有源应答器发送默认报文故障分析与改进建议

张 华 中国铁路上海局集团有限公司上海高铁维修段

1 概述

列控中心是我国CTCS-2级列控系统地面设备的核心设备，应答器是列控系统地面设备的重要组成部分。应答器分为无源应答器和有源应答器。无源应答器和有源应答器外观相同，但是无源应答器向列车传送的是自身预存的固定信息，而有源应答器则是通过与地面电子单元（LEU）连接，向列车发送实时可变信息。当采用C2模式运行的列车通过有源应答器且车载设备收到有源应答器默认报文时，将会采取异常制动，影响列车的正常运行。

2 应答器地面设备组成和原理

应答器地面设备主要包括应答器、LEU、电缆检测盒（ECI）、防雷单元和传输电缆，如图1。

列控中心（TCC）根据车站联锁排列的进路、临时服务器或者CTC/TDCS下达的临时限速命令，生成实时变化的报文传送给LEU。LEU不间断地接收来自TCC的报文，并将其连续不断地向有源应答器发送。有源应答器通过电缆与LEU相连，进行信息传输；同时通过无线接口向列车车载设备发送来自LEU的报文。

图1 应答器地面设备

3 有源应答器发送默认报文原因

应答器以报文形式发送信息，其中报文帧头中含有一个8位变量M_MCOUNT，也就是报文计数器。当有源应答器M_MCOUNT为255时，说明有源应答器发送的报文为正常报文；当有源应答器M_MCOUNT为252时，说明有源应答器发送的报文为默认报文。

通过对有源应答器报文进行解析，得到M_MCOUNT，就能判断应答器地面设备是否存在异常。

有源应答器发送默认报文有多种原因。通常原因有以下几种：

3.1 LEU故障

列控中心通过LEU通信接口板（CI-TIU）与LEU进行通信。通信板接收来自列控中心主机的应答器用户数据，实时编码成应答器报文后向LEU发送，LEU连续不断将该报文发送给有源应答器，同时LEU将传输通道和有源应答器的状态（过车信息）反馈给列控中心。

当列控中心和LEU通信发生中断时，LEU将发送LEU默认报文（报文计数器M_MCOUNT为253）给有源应答器，相应的有源应答器向列车车载设备发送LEU默认报文。当LEU或LEU与有源应答器传输通道故障时，有源应答器发送默认报文。

LEU故障可以通过列控维护终端来判别。当LEU故障时，在列控维护终端工况图上，LEU与CI-TIU板连接线为红色，与LEU切换单元连接线为灰色并显示无配置，同时显示倒向正常工作的LEU。

LEU是冗余工作的。当冗余工作的两台LEU中任意一台发生故障时，通过LEU切换单元，可以将有源应答器的输出全部切换到另一台正常的LEU，保证信息的正常传输。也就是当互为冗余的两台LEU，如果一台发生故障，不会影响整个系统设备的正常工作。但是，有源应答器仍有可能发送默认报文。2017年2月18日苏州城际场有一台LEU发生故障，在LEU切换单元切换至另一台正常工作的LEU时，线路上正好有列车经过某有源应答器，列车车载设备收到了该有源应答器的默认报文，由于该车以C2模式运行，最终导致该车目视行车至下个有源应答器。同理，当互为冗余的两台LEU，其中一台发生故障，并且是时好时坏的情况，在LEU不良时将倒向正常工作的LEU，而在该LEU正常时，该LEU将恢复工作，此时将导致LEU切换单元多次倒切，极有可能使有源应答器发送默认报文，影响C2模式运行的列车。所以在互为冗余的两台LEU其中一台发生不良时，可以临时关闭不良那台LEU，防止不良的LEU时好时坏，切换单元来回倒切。

3.2 应答器通道故障

应答器通道故障是应答器发送默认报文常见的故障。LEU与有源应答器之间通道主要包括LEU机柜至防雷分线柜的室内专用电缆、分线柜至室外终端盒的干线电缆和应答器尾缆。通道只要存在短路或者开路，均会导致有源应答器发送默认报文。

具体是哪部分的通道故障，可以通过电压测量法来判断。LEU至有源应答器之间传送的是564.48 kbit/s的基带差分两相调制信号DBPL和8.8 kHz的正弦波叠加在一起的信号，其频率超出了普通万用表的正常测试范围，除非利用宽频真有效值变换的万用表测试。不过，普通万用表测试值对于故障处理还是具有一定参考价值的。通过实测，在TCC正常工作下，用普通万用表测试室内分线盘或者LEU输出电压约为4.8 V，室外分线盘电压约为3 V。

3.3 应答器故障

应答器故障也会导致有源应答器发送默认报文。2018年5月11日昆山南站列车经过BSF有源应答器时，列车车载设备收到默认报文。当晚天窗检查判断为应答器尾缆或者应答器故障，在更换应答器尾缆后，用报文读取工具读取应答器报文仍为默认报文，随后更换应答器后报文恢复正常。

除了上述三种原因外，ECI或防雷单元不良时，也有可能导致有源应答器发送默认报文，但ECI或防雷单元故障几率较低。据统计，最近三年内我段未有因ECI或防雷单元不良导致有源应答器发送默认报文情况。

4 有源应答器发送默认报文处理

有源应答器发送默认报文最直接的是列控设备动态监测系统（DMS）弹出报文计数器为252的报警。同时，列控维护终端也会弹出相关报警窗口。我们可以通过列控维护终端工况图来判断是否为LEU故障或者通道故障及应答器故障。当工况图中LEU与CI-TIU板连接线为红色，与LEU切换单元连接线为灰色并显示无配置，同时显示倒向正常工作的LEU时，则基本为LEU故障。当工况图中LEU至LEU切换单元有线显示红色并显示故障，窗口报警信息为LEU端口报警，此时为通道故障或应答器故障。通常为应答器尾缆或者应答器故障。此时我们可以先测试室内分线盘电压来判断是室内故障还是室外故障。如果室内分线盘电压符合4.8 V，则故障在室外；反之则在室内。进而根据LEU和有源应答器室内外的连接，逐步查找故障点。

查至应答器尾缆和应答器究竟是哪个故障时，可以更换应答器尾缆，测试应答器报文方法来判断。如果更换应答器尾缆后读到应答器报文为正常报文，则为尾缆问题，否则为应答器故障，需更换故障应答器。

5 改进建议

根据现场经验和对有源应答器默认报文故障处理，提出以下建议来更好的处理及预防有源应答器发送默认报文故障。

（1）微机监测加入采集室内分线盘及室外分线盘电压。加入对分线盘电压采集能够在故障的时候更好判断故障在室内还是室外。

（2）微机监测加入ECI指示灯采集。ECI用于检测信号传输通道状态，包括通道短路和开路状态。ECI以指示灯亮和灭直观的表示通道正常、通道短路或者通道开路。增加ECI指示灯采集能更好判断通道状态。

（3）冬季适量加大对轨旁设备的巡检。冬季北方雨雪天气较多，来自北方列车有可能携带冰雪，列车开至南方，列车上的冰雪融化掉落，容易砸伤轨旁设备，包括应答器和其尾缆。对轨旁设备的巡检，及时发现更换被砸伤的设备，保证设备正常运行。

（4）互为冗余的两台LEU，当其中一台发生不良时，可临时关闭不良那台LEU，防止其未彻底不工作导致LEU切换单元多次倒切，有源应答器发送默认报文。

6 结束语

有源应答器发送默认报文是常见的故障之一，通过有源应答器组成及原理，分析故障原因，针对性快速处理故障，同时提出优化建议，提升设备运用质量，保证列车的正常运行。