實(shí)施聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，破解無線超時(shí)頑癥

楊澤舉 蔣笑霜 張 磷

2012年底，隨著京石武高鐵鄭武段開通及跨局跨線配備不同類型ATP動(dòng)車組的大量開行，鄭州局管內(nèi)無線連接超時(shí)故障驟然增加，對(duì)高鐵正常運(yùn)輸組織及運(yùn)營(yíng)秩序造成較大干擾。為破解無線連接超時(shí)頑癥，攻克困擾C3穩(wěn)定運(yùn)用的痼疾，鄭州鐵路局電務(wù)處于2013年2月成立聯(lián)合攻關(guān)小組，自主進(jìn)行信息分析和難題攻關(guān)，經(jīng)過2年時(shí)間的不懈努力，取得了顯著的攻關(guān)整治成效，特別是2014年四季度，鄭州局管內(nèi)鄭西、京廣高鐵無線連接超時(shí)故障信息同比下降了61%，主要做法如下。

1 組建團(tuán)隊(duì)

電務(wù)處抽調(diào)信號(hào)、通信、車載專業(yè)技術(shù)骨干，組成高鐵故障信息聯(lián)合攻關(guān)分析小組，建立了 “多專業(yè)聯(lián)合、局段聯(lián)動(dòng)”的攻關(guān)分析組織體系。小組成員圍繞 “追根溯源、探尋規(guī)律、破解難題”的總體思路，每日對(duì)高鐵設(shè)備故障和運(yùn)用信息、無線連接超時(shí)故障逐件分析，具體實(shí)施如下。

1．問題件件有分析，件件有結(jié)論。每件異常信息分析按照一事一檔，將概況 （包含：公里標(biāo)、ATP類型、電臺(tái)類型）、現(xiàn)象、原因、處置結(jié)果、相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)及日志、有關(guān)廠家分析報(bào)告等歸檔，建立故障分析檔案。

2．為了避免故障來源不一致和信息遺漏，異常信息來源統(tǒng)計(jì)以電務(wù)調(diào)度通知的故障概況或信息，及DMS故障報(bào)警信息為準(zhǔn)。

3．電務(wù)段、通信段相對(duì)應(yīng)的主管科室、車間、班組明確日常聯(lián)系溝通渠道，發(fā)現(xiàn)問題必須無條件提供數(shù)據(jù)并配合分析，需要外局或廠家支持時(shí)，由對(duì)口專業(yè)單位負(fù)責(zé)落實(shí)。

4．電務(wù)處分析小組每天由專人負(fù)責(zé)對(duì)故障分析進(jìn)行梳理、確認(rèn)，對(duì)現(xiàn)象、原因不準(zhǔn)確、不清楚的故障由電務(wù)處分析小組進(jìn)行聯(lián)合分析，深入研究。

2 聯(lián)合攻關(guān)

聯(lián)合主要指局管內(nèi)各專業(yè)、各部門之間的聯(lián)合，以及與各研發(fā)、設(shè)備供應(yīng)商、設(shè)計(jì)院等單位的聯(lián)合。由電務(wù)處分析小組負(fù)責(zé)，組織技術(shù)人員聯(lián)合分析，共同確定故障原因及整改措施，或組織研究測(cè)試、試驗(yàn)方案，進(jìn)行持續(xù)跟蹤及分析。

需要技術(shù)支持時(shí)，由分析小組與相關(guān)單位充分溝通，在廠家各自分析的基礎(chǔ)上，面對(duì)面的聯(lián)合分析，使研發(fā)人員充分了解故障現(xiàn)象、信息交互過程、設(shè)備特點(diǎn)和外部環(huán)境等。

每周發(fā)布高鐵分析周報(bào)，針對(duì)故障逐件分析原因，對(duì)原因分類統(tǒng)計(jì)匯總，判別問題發(fā)生的傾向、趨勢(shì)，提出具體整改要求，限期解決。分析小組動(dòng)態(tài)盯控措施落實(shí)情況，跟進(jìn)問題解決進(jìn)度，協(xié)調(diào)過程中出現(xiàn)的問題，確保解決方案、計(jì)劃扎實(shí)推進(jìn)，針對(duì)性措施得到落實(shí)。

通過2年的聯(lián)合攻關(guān)，逐步理清了造成無線連接超時(shí)的因素，掌握了高鐵列控、車載設(shè)備及G網(wǎng)設(shè)備機(jī)理，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了處置高鐵故障信息的能力，促進(jìn)信號(hào)、通信、車載專業(yè)之間的協(xié)作溝通。

