較多，發(fā)生相關(guān)故障的原因比較復(fù)雜，可能由于系統(tǒng)自身任一子模塊硬件或軟件原因?qū)е?，也可能是外界干擾或者執(zhí)行相關(guān)功能測試時條件不滿足導(dǎo)致。一旦發(fā)生故障，應(yīng)清楚記錄發(fā)生故障的現(xiàn)象，并及時下載AElog 數(shù)據(jù)，通過故障現(xiàn)象查找典型故障代碼，再結(jié)合系統(tǒng)中各子模塊的關(guān)聯(lián)，以及相關(guān)測試的工作過程，快速的分析故障原因和定位故障件，對于提高運營維護效率具有一定的幫助。