大西高铁CTCS—3列控系统无线超时分析

张英英

摘 要：对大西高铁综合试验区段CTCS-3级列控系统工作原理、各部分组成着手，对无线超时可能原因进行分析，并通过实际案例进行说明。

关键词：移动通信；列控系统；无线闭塞中心；无线超时

CTCS-3级列车控制系统通过GSM-R网络实现车与地信息双向传输，其无线闭塞中心（RBC），将机车行驶区间的轨道电路状况、联锁进路等信息，生成相应的行车许可、线路状态参数、临时限速数值等信息传送给列车；车载设备根据这些信息控制列车速度，满足动车组运行速度为350km/h和两车之间的追踪间隔最小3min的安全运行。

1 大西高铁综合试验区段

大西高铁北段原平西至阳曲西为综合试验区段，线路长86.66km，列车最高速度350km/h，采用CTCS-3级列控系统，无线场强覆盖为单网交织覆盖，行车指挥系统为调度集中控制CTC。由于是在CTCS-2级列控系统上构成CTCS-3级列控系统，地面需增加信号专业管辖的无线闭塞中心RBC设备，车载设备增加铁路无线通信系统的无线电台和接收信息模块，实现GSM-R双向信息传输。

试验段有隧道11处，5km以上隧道2处，隧道外场强覆盖为直放站加天线方式，隧道内覆盖为直放站加漏泄电缆方式。近端机数量15套，远端机数量40套，直放站天线有13个，漏缆长度22km。在忻州西站设置3套地面无线闭塞中心，其中，RBC1为和利时公司RBC-HS，管辖原平西站至1号中继站；RBC2为和利时RBC-2-HS，管辖阳曲西站；RBC3为通号RBC-TH，管辖忻州西站至2号中继站。

2 列控信息传输原理

列控传输包括：无线闭塞中心（RBC）、GSM-R网络和OBC（车载设备）三部分，连接如图1所示。

RBC将列车行驶许可、列车行驶线路参数、临时限速数值，通过ISDN服务器的PRI接口接入GSM-R网络，传给车载设备；RBC也通过GSM-R接受车载设备相关数据。

OBC即车载设备，通过MT（车载设备接口），利用RS422接口接入GSM-R网络，实现车与地的双向无线通信，监控列车的安全运行。

应答器向车载设备传输定位和等级转换信息，向车载设备传送临时限速和线路参数，轨道电路实现列车占用检查和发送闭塞分区空闲信息，来满足后备系统的需要。

当列车前端通过地面所设预告应答器时，车载设备立即向RBC报告所处位置，RBC通过判断分析向车载设备及时提供行车许可和转换命令。当列车前端通过分界点所在切换应答器后，车载设备开始启用CTCS-3级列控方式。当无线闭塞中心（RBC）设备故障或无线通信发生故障时，车载设备会自动降为CTCS-2级。当车以CTCS-2列控方式运行至出站应答器时，车载设备会重新呼叫RBC，与RBC呼叫成功后，重新转回CTCS-3等级列控运行。

3 无线超时问题处理

3.1 原因分析

CTCS-3“无线超时”，是指RBC和列车无法正常通信时间超过T_NVCONTACT参数的设定值。天馈线故障、车载移动电台与车载的通用加密单元连接故障、车载移动电台故障或性能不好，都会导致接收信号质量差、车载自动保护系统ATP发生死机、OBC软件故障等。超时原因可分为RBC侧、OBC侧或GSM-R网络侧故障。

①RBC侧。RBC与CTC联锁之间的连接存在虚接或中断、RBC软件系统出现故障、RBC与移动交换中心MSC之间的2Mb/s传输链路出现中断或存有误码现象。

②OBC侧。天馈线存在故障、车载移动电台与车载的通用加密单元连接故障、车载移动电台本身故障或性能不好导致接收信号质量差、车载自动保护系统ATP发生死机现象、OBC软件故障等。

③网络侧。传输系统设备硬件故障、传输2Mb/s链路连接故障、传输系统中断造RBC与MSC通信中断、GSM-R无线覆盖设计不合理、无线信号质量差等。

3.2 查找无线超时原因方法

首先，通过网管查询PRI接口相关数据，定位故障产生的准确时间、地理位置及RBC所在区域，分析中断前数据流程是否存在异常及信令拆链过程。其次，查询A接口的相关数据，查询异常中断模块的全部切换情况，分析中断时的信令拆链过程。最后，查询Abis接口相关数据，定位网络位置，记录中断前是否有切换失败情况发生，分析中断前的测量报告数据和信令拆链过程。综合分析以上三接口数据，以时间为基准，得出无线超时原因。通过具体原因作出相应的处理措施。

3.3 案例分析

大西高铁综合试验段在动态验收完后，出现过2次C3降级。

案例1

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

首先，通过接口监测跟踪ATP终端占用网络电平质量均正常。同时观察测量报告报表观察，网络电平质量也正常。通過信令分析，本次呼叫拆线属于正常拆线，同时拆线发起者为MT终端。从Abis接口信令截图来看，这是一次IMSI重新附着过程，最终从现场反馈信息得知是司机重启终端所致。

案例2

2015年8月11日10：34于阳曲西和忻州西间（K228+658）发生C3降级。

首先，通过接口监测跟踪14982774908的ATP终端占用网络电平质量均正常。同时观察测量报告报表观察，网络电平质量均正常。其次，通过信令分析，10：34：08呼叫拆线属于正常拆线，同时拆线发起者为RBC。10：34：33呼叫拆线属于正常拆线，拆线发起者仍为RBC。

通过PRI接口分析：在10：32：18终端OBC向RBC3（92270103）发送通信会话开始消息155包（K236+154） ，10：32：21终端OBC向RBC发送通信会话已建立消息159包（K236+154），10：34：08 RBC向OBC发送拆线消息（K230+165），10：34：16 OBC与RBC3（92270103）建立连接（K229+482），10：34：29终端OBC向RBC发送通信会话结束消息156包（K228+658），10：34：33 RBC向OBC发送拆线消息（K228+658），10：34：26终端OBC向RBC发送握手消息136包，10：34：29终端OBC向RBC发送确认消息146包，从此判断OBC与RBC间业务交互正常，RBC发起拆线。

RBC转换正常流程应为在RBC分界点前14982774908起呼RBC3建立连接，RBC分界点后14982774880呼叫RBC2结束，转为使用RBC3，但由于RBC3与14982774908 ATP拆线导致降级。综上分析结果：此次C3降级是由于RBC转换引起。

通过几个月的试验车测试数据来看，CTCS3无线超时导致降级的原因大致分为三类：第一是在试验初期GSM-R小区切换不成功引起较多，第二是在无线通信网络整改后RBC内部网络连接或RBC切换不成功引起较多。第三是车载系统各部分连接松动或司机操作不当引起较多。目前降级逐步减少，整体列控系统已比较完善。

4 结束语

目前，大西高铁综合试验段已经开通，在实际运用过程中，需要深入了解CTCS-3系统各部分的工作原理，分析故障案例，不断学习、积累经验，才能运营维护好设备，才能为运输安全提供有力保障。

参考文献：

[1]《大秦重载铁路电务技术与应用》编辑委员会编著.大秦重载铁路电务技术与应用[M].中国铁道出版社.

[2]孙斌，GSM-R网络接口监测系统在高速铁路运营维护中的应用[J].

铁路技术创新，2011（2）：108-111.