實施聯合技術攻關，破解無線超時頑癥

楊澤舉 蔣笑霜 張 磷

2012年底，隨著京石武高鐵鄭武段開通及跨局跨線配備不同類型ATP動車組的大量開行，鄭州局管內無線連接超時故障驟然增加，對高鐵正常運輸組織及運營秩序造成較大干擾。為破解無線連接超時頑癥，攻克困擾C3穩定運用的痼疾，鄭州鐵路局電務處于2013年2月成立聯合攻關小組，自主進行信息分析和難題攻關，經過2年時間的不懈努力，取得了顯著的攻關整治成效，特別是2014年四季度，鄭州局管內鄭西、京廣高鐵無線連接超時故障信息同比下降了61%，主要做法如下。

1 組建團隊

電務處抽調信號、通信、車載專業技術骨干，組成高鐵故障信息聯合攻關分析小組，建立了 “多專業聯合、局段聯動”的攻關分析組織體系。小組成員圍繞 “追根溯源、探尋規律、破解難題”的總體思路，每日對高鐵設備故障和運用信息、無線連接超時故障逐件分析，具體實施如下。

1．問題件件有分析，件件有結論。每件異常信息分析按照一事一檔，將概況 （包含：公里標、ATP類型、電臺類型）、現象、原因、處置結果、相關設備數據及日志、有關廠家分析報告等歸檔，建立故障分析檔案。

2．為了避免故障來源不一致和信息遺漏，異常信息來源統計以電務調度通知的故障概況或信息，及DMS故障報警信息為準。

3．電務段、通信段相對應的主管科室、車間、班組明確日常聯系溝通渠道，發現問題必須無條件提供數據并配合分析，需要外局或廠家支持時，由對口專業單位負責落實。

4．電務處分析小組每天由專人負責對故障分析進行梳理、確認，對現象、原因不準確、不清楚的故障由電務處分析小組進行聯合分析，深入研究。

2 聯合攻關

聯合主要指局管內各專業、各部門之間的聯合，以及與各研發、設備供應商、設計院等單位的聯合。由電務處分析小組負責，組織技術人員聯合分析，共同確定故障原因及整改措施，或組織研究測試、試驗方案，進行持續跟蹤及分析。

需要技術支持時，由分析小組與相關單位充分溝通，在廠家各自分析的基礎上，面對面的聯合分析，使研發人員充分了解故障現象、信息交互過程、設備特點和外部環境等。

每周發布高鐵分析周報，針對故障逐件分析原因，對原因分類統計匯總，判別問題發生的傾向、趨勢，提出具體整改要求，限期解決。分析小組動態盯控措施落實情況，跟進問題解決進度，協調過程中出現的問題，確保解決方案、計劃扎實推進，針對性措施得到落實。

通過2年的聯合攻關，逐步理清了造成無線連接超時的因素，掌握了高鐵列控、車載設備及G網設備機理，積累了豐富的經驗，增強了處置高鐵故障信息的能力，促進信號、通信、車載專業之間的協作溝通。

3 統計分析

對無線連接超時故障的統計，可以了解故障易發生的部位及類型，有利于設備的改進，軟件的升級，可以避免或減少故障的發生。

例如，鄭西高鐵2014年5月20日—9月20日無線連接超時故障85件，其中車載設備原因37件，占總件數的43．5%；通信設備原因30件，占總件數的35．3%；SAGEM電臺在直放站區域無線連接超時13件，占總件數的15．3%；缺少數據無法確認故障原因4件，占4．7%，RBC設備故障造成無線連接超時1件，占1．2%。

1．車載設備造成無線連接超時故障的主要原因有7類：①單電臺交權13件；②車載電臺接收電平低2件；③機卡分離7件；④電臺故障4件；⑤小區切換不成功1件；⑥車載電臺突然掛斷4件；⑦小區切換時 “SREJ”幀丟失6件，其中造成停車1件。

2．通信故障主要原因有7類：①GSM－R無線網絡問題；②基站休眠；③基站主控板故障；④傳輸2Mb／s瞬斷；⑤MSC主動掛斷；⑥鄰頻干擾；⑦基站鎖閉形成環回，造成車載接收數據錯誤問題。

