動車組CIR 設備重復故障的問題分析及解決

陳曉光

車載綜合無線通信系統(tǒng)（CIR） 由CIR 主機、顯示終端（MMI）、天饋系統(tǒng)及附屬設備組成，可為司機提供450 MHz、800 MHz、900 MHz 等不同頻段的“車對車”“車對地”信息交互平臺，為實現(xiàn)車機聯(lián)控及動車組的安全運行保駕護航。由于設備本身缺乏精細的數(shù)據(jù)記錄，當設備特性處于正常運用的臨界或不穩(wěn)定狀態(tài)而造成故障偶發(fā)時，“單一替換”的方法很難判斷故障部位，從而造成了故障處理不徹底，給CIR 設備再次或多次發(fā)生故障埋下隱患，進而對動車組的良好運行帶來不利影響。現(xiàn)通過對一起發(fā)生在上海局管內(nèi)的CIR 設備重發(fā)故障及處理過程的分析，提出相關思考與建議。

1 CIR 架構及工作原理

車載綜合無線通信系統(tǒng)的CIR 主機由A、B 兩個子架構成，如圖1 所示，通過主控單元和U 形橋線聯(lián)通。主控單元作為CIR 系統(tǒng)的唯一控制核心，所有功能指令均由主控單元下達，同時主控單元執(zhí)行司機通過操作MMI 下達的各種操作指令。主控單元采集A、B 子架內(nèi)各個單元的綜合信息以及MMI 的按鍵信息，經(jīng)處理后，將含有信息的控制指令打包傳輸給MMI，MMI 根據(jù)主控單元的指令向司機反饋結果。

圖1 CIR 設備連接示意圖

MMI作為CIR 與司機交互的顯示終端，其顯示的所有語音和數(shù)據(jù)信息均由主控單元經(jīng)A、B 子架橋線、B 子架內(nèi)母板和控制電纜傳輸。由于設備自身缺乏數(shù)據(jù)的記錄，所以現(xiàn)階段在進行CIR 設備故障處理時，仍然通過“單一替換”法判斷故障部位。當設備特性處于正常運用的臨界狀態(tài)，僅造成設備狀態(tài)不穩(wěn)、故障偶發(fā)時，“單一替換”的方式很難準確地判斷故障部位。因為現(xiàn)象偶發(fā)，故障復現(xiàn)困難，且有助于分析判斷的記錄數(shù)據(jù)不足，使得故障預防和控制難度增大，問題處理不徹底，造成故障的再次發(fā)生，對動車組的安全運行帶來不利影響。

2 故障案例處理

2019 年4 月25 日10 時50 分，CRH380B 型3639車01 端動車組，擔當G2039 次運行交路。在瑞昌西站時，CIR 設備死機，應急人員接到通知后，指導司機使用GSM-R 手持臺進行車機聯(lián)控，維持正常運行。當晚該車入庫后，對CIR 設備進行檢測試驗，結果正常。下載數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，故障期間沒有主控單元與其他模塊的交互信息，判斷主控單元工作異常，更換該主控單元后，多次庫內(nèi)測試結果良好，次日上線運行正常。

5月2日17時14分，該車擔當G7613次運行交路時，在宜興至長興區(qū)間再次發(fā)生CIR死機故障，入庫后設備多次檢測正常，下載數(shù)據(jù)分析與4月25日結果一致，于是按照故障處置流程更換A子架和B子架。

5 月13 日7 時52 分，該車擔當0G650 次運行交路在合肥南動車所準備出庫時，第3 次發(fā)生CIR 死機故障，數(shù)據(jù)分析結果與前2 次一致，應急人員隨即又更換MMI，故障未消除，再次更換主控單元后故障消除。

6 月15 日，電務部門聯(lián)系動車所對380B-3639動車組進行扣車處理。經(jīng)對故障現(xiàn)象進行全面梳理并結合廠家分析報告，認為故障原因是唯一沒有進行更換的控制電纜。隨即對控制電纜進行多次絕緣測試和導通試驗，并檢測到控制電纜7 號芯的測試結果異常。而甩開控制電纜接頭，對主控電纜纜線部分進行檢測，測試結果正常，至此可以判斷故障點位于控制電纜接頭。

由于CRH380 型動車組上的CIR 主機安裝在車頭第1 節(jié)與第2 節(jié)車廂中間的機柜內(nèi)，若更換控制電纜，則需拆除第1 節(jié)車廂到司機室內(nèi)的部分座椅及大部分地板，需要車輛廠家安排專業(yè)人員進行操作，費時費力。經(jīng)溝通暫將380B-3639-01 重新連接上線運行，僅對控制電纜的接頭進行更換，待動車組高級修時再更換控制電纜。

