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列控系统无线链接超时问题分析及解决建议
发布时间:2018-12-03        浏览次数:22        返回列表

蒋铮

摘  要:该文以CTCS-3级列控系统无线通信原理为切入点,通过对无线链接超时问题的原因解析,梳理分析方法,总结该问题常见的几种情况,并提出相应的处理方法及建议,为预防无线链接超时问题和设备维护方面提供技术参考。

关键词:CTCS3级列控系统  无线链接超时  车载设备  GSM-R

中图分类号:U284   文献标识码:A            文章编号:1672-3791(2019)05(c)-0019-02

我国高速铁路实际运营中,“无线链接超时”问题发生较为普遍,该问题也成为影响动车组运行效率的原因之一。当列控系统发生该问题后,作为控车设备的ATP装置将输出制动信号,在条件许可情况下,将动车组降为CTCS-2等级运行。

1  CTCS-3级列控系统无线超时问题概述

CTCS-3列控系统是在CTCS-2级轨道传输信息的基础上应用无线传输技术,在地面部分增加RBC设备和通信基站,车载部分增加GSM-R电台和信息接收模块,实现车载与地面无线数据通信的列车运行控制系统。

1.1 CTCS-3级列控系统车地通信原理

在CTCS-3级列控系统中列车与地面之间的通信过程是:地面的无线闭塞中心RBC通过无线网络与动车组车载的ATP设备相互传输数据,ATP无线通信单元(GSM-R模块)负责接收和传输车载安全计算机的相关数据,从而实现高铁线路上的各种信息和指令传输。

1.2 无线链接超时问题的产生

“无线链接超时”在列控系统中是指在CTCS-3等级下,列车与地面之间的信息传输超过系统规定的应答时间,有3种情况可列为无线超时的定义范围:一是列车的车载设备在应答时间内未收到任何来自地面RBC的应用层消息;二是地面RBC在应答时间内未收到任何来自车载设备的应用层消息而主动挂断;三是通信网络中移动交换中心MSC由于网络质量问题引起的数据信息拆链。以上情况发生后,列控设备均判断为无线链接超时。

2  无线链接超时问题的分析

无线超时问题在高速铁路的运用中较为高发,研究对该问题的分析方法尤为重要。

2.1 分析无线链接超时主要步骤

通过梳理无线链接超时问题的过程,总结出主要分析步骤。

(1)确定故障发生点以及发生在哪个通信过程;(2)查看MT在G网下的覆盖电平和质量;(3)查看每个接口的记录数据,按时间轴顺序排列;(4)确定MT与G网之间的信令交互情况;(5)确定MT与RBC之间的列控数据传输情况;(6)分析越区切换过程及其前后的数据传输过程(包括丢帧的重发过程);(7)综合上述数据分析,得出问题结论。

2.2 分析无线链接超时所需的数据

要分析清楚引发无线链接超时的具体原因,必须要先分析在该问题发生前后以下几个方面的数据:(1)MT当前所在G网小区的覆盖电平和通信质量数据;(2)MT与G网的信令交互数据;(3)MT与RBC的列控交互数据;(4)设备自身的工作数据。以上数据汇总后,通过综合分析,可以定位引起无线链接超时问题的原因点。

2.3 分析所需数据的来源

结合CTCS-3级列车控制系统的组成和无线通信的原理,分析无线链接超时问题需要三大类数据:车载设备数据、GSM-R网络监测数据、RBC数据。

车载设备数据来源于车载安全计算机记录的数据和JRU数据。GSM-R网络监测数据来源于三接口数据(Abis接口、A接口和Pri接口)。RBC数据来源于无线闭塞中心服务器记录的数据。

目前在无线链接超时问题分析中,以网络三接口数据最为重要,因为它包含了CTCS-3级系统无线通信过程中各方面的信令数据和网络环境监测数据。从三接口数据中可分析出信息传输在哪个环节出现问题,并通过相关联的设备,可进一步分析无线链接超时的具体原因。