3．車－地配合 （含部分原因不明、RBC問題）共有18件，查明原因的14件，主要原因有2類：①SAGEM電臺與直放站適配13件；②RBC故障1件。

可以看出，影響無線連接超時的原因有3方面、16類。為有效降低該類故障發生，必須要長期觀察，聯合分析，挖掘潛在問題。

4 問題解決

技術人員需要掌握車－地之間應用層原理、車－地之間數據鏈路層協議，能夠通過Ⅰ幀和RR幀變量等對無線超時原因進行定位，有針對性地制定措施，降低故障發生率。

4．1 京廣高鐵跨局切換地點發生無線連接超時

該類故障主要發生在京廣高鐵開通初期，車載設備運行至鄭州局RBC6與北京局RBC5之間，以及鄭州局RBC8與武漢局RBC9之間發生無線連接超時。

通過故障統計分類，以及對施工和作業情況進行排查。發現有如下特點：①發生無線連接超時的位置均在RBC交權區；②無線連接超時故障的ATP類型不固定，300S和300T均有；③發生車次不確定，不是趟趟車都發生。據此，初步懷疑無線連接超時的原因可能與局間MSC切換有關，經聯合分析查找，最后確定故障原因是由于BSS系統軟件掉死，使跨局間MSC之間切換無線連接超時，重新加載軟件后解決。

4．2 鄭西RBC宕機造成的無線連接超時

2013年4月，鄭西RBC1、2、3頻繁出現無規律宕機，造成無線連接超時。為此，制定了從硬件到軟件、從RBC系統本身到其他設備、從系統內部到外部逐步排查的方案。從2013年4月19日開始每天 “天窗”點內下載日志、抓包分析，經過12天的不懈努力，確認為CTC與RBC之間接口出現了問題，CTC網卡傳送信息周期性 “滯緩－爆發”傳送，造成RBC判斷接口異常宕機。更換CTC設備的網卡后故障徹底消除。

4．3 鄭西高鐵發生無線連接超時

2014年9月12～14日，鄭西高鐵固定區域多次發生無線連接超時故障，分析日志發現在故障發生前，車－地之間數據傳輸出現異常，車載向RBC發送 “FRMR”幀，然后車－地之間發生無線連接超時。通過跨專業的聯合分析，初步判斷為車－地之間數據交互出現了錯誤。2014年9月18日，對洛陽龍門至澠池南01／03／05基站增加了空中接口監測設備，監控基站發送給車載臺的下行數據，發生無線連接超時后，及時下載RBC、通信、空口數據進行對比，終于找出故障原因是處理基站故障時，將基站主控板鎖閉后，造成主控板內2個控制模塊每15min進行切換一次，切換時車載發送的數據被短暫環回，造成車載數據邏輯錯誤。經過“天窗”點內多次試驗，改變原有基站鎖閉方式，不再鎖閉基站主控板，而是鎖閉基站載頻的方式，避免了此類故障的再次發生。

4．4 300T超時后造成后行車MA不延伸

配置300T型ATP的動車組在鄭西高鐵運行以來，一直存在車載設備發生無線連接超時后，車載模式已經轉為C2模式，MA范圍內的區段仍被分配，造成后行車接收的MA不延伸而停車。為了減少該類故障對行車的干擾，重點關注配置300T型ATP上線運行情況，與調度所聯合制定應急預案，減少了后續列車接收不到MA造成的停車故障。此問題經過多次組織專家研究，最終明確由300T軟件升級解決，并納入了總公司ATP整治計劃。

4．5 車載SAGEM電臺與通信直放站配合問題

通過數據統計，發現鄭西高鐵洛陽—澠池07至08基站區段無線連接超時頻發。通過接口監測數據分析發現：出現無線連接超時的車次裝載電臺型號均為SAGEM，在該區域小區切換后，下行質量出現連續7級，下行鏈路不通，最終無線連接超時。