7 月17 日電纜接頭更換完成后，多次對控制電纜進行測試，各項指標均正常，CIR 設備功能試驗正常，后續(xù)上線觀察未發(fā)現(xiàn)類似的故障發(fā)生。

3 問題分析思考

控制電纜不僅承擔著CIR 主機與MMI 之間的信息傳遞，還負責從CIR 主機向MMI 進行供電，且無備用，一旦出現(xiàn)故障，且因其布置在動車內(nèi)部，如圖2 所示，兩端相距甚遠（一端即主機端位于主機柜內(nèi)，另一端位于司機室內(nèi)），必然導致無法在現(xiàn)場順利診斷并更換，進而造成通信側(cè)使用不良，故障會反復出現(xiàn)。

圖2 控制電纜走向示意圖

控制電纜故障雖在平時運行中鮮有發(fā)生，但若發(fā)生故障現(xiàn)象便無法進行完整的復現(xiàn)，這對故障處理產(chǎn)生較大的阻礙，也為車載通信設備埋下了不穩(wěn)定因素。因此，控制電纜因其功能不可替性、物理位置獨特性、故障偶發(fā)性等，已成為車載通信設備中亟待改進的部件。

4 改進措施和建議

1）改進現(xiàn)有車載CIR 電纜的測試方式。電務部門應加強與廠家協(xié)作，充實CIR 設備數(shù)據(jù)記錄的內(nèi)容，增加纜線運用狀態(tài)記錄，做到對運用中的車載通信設備進行全時段、全部件的狀態(tài)記錄。

針對動車組電纜測試過程的短板，現(xiàn)有搖表及萬用表已經(jīng)無法滿足此類故障的測量要求，為此合肥電務段立項研發(fā)了基于PCI 板的多芯纜線測試分析記錄儀，可以實現(xiàn)對控制電纜及U 形纜的檢測。該裝置采用背包式設計，含PU 碳纖維復合織物材料，具有良好的屏蔽性能和抗壓強度。主要由總線電纜檢測子系統(tǒng)、人機交互顯示子系統(tǒng)和多類型電纜接口3 部分組成。多芯纜線測試分析記錄儀結構示意圖如圖3 所示。

多芯纜線測試分析記錄儀各測試模塊采用PCI板卡和PXI 總線集成成組。PXI 是以PCI 板卡為基礎，再加上PXI 特有的信號組合而形成的架構。一方面，PXI 與PCI 板卡的電氣信號在軟件上完全兼容，使得PXI 擁有如PCI bus 的極高傳輸數(shù)據(jù)能力，因此能夠有高達132～528 Mb/s 的傳輸性能；另一方面，PXI 采用和CompactPCI 一樣高強度的機械外型結構，為數(shù)據(jù)的高速傳輸提供高性能的屏蔽外層，確保數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠。

圖3 多芯纜線測試分析記錄儀結構示意圖

可將控制電纜中1、2、3 纖芯的兩端連接在測試儀上，在短時間內(nèi)對包括電纜的通斷、混線、電阻等指標進行大量測試，并自動生成測試結果，如表1 所示。

表1 多芯纜線測試分析記錄儀測試結果

多芯纜線測試分析記錄儀測試完成后，自動將各項檢測數(shù)值存入數(shù)據(jù)庫，綜合判斷分析測試結果并顯示，實現(xiàn)電纜測試的自動化、數(shù)字化檢測和診斷，提高了電纜測試速度和測試質(zhì)量。另外，還可將電纜檢測結果用燈顯的形式體現(xiàn)，為現(xiàn)場故障處理爭取時間，有效預防因控制電纜性能不良而導致故障的重復發(fā)生。

2）加強現(xiàn)有手段的全面重復性測試檢查。當CIR 設備纜線出現(xiàn)偶發(fā)性異常，庫內(nèi)無法復現(xiàn)時，必須對相關環(huán)節(jié)進行全面檢查測試。如采用各單元模塊替換并試驗、控制電纜替換試驗的步驟，最大程度消滅隱形故障。另外，在動車組二級修及高級修作業(yè)中加入電纜定期檢查，完善設備故障臺賬，對于發(fā)生故障的CIR 設備進行重點測試，增加重復測試數(shù)量，及時發(fā)現(xiàn)并處理故障隱患。

3）嚴格把控控制電纜施工以及布放工藝，確保控制電纜質(zhì)量運用良好。杜絕因材料、布放位置與標準等方面未達到要求而造成的設備運用不良。加強新造動車組相關設備的驗收，確保動車組上線前電纜設備安裝工藝良好。

5 結束語

本文依據(jù)故障案例的描述及故障原因的分析，指出了控制電纜在車載通信設備中的重要性，并研制了多芯纜線測試分析記錄儀，為控制電纜的檢查、檢測提供了技術手段，有效地降低了車載通信設備的故障率。