3 統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)無線連接超時(shí)故障的統(tǒng)計(jì)，可以了解故障易發(fā)生的部位及類型，有利于設(shè)備的改進(jìn)，軟件的升級(jí)，可以避免或減少故障的發(fā)生。

例如，鄭西高鐵2014年5月20日—9月20日無線連接超時(shí)故障85件，其中車載設(shè)備原因37件，占總件數(shù)的43．5%；通信設(shè)備原因30件，占總件數(shù)的35．3%；SAGEM電臺(tái)在直放站區(qū)域無線連接超時(shí)13件，占總件數(shù)的15．3%；缺少數(shù)據(jù)無法確認(rèn)故障原因4件，占4．7%，RBC設(shè)備故障造成無線連接超時(shí)1件，占1．2%。

1．車載設(shè)備造成無線連接超時(shí)故障的主要原因有7類：①單電臺(tái)交權(quán)13件；②車載電臺(tái)接收電平低2件；③機(jī)卡分離7件；④電臺(tái)故障4件；⑤小區(qū)切換不成功1件；⑥車載電臺(tái)突然掛斷4件；⑦小區(qū)切換時(shí) “SREJ”幀丟失6件，其中造成停車1件。

2．通信故障主要原因有7類：①GSM－R無線網(wǎng)絡(luò)問題；②基站休眠；③基站主控板故障；④傳輸2Mb／s瞬斷；⑤MSC主動(dòng)掛斷；⑥鄰頻干擾；⑦基站鎖閉形成環(huán)回，造成車載接收數(shù)據(jù)錯(cuò)誤問題。

3．車－地配合 （含部分原因不明、RBC問題）共有18件，查明原因的14件，主要原因有2類：①SAGEM電臺(tái)與直放站適配13件；②RBC故障1件。

可以看出，影響無線連接超時(shí)的原因有3方面、16類。為有效降低該類故障發(fā)生，必須要長(zhǎng)期觀察，聯(lián)合分析，挖掘潛在問題。

4 問題解決

技術(shù)人員需要掌握車－地之間應(yīng)用層原理、車－地之間數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，能夠通過Ⅰ幀和RR幀變量等對(duì)無線超時(shí)原因進(jìn)行定位，有針對(duì)性地制定措施，降低故障發(fā)生率。

4．1 京廣高鐵跨局切換地點(diǎn)發(fā)生無線連接超時(shí)

該類故障主要發(fā)生在京廣高鐵開通初期，車載設(shè)備運(yùn)行至鄭州局RBC6與北京局RBC5之間，以及鄭州局RBC8與武漢局RBC9之間發(fā)生無線連接超時(shí)。

通過故障統(tǒng)計(jì)分類，以及對(duì)施工和作業(yè)情況進(jìn)行排查。發(fā)現(xiàn)有如下特點(diǎn)：①發(fā)生無線連接超時(shí)的位置均在RBC交權(quán)區(qū)；②無線連接超時(shí)故障的ATP類型不固定，300S和300T均有；③發(fā)生車次不確定，不是趟趟車都發(fā)生。據(jù)此，初步懷疑無線連接超時(shí)的原因可能與局間MSC切換有關(guān)，經(jīng)聯(lián)合分析查找，最后確定故障原因是由于BSS系統(tǒng)軟件掉死，使跨局間MSC之間切換無線連接超時(shí)，重新加載軟件后解決。

4．2 鄭西RBC宕機(jī)造成的無線連接超時(shí)

2013年4月，鄭西RBC1、2、3頻繁出現(xiàn)無規(guī)律宕機(jī)，造成無線連接超時(shí)。為此，制定了從硬件到軟件、從RBC系統(tǒng)本身到其他設(shè)備、從系統(tǒng)內(nèi)部到外部逐步排查的方案。從2013年4月19日開始每天 “天窗”點(diǎn)內(nèi)下載日志、抓包分析，經(jīng)過12天的不懈努力，確認(rèn)為CTC與RBC之間接口出現(xiàn)了問題，CTC網(wǎng)卡傳送信息周期性 “滯緩－爆發(fā)”傳送，造成RBC判斷接口異常宕機(jī)。更換CTC設(shè)備的網(wǎng)卡后故障徹底消除。

4．3 鄭西高鐵發(fā)生無線連接超時(shí)