3  无线链接超时各类原因解析

无线链接超时问题的分析是一个系统庞大的信息分析梳理过程,涉及很多专业领域,下面通过几类诱发原因,对无线链接超时问题的分析过程进行说明。

3.1 车载MT电台故障

这类故障表现特征为:列车经过每个RBC移交区时,均发生无线链接超时,属车载设备故障。每套车载设备有两个MT电台,每个电台利用GSM-R网络与RBC进行数据传输。该类故障一般是一个电台正常,另一个故障,因此通过RBC移交区时,单个电台无法移交,导致无线链接超时。

3.2 GSM-R網络干扰

这类故障表现特征为:突发性,即动车组在运行中突然发生无线链接超时,而在后续运行中又恢复C3级控车模式。

有些固定地点经常发生无线链接超时,若发现附近存在信号干扰源并排除后,该地点的无线链接超时发生率大幅降低。这类场景重点关注通信网络的外界干扰。

3.3 地面RBC设备故障

这类故障表现特征为:处在故障RBC控制范围内的所有动车组均发生无线链接超时,该类故障一般是因为RBC设备通信中断或重启所致。对于这类场景,一般对RBC重点分析。

4  采取的措施

4.1 车载设备故障

车载原因主要分为:STU-V模块通信问题;MT电台软件问题;MT电台硬件问题;车顶天线硬件问题。

(1)针对STU-V模块以太网通信问题和MT电台软件问题,可以通过优化软件,解决通信异常及软件本身缺陷。

(2)针对车载设备硬件故障,需要在维护中加强检查测试。

(3)MT硬件重点检查模块本身和SIM卡安装,对于SIM卡松动问题,可采取加厚SIM卡卡槽措施,确保SIM卡牢固,接触良好,并对SIM卡进行擦拭,去除芯片表面氧化层。

(4)对于车顶天线,可先采用驻波比测量法,若数值异常,则重点检查天线外观,该天线安装在动车组顶部,高速运行时,外壳容易受损,导致天线工作异常。

4.2 GSM-R通信故障

GSM-R通信故障主要由无线干扰和设备本身故障引起,其中无线干扰有通信基站宽频干扰,高磁场干扰等;设备本身故障有MSC拆线、GSM-R设备故障和电源设备故障等问题。

(1)针对无线干扰的处理过程为:首先确认是网内还是网外干扰,网内干扰就要具体分析干扰点附近的电磁环境;网外干扰可协调相关单位关闭基站或重新核对GSM基站的频率。另外,可根据干扰性质进行GSM-R网络优化,改善网络抗干扰的能力。

(2)针对设备本身质量问题,加强设备日常维护,严格落实维修工艺标准,对于无法满足要求的,联合设备厂家进行攻关整治。

4.3 RBC设备故障

RBC设备故障主要包括RBC间通信中断、RBC重启、ISDN服务器故障和非移交区RBC主动结束通信會晤等。

RBC设备属于集成化设备,故障集中在软件方面。对于RBC设备故障,需做好故障梳理、分析及统计,有针对性地进行软件优化,为后续投入运营的RBC提供技术改进,降低故障概率。

5  针对无线超时问题的解决建议

无线链接超时在CTCS-3等级列控系统运用中仍属于高发问题,该问题涉及面广,分析处理难度大,在这里提出以下建议,供读者参考。

(1)强化数据统计分析。建立模块类型、小区CI、告警时间为关键字的数据库,通过对大数据进行归类、查询,为后续无线链接超时问题的分析处理和预防提供数据支持。

(2)增加通信监测设备。在动车组上加装空口通信监测装置,可以准确判断C3通信超时是地面还是车载原因,便于采取针对措施。

(3)提高终端设备抗干扰能力。在车载MT模块加装滤波器,使MT模块只接收铁路GSM-R频段的信号,从而提高MT模块的抗下行干扰能力,有效解决外界干扰造成的无线链接超时问题。

参考文献

[1] 诸叶刚.简析GSM-R在CTCS-3列控系统中的作用和故障判断处理[J].铁路通信信号工程技术,2014,11(5):35-38.

[2] 李冰,朱雅楠.CTCS-3系统中GSM-R网络结构的研究分析[J].铁道标准设计,2013(4):119-123.