大西高鐵CTCS—3列控系統無線超時分析

張英英

摘 要：對大西高鐵綜合試驗區段CTCS-3級列控系統工作原理、各部分組成著手，對無線超時可能原因進行分析，并通過實際案例進行說明。

關鍵詞：移動通信；列控系統；無線閉塞中心；無線超時

CTCS-3級列車控制系統通過GSM-R網絡實現車與地信息雙向傳輸，其無線閉塞中心（RBC），將機車行駛區間的軌道電路狀況、聯鎖進路等信息，生成相應的行車許可、線路狀態參數、臨時限速數值等信息傳送給列車；車載設備根據這些信息控制列車速度，滿足動車組運行速度為350km/h和兩車之間的追蹤間隔最小3min的安全運行。

1 大西高鐵綜合試驗區段

大西高鐵北段原平西至陽曲西為綜合試驗區段，線路長86.66km，列車最高速度350km/h，采用CTCS-3級列控系統，無線場強覆蓋為單網交織覆蓋，行車指揮系統為調度集中控制CTC。由于是在CTCS-2級列控系統上構成CTCS-3級列控系統，地面需增加信號專業管轄的無線閉塞中心RBC設備，車載設備增加鐵路無線通信系統的無線電臺和接收信息模塊，實現GSM-R雙向信息傳輸。

試驗段有隧道11處，5km以上隧道2處，隧道外場強覆蓋為直放站加天線方式，隧道內覆蓋為直放站加漏泄電纜方式。近端機數量15套，遠端機數量40套，直放站天線有13個，漏纜長度22km。在忻州西站設置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網絡和OBC（車載設備）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、臨時限速數值，通過ISDN服務器的PRI接口接入GSM-R網絡，傳給車載設備；RBC也通過GSM-R接受車載設備相關數據。

OBC即車載設備，通過MT（車載設備接口），利用RS422接口接入GSM-R網絡，實現車與地的雙向無線通信，監控列車的安全運行。

應答器向車載設備傳輸定位和等級轉換信息，向車載設備傳送臨時限速和線路參數，軌道電路實現列車占用檢查和發送閉塞分區空閑信息，來滿足后備系統的需要。

當列車前端通過地面所設預告應答器時，車載設備立即向RBC報告所處位置，RBC通過判斷分析向車載設備及時提供行車許可和轉換命令。當列車前端通過分界點所在切換應答器后，車載設備開始啟用CTCS-3級列控方式。當無線閉塞中心（RBC）設備故障或無線通信發生故障時，車載設備會自動降為CTCS-2級。當車以CTCS-2列控方式運行至出站應答器時，車載設備會重新呼叫RBC，與RBC呼叫成功后，重新轉回CTCS-3等級列控運行。

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參數的設定值。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，都會導致接收信號質量差、車載自動保護系統ATP發生死機、OBC軟件故障等。超時原因可分為RBC側、OBC側或GSM-R網絡側故障。

①RBC側。RBC與CTC聯鎖之間的連接存在虛接或中斷、RBC軟件系統出現故障、RBC與移動交換中心MSC之間的2Mb/s傳輸鏈路出現中斷或存有誤碼現象。

②OBC側。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致接收信號質量差、車載自動保護系統ATP發生死機現象、OBC軟件故障等。

③網絡側。傳輸系統設備硬件故障、傳輸2Mb/s鏈路連接故障、傳輸系統中斷造RBC與MSC通信中斷、GSM-R無線覆蓋設計不合理、無線信號質量差等。

3.2 查找無線超時原因方法

首先，通過網管查詢PRI接口相關數據，定位故障產生的準確時間、地理位置及RBC所在區域，分析中斷前數據流程是否存在異常及信令拆鏈過程。其次，查詢A接口的相關數據，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接口相關數據，定位網絡位置，記錄中斷前是否有切換失敗情況發生，分析中斷前的測量報告數據和信令拆鏈過程。綜合分析以上三接口數據，以時間為基準，得出無線超時原因。通過具體原因作出相應的處理措施。

3.3 案例分析

大西高鐵綜合試驗段在動態驗收完后，出現過2次C3降級。

案例1

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

首先，通過接口監測跟蹤ATP終端占用網絡電平質量均正常。同時觀察測量報告報表觀察，網絡電平質量也正常。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，最終從現場反饋信息得知是司機重啟終端所致。

案例2

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

首先，通過接口監測跟蹤14982774908的ATP終端占用網絡電平質量均正常。同時觀察測量報告報表觀察，網絡電平質量均正常。其次，通過信令分析，10：34：08呼叫拆線屬于正常拆線，同時拆線發起者為RBC。10：34：33呼叫拆線屬于正常拆線，拆線發起者仍為RBC。

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

RBC轉換正常流程應為在RBC分界點前14982774908起呼RBC3建立連接，RBC分界點后14982774880呼叫RBC2結束，轉為使用RBC3，但由于RBC3與14982774908 ATP拆線導致降級。綜上分析結果：此次C3降級是由于RBC轉換引起。

通過幾個月的試驗車測試數據來看，CTCS3無線超時導致降級的原因大致分為三類：第一是在試驗初期GSM-R小區切換不成功引起較多，第二是在無線通信網絡整改后RBC內部網絡連接或RBC切換不成功引起較多。第三是車載系統各部分連接松動或司機操作不當引起較多。目前降級逐步減少，整體列控系統已比較完善。

4 結束語

目前，大西高鐵綜合試驗段已經開通，在實際運用過程中，需要深入了解CTCS-3系統各部分的工作原理，分析故障案例，不斷學習、積累經驗，才能運營維護好設備，才能為運輸安全提供有力保障。

參考文獻：

[1]《大秦重載鐵路電務技術與應用》編輯委員會編著.大秦重載鐵路電務技術與應用[M].中國鐵道出版社.

[2]孫斌，GSM-R網絡接口監測系統在高速鐵路運營維護中的應用[J].

鐵路技術創新，2011（2）：108-111.