C3无线超时原因不明类问题的分析及应对措施

施成超 中国铁路上海局集团有限公司科技和信息化部

1 引言

近年来，国铁集团对各局C3无线超时制动问题的分析、处置及定责要求日趋严格，上海局利用C3无线超时制动信息流转平台、C3无线超时月度分析会对每件制动、降级信息落实逐件分析要求。但车载侧受限于现有的分析、监测手段，在未额外安装监测设备的情况下只能对车地应用层数据进行分析，缺乏底层数据记录，对车地交互、结合部问题分析并不彻底。同时由于无线通信受环境因素影响较大，因此对于个别无线超时问题,降级原因无法精准定位。

2 原因不明类无线超时现状

如图1所示，2020年3月至12月上海局累计发生642件由于电务列控设备造成的无线超时类制动、降级问题。最终经分析会定为原因不明的合计120件，占比约19%。

图1 上海局2020年度无线超时类问题统计

以300T型ATP设备为例，车载侧在处理DMS报告的此类无线超时问题时，需下载ATPCU、SDP、STU-V-V、JRU等ATP数据进行分析，查看在应用层有无设备故障报警语句及车地数据交互逻辑异常信息。车载侧对上述原因不明无线超时问题进行数据分析时，现象及结论基本类似：车载侧连续发送多条M136包后，一直未收到RBC的M24或M3包回复，车载设备在T_NVCONTACT时间内(10 s-20 s)未收到任何来自RBC的应用层消息后判断无线超时，触发最大常用制动乃至降级，车载设备正常。若车载侧对此类问题需要进一步分析时，需依靠六婕AMS(监测Igsm-r、Um接口)或通号datalog（监测Igsm-r接口）监测设备（如图2所示），但目前上海局加装的该类设备数量较少，导致现场分析处置能力有所欠缺，分析处置时往往还需要依赖通信三接口数据。

图2 车地接口监测接口示意图

根据现场多年的无线超时问题处置经验，将原因不明类问题分为四大类：一是小区切换后电台异常；二是车载或RBC判断TPDU帧类型错误,发送ER帧；三是车载或RBC判断HDLC帧类型或时序错误，发送FRMR帧；四是车地10 s-20 s无通信导致车载安全传输层发送DI/DR。可以明确的是，原因不明类故障与列控设备运用检修状态无关，一般无需对列控设备进行处置。

3 典型性故障分析

3.1 小区切换后异常

此类问题一般发生在MT小区切换时。其典型场景为：在小区切换前，上、下行链路接收电平、质量均正常，切换后上行接收质量突然下降，导致数据包连续错误，无线链接超时。此前该类问题认为与切换后MT异常有关，但在实际案例中发现车地均有可能引起该类问题。

2021年3月13日G1971次列车DMS报C3降级，下载ATP数据分析，9:16:37时车载收到RBC侧最后一条24消息，9:16:41时起车载向RBC发送了3条136包，均未得到回复，至9:16:56时无线连接超时触发常用制动，9:17:06时降为C2等级。

结合通信三接口数据，查看Abis口数据发现由XZDTSXLS06小区切换至XZD-TSXLS07B后，上行链路通信质量突降为7级，并且下行链路通信质量、电平值均未收到，属于典型的小区切换后异常问题。再由PRI接口数据可知，小区正常切换后09:16:41.502时RBC发送SREJ重传帧，要求ATP重传98号I帧，09:16:42.127收到重传的98号I帧，但由于FSC校验失败再次要求ATP重传，但后续ATP已断开链接。同时在长达9 s时间内收到车载侧发送了大量的无效数据Link Invalid Data，并只收到ATP发送的1条136包。

因此该问题原因可能为：一是切换后电台异常；二是切换后上行链路异常，存在干扰。由于此车安装了AMS装置，车载侧人员对Um接口、Igsm-r接口数据（如图3所示）进行进一步分析。从Igsm-r接口监测信令来看ATP侧交互逻辑正常。由Um接口监测测量报告可知，切换前后下行链路通信质量和电平值均正常，上行链路中MT正常向地发送测量报告，MT工作正常。由上，可以得出此次无线超时问题是由上行方向链路存在干扰导致。

图3 IGSM-R、Um接口监测信令

3.2 车地发送FRMR、ER帧

车地发送数据链路层FRMR帧、传输层ER帧一般是因为判定接收的帧通过FSC校验但最终判定结构错误导致，从而释放车地链接导致无线链接超时。一般情况下，该类问题基本是由于通信HDLC、TPDU协议机制、无线通信极小概率丢包、误码特点导致的。

其较典型的问题场景为：车地在接收到的NR帧序出现回退或异常增大情况下，导致一方发送FRMR帧。分析人员可以在Igsm-r或Pri接口数据上对此类问题予以明确。从车载侧来看，车地设备在处置此类NR帧序异常问题时，直接发送FRMR帧存在一定的不合理性，车地安全计算机设备可丢弃回退的、异常增大的帧来确保车地交互的一致性，而不是直接发送FRMR帧来重置当前链路。