2014年9月12～14日，鄭西高鐵固定區(qū)域多次發(fā)生無線連接超時(shí)故障，分析日志發(fā)現(xiàn)在故障發(fā)生前，車－地之間數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)異常，車載向RBC發(fā)送 “FRMR”幀，然后車－地之間發(fā)生無線連接超時(shí)。通過跨專業(yè)的聯(lián)合分析，初步判斷為車－地之間數(shù)據(jù)交互出現(xiàn)了錯(cuò)誤。2014年9月18日，對(duì)洛陽龍門至澠池南01／03／05基站增加了空中接口監(jiān)測(cè)設(shè)備，監(jiān)控基站發(fā)送給車載臺(tái)的下行數(shù)據(jù)，發(fā)生無線連接超時(shí)后，及時(shí)下載RBC、通信、空口數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，終于找出故障原因是處理基站故障時(shí)，將基站主控板鎖閉后，造成主控板內(nèi)2個(gè)控制模塊每15min進(jìn)行切換一次，切換時(shí)車載發(fā)送的數(shù)據(jù)被短暫環(huán)回，造成車載數(shù)據(jù)邏輯錯(cuò)誤。經(jīng)過“天窗”點(diǎn)內(nèi)多次試驗(yàn)，改變?cè)谢炬i閉方式，不再鎖閉基站主控板，而是鎖閉基站載頻的方式，避免了此類故障的再次發(fā)生。

4．4 300T超時(shí)后造成后行車MA不延伸

配置300T型ATP的動(dòng)車組在鄭西高鐵運(yùn)行以來，一直存在車載設(shè)備發(fā)生無線連接超時(shí)后，車載模式已經(jīng)轉(zhuǎn)為C2模式，MA范圍內(nèi)的區(qū)段仍被分配，造成后行車接收的MA不延伸而停車。為了減少該類故障對(duì)行車的干擾，重點(diǎn)關(guān)注配置300T型ATP上線運(yùn)行情況，與調(diào)度所聯(lián)合制定應(yīng)急預(yù)案，減少了后續(xù)列車接收不到MA造成的停車故障。此問題經(jīng)過多次組織專家研究，最終明確由300T軟件升級(jí)解決，并納入了總公司ATP整治計(jì)劃。

4．5 車載SAGEM電臺(tái)與通信直放站配合問題

通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)鄭西高鐵洛陽—澠池07至08基站區(qū)段無線連接超時(shí)頻發(fā)。通過接口監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：出現(xiàn)無線連接超時(shí)的車次裝載電臺(tái)型號(hào)均為SAGEM，在該區(qū)域小區(qū)切換后，下行質(zhì)量出現(xiàn)連續(xù)7級(jí)，下行鏈路不通，最終無線連接超時(shí)。

先后對(duì) LYN－MCN07、LYN－MCN08基站以及下掛的直放站設(shè)備、相關(guān)區(qū)段的外界干擾、場(chǎng)強(qiáng)覆蓋、CSD服務(wù)質(zhì)量等多方面進(jìn)行了排查及測(cè)試工作，均未發(fā)現(xiàn)異常。但隨著排查工作的逐步深入，發(fā)現(xiàn)上、下行列車發(fā)生無線連接超時(shí)的位置集中。LYN－MCN07至08基站間是基站加直放站設(shè)備覆蓋區(qū)段，基站以及直放站設(shè)備均架設(shè)有天線，基站及相關(guān)直放站之間存在信號(hào)重疊覆蓋情況。

運(yùn)行在此區(qū)間列車的車載電臺(tái)可能接收到多條徑路的無線信號(hào)，當(dāng)2路或多路無線電波經(jīng)由不同直放站或經(jīng)由基站天線到達(dá)車載電臺(tái)，由于傳輸距離不同，多徑信號(hào)間會(huì)存在時(shí)延。SAGEM型號(hào)電臺(tái)的多徑時(shí)延補(bǔ)償能力相比于其他類型電臺(tái)稍弱，運(yùn)行至問題區(qū)間因多徑信號(hào)同步精度不足，產(chǎn)生多徑干擾。

為此提出網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案，修改基站功率預(yù)算切換門限和切換判定所需測(cè)量報(bào)告數(shù)目，避免切換發(fā)生位置位于空間直放站交疊覆蓋區(qū)段，使切換集中于目標(biāo)基站與最近直放站之間，以降低無線信號(hào)電平波動(dòng)的影響。2014年12月，組織二次優(yōu)化，此區(qū)域消除了SAGEM電臺(tái)無線連接超時(shí)現(xiàn)象。