先后對 LYN－MCN07、LYN－MCN08基站以及下掛的直放站設備、相關區段的外界干擾、場強覆蓋、CSD服務質量等多方面進行了排查及測試工作，均未發現異常。但隨著排查工作的逐步深入，發現上、下行列車發生無線連接超時的位置集中。LYN－MCN07至08基站間是基站加直放站設備覆蓋區段，基站以及直放站設備均架設有天線，基站及相關直放站之間存在信號重疊覆蓋情況。

運行在此區間列車的車載電臺可能接收到多條徑路的無線信號，當2路或多路無線電波經由不同直放站或經由基站天線到達車載電臺，由于傳輸距離不同，多徑信號間會存在時延。SAGEM型號電臺的多徑時延補償能力相比于其他類型電臺稍弱，運行至問題區間因多徑信號同步精度不足，產生多徑干擾。

為此提出網絡優化方案，修改基站功率預算切換門限和切換判定所需測量報告數目，避免切換發生位置位于空間直放站交疊覆蓋區段，使切換集中于目標基站與最近直放站之間，以降低無線信號電平波動的影響。2014年12月，組織二次優化，此區域消除了SAGEM電臺無線連接超時現象。

5 總結

鄭州鐵路局管內鄭西高鐵無線連接超時發生比例遠高于京廣高鐵，主要原因是鄭西高鐵設計較早，基站布置設計密度較大，實際運用時，小區切換相對較多，造成超時機率增加；鄭西直放站數量較多，車載電臺與直放站配合造成超時機率增加；動車經過站內時車－地交互不同，鄭西RBC與車的交互是以軌道電路為單位，京廣RBC是以進路為單位，相比鄭西在站內交互信息量較大，造成超時機率增加。

通過聯合分析，逐步理清了無線連接超時的原因，有效遏制無線連接超時故障，以下是幾點實踐體會。

1．建立聯合分析小組，各段技術人員從最初的被動參加到主動參與，不僅維護單位，而且設備供應商也從中受益。這是解決疑難問題的有效手段，在攻關中發揮重要作用。

2．通過聯合分析，各專業技術人員對各系統、各設備工作機理理解更為全面深入，分析問題從原無從下手到現在快速鎖定疑點，各專業技術人員配合順暢，自主分析能力大幅提升。

3．信號、通信、車載跨專業之間聯合，對其他專業的設備和使用情況有了更深地了解，維護人員掌握了設備特性，使G網優化、設備整治更有針對性，提高了測試維護水平。

4．對故障現象、車－地信息交互的全面剖析，只有正確理解、運用技術規范，如 《CTCS－3級列控系統無線通信功能接口規范》、 《Subset－037 v230－cn》、 《CTCS－3級列控系統總體技術方案》、《CTCS－3級列控系統無線報文定義及運用原則》、《CTCS－3級列控系統應答器應用原則》等，對故障信息分析才能深入，才能解決ATP處理邏輯、電臺多徑干擾等疑難問題。

5．由于無線連接超時會引發停車故障的發生，所以維護部門各專業、各設備廠商、設計單位都要高度重視，從各環節最大程度保障動態穩定。

造成無線連接超時的原因很多，車載設備、通信設備、車－地配合問題是主要方面，需通過定期檢查、測試，及時轉化分析成果，規范工作流程、標準，才能最大程度減少不利因素。建議車載電臺設備研發單位對場強適應范圍明確，便于通信部門在場強優化時與電臺更加適配。

［1］ 鐘章隊，吳昊，李翠然等 ．鐵路數字移動通信系統（GSM－R網絡規劃與優化）［M］．北京：清華大學出版社，2012．

［2］ 中華人民共和國鐵道部 ．科技運［2012］211號．CTCS－3級列控車載設備技術規范（暫行）［S］．2012．

［3］ 中華人民共和國鐵道部．科技運［2008］127號 ．CTCS－3級列控系統需求規范（SRS）［S］．2008．

［4］ 中華人民共和國鐵道部鐵道部 ．科技運［2008］168號 ．CTCS－3級列控系統總體技術方案［S］．2008．

［5］ 中華人民共和國鐵道部．科技運［2012］113號 ．CTCS－3級列控系統需求規范（FRS）［S］．2008．