3.3 异常丢帧

丢帧现象易发生在小区切换或上下行通信链路存在干扰场景下，并通过帧重发机制来保持车地正常通信。但是在单个小区内且车地通信环境满足要求的情况下，仍会遇到异常丢帧问题。

3.3.1 上行链路异常案例

2021年3月13日6时31分,DJ8729次列车运行至杭长客专K384处C3降级。从ATPCUlog中分析得知，06:35:27时车载收到RBC侧最后一条24消息。06:35:31起车载向RBC发送了4条136消息包，均未得到回复，06:35:39报无线网络资源不可用，至06:35:45时无线连接超时触发常用制动18 s，根据CTCS-3级规范，超过无线超时判定时间（10 s-20 s），06:35:48降级一次，未恢复，后续运行正常。

结合通信数据，分析Abis、A口数据可知故障发生时未处于小区切换状态，且上下行电平值为40-50，接收质量0-2级，满足车地正常通信要求。

分析Pri口数据可知（如图4所示），下行数据既RBC向ATP发送的N（S）信息至124帧，ATP向RBC回复N（R）=125信息表明ATP收到所有RBC发送的信息帧，下行通道畅通。分析上行数据，RBC从06:35:27.203至06:35:31.671一直在向ATP发送N（R）=119，表明RBC一直在等待ATP发送N（S）=119帧,但RBC一直未收到，并于06:35:32.328收到ATP的N（S）=120,表明ATP发送的119帧丢失，RBC随即向ATP发送三次SREJ要求重传，但均未收到ATP的有效帧回复，亦未看到从ATP发送的后续四条136包，最终导致RBC发起SABME。

图4 车地数据链路层交互示意图

我们注意到，从06:35:27.000 RBC发送N（S）=124到06:35:29.578收到ATP发送确认N（R）=125间隔时间长达2.5 s，因此，综合判断造成此次降级的原因是上行通道异常或存在较大延时，造成ATP发送的若干信息未被RBC收到。

3.3.2 下行链路异常案例

2021年1月13日21时13分，G7744次交路报无线连接超时制动并降级。通过对车载JRU和ATPlog数据的分析获知，车载自21：13：20收到地面侧最后一条应用层消息M24包后，从21:13:24开始，6次发送M136信息包，均未收到回复，2 1时1 3分38秒触发无线超时制动并降级。

通过通信Abis口数据可知故障发生时未处于小区切换状态，上下行电平值为50-60，接收质量2-4级，满足车地正常通信要求。

再查看通信Pri口数据，如图5所示，下行通信链路中，21:13:26.985时RBC向ATP发送了N（S）=12帧，但21:13:27.204时ATP仍在向RBC发送N（R）=12帧，表明ATP未收到12帧。因此ATP在21:13:28.095时向RBC发送SREJ要求重传12帧，RBC于21:13:28.265重传,但ATP于21:13:32.954开始，多次向RBC发送N（R）=12，表明ATP仍未收到RBC第二次重传的12帧。由此造成ATP缺少12帧信息无法组成M24包，并于21:13:40.720向RBC发送了DR/DI拆链信息。值得注意的是，自ATP发送SREJ重传帧后，从21:13:32.954到21:13:38.938约6s期间，ATP共计向RBC发送了5次N（R）=12帧，但并未再次发送SREJ重传帧。

图5 车地数据链路层交互示意图

由于该车未安装空口监测设备，结合ATP数据、地面三接口数据判断降级原因为：下行通信链路异常（MT异常未转发或通信通道瞬时干扰），导致RBC侧2次发送的12帧丢失。

4 结论

文中对原因不明类无线超时问题的发生原因及典型性问题分析等进行了一些探究。由于现场Um口监测设备的缺少及无线通信机制的若干特点，目前对该结合部问题的定责、处置存在一定的困局，我们可以从以下3点尝试减少该类问题的影响：

（1）继续增加车载侧、基站侧Um口监测装置（特别是存在重复发生点）。

避免车载侧与通信侧定责不清、推诿扯皮现象，提高现场分析处置能力，增强设备稳定性。

（2）考虑在车载侧增加滤波装置。

加强MT电台抗干扰能力，减少小区切换环境及通信干扰环境下电台异常概率。

（3）继续在车载软件上优化车地交互逻辑。

一是可增加车载设备无线超时后触发C3降级的时间。以此增加车地通信异常后链路恢复的几率，减少降级的概率，降低无线超时问题对现场运营的负面影响。目前在2021年300T型ATP最新V1.11.2版软件中，已将无线超时降级逻辑由“C3无线超时制动后列车速度低于C2允许速度后降级C2”更改为“无线超时制动超40 s或时速降至50 km且低于C2允许速度才可降级”，较大程度上降低了降级问题的发生概率。

二是修改跳帧及回退现象的处理逻辑，可采用错误帧弃用的方法，而不是发送FRMR帧导致无线超时问题；三是优化异常丢帧后自动重发能力。例如在上述下行链路异常案例已明确丢帧的情况下，车载侧仍在长时间范围内连续重复发送N（R）帧，未继续主动向RBC发送SJET重传帧，RBC侧亦在被动等待。