5 總結(jié)

鄭州鐵路局管內(nèi)鄭西高鐵無線連接超時(shí)發(fā)生比例遠(yuǎn)高于京廣高鐵，主要原因是鄭西高鐵設(shè)計(jì)較早，基站布置設(shè)計(jì)密度較大，實(shí)際運(yùn)用時(shí)，小區(qū)切換相對(duì)較多，造成超時(shí)機(jī)率增加；鄭西直放站數(shù)量較多，車載電臺(tái)與直放站配合造成超時(shí)機(jī)率增加；動(dòng)車經(jīng)過站內(nèi)時(shí)車－地交互不同，鄭西RBC與車的交互是以軌道電路為單位，京廣RBC是以進(jìn)路為單位，相比鄭西在站內(nèi)交互信息量較大，造成超時(shí)機(jī)率增加。

通過聯(lián)合分析，逐步理清了無線連接超時(shí)的原因，有效遏制無線連接超時(shí)故障，以下是幾點(diǎn)實(shí)踐體會(huì)。

1．建立聯(lián)合分析小組，各段技術(shù)人員從最初的被動(dòng)參加到主動(dòng)參與，不僅維護(hù)單位，而且設(shè)備供應(yīng)商也從中受益。這是解決疑難問題的有效手段，在攻關(guān)中發(fā)揮重要作用。

2．通過聯(lián)合分析，各專業(yè)技術(shù)人員對(duì)各系統(tǒng)、各設(shè)備工作機(jī)理理解更為全面深入，分析問題從原無從下手到現(xiàn)在快速鎖定疑點(diǎn)，各專業(yè)技術(shù)人員配合順暢，自主分析能力大幅提升。

3．信號(hào)、通信、車載跨專業(yè)之間聯(lián)合，對(duì)其他專業(yè)的設(shè)備和使用情況有了更深地了解，維護(hù)人員掌握了設(shè)備特性，使G網(wǎng)優(yōu)化、設(shè)備整治更有針對(duì)性，提高了測(cè)試維護(hù)水平。

4．對(duì)故障現(xiàn)象、車－地信息交互的全面剖析，只有正確理解、運(yùn)用技術(shù)規(guī)范，如 《CTCS－3級(jí)列控系統(tǒng)無線通信功能接口規(guī)范》、 《Subset－037 v230－cn》、 《CTCS－3級(jí)列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案》、《CTCS－3級(jí)列控系統(tǒng)無線報(bào)文定義及運(yùn)用原則》、《CTCS－3級(jí)列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則》等，對(duì)故障信息分析才能深入，才能解決ATP處理邏輯、電臺(tái)多徑干擾等疑難問題。

5．由于無線連接超時(shí)會(huì)引發(fā)停車故障的發(fā)生，所以維護(hù)部門各專業(yè)、各設(shè)備廠商、設(shè)計(jì)單位都要高度重視，從各環(huán)節(jié)最大程度保障動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。

造成無線連接超時(shí)的原因很多，車載設(shè)備、通信設(shè)備、車－地配合問題是主要方面，需通過定期檢查、測(cè)試，及時(shí)轉(zhuǎn)化分析成果，規(guī)范工作流程、標(biāo)準(zhǔn)，才能最大程度減少不利因素。建議車載電臺(tái)設(shè)備研發(fā)單位對(duì)場(chǎng)強(qiáng)適應(yīng)范圍明確，便于通信部門在場(chǎng)強(qiáng)優(yōu)化時(shí)與電臺(tái)更加適配。

［1］ 鐘章隊(duì)，吳昊，李翠然等 ．鐵路數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM－R網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化）［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2012．

［2］ 中華人民共和國(guó)鐵道部 ．科技運(yùn)［2012］211號(hào)．CTCS－3級(jí)列控車載設(shè)備技術(shù)規(guī)范（暫行）［S］．2012．

［3］ 中華人民共和國(guó)鐵道部．科技運(yùn)［2008］127號(hào) ．CTCS－3級(jí)列控系統(tǒng)需求規(guī)范（SRS）［S］．2008．

［4］ 中華人民共和國(guó)鐵道部鐵道部 ．科技運(yùn)［2008］168號(hào) ．CTCS－3級(jí)列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案［S］．2008．

［5］ 中華人民共和國(guó)鐵道部．科技運(yùn)［2012］113號(hào) ．CTCS－3級(jí)列控系統(tǒng)需求規(guī)范（FRS）［S］．2008．