淺析機車綜合無線通信設備(CIR/LBJ)的運用與維護

張寶昌

中交隧道局電氣化工程有限公司

淺析機車綜合無線通信設備(CIR/LBJ)的運用與維護

張寶昌

中交隧道局電氣化工程有限公司

機車綜合無線通信設備(CIR/LBJ)是安裝在機車、動車組上的車載無線通信終端設備，它可以滿足列車司機與地面行車指揮人員(比如調度員、車站值班員)、列車上相關人員(比如運轉車長)之間的各種通信需求，包括語音通信和數(shù)據(jù)通信。作為機車、動車組上直接面對司機的操作設備，CIR/LBJ設備關系著列車的安全運行、正點運行，它能有效保障機車車載通信設備運行的安全性和可靠性，所以，其維護和檢修工作是非常重要的。以北京世紀東方CIR/LBJ設備為例，從CIR/LBJ設備的構成、日常維護和常見故障處理方面入手，簡要分析了CIR/LBJ設備的運用和維護情況。

CIR/LBJ設備；運用與維護

在GSM-R網絡環(huán)境下，此系統(tǒng)基本滿足了高速鐵路信息化的需求。鐵路無線列車調度通信系統(tǒng)是行車調度指揮的重要通信工具。為使機車能適應不同的運行環(huán)境，目前使用能兼容不同制式的機車綜合無線通信設備(CIR)。CIR電臺主要起著調度通信、車-地聯(lián)控、無線調度命令傳送等重要作用，尤其是在動車組運行途中，司機須定點與地面調度人員進行聯(lián)控通話，以確保動車組安全運行。CIR系統(tǒng)具有集成化程度高，結構堅硬；傳輸可靠，話音質量高，誤碼率?。徊捎每梢暬牟僮鹘K端，界面友好，便于操作；具有出入庫檢測功能；具有車次號接口；具有列車尾部風壓檢測功能；具有手動和自動轉換工作模式的功能；具有錄音接口；具有預留擴展數(shù)據(jù)接口，為機車以后擴展業(yè)務使用；具有軟關機功能，在關機時，由機車綜合通信設備內部的電池供電完成各類信息的儲存、機車號功能號和車次號功能號的注銷的優(yōu)點。而且在GSM-R模式下，可利用預留的數(shù)據(jù)接口傳送機車將來可能擴展的數(shù)據(jù)傳送功能，具有極強的功能擴展性。

1　無線通信設備的基本構成

1.1設備組成

主機的構成包括了機柜、主控單元、450MHz機車電梯單元等的接口，及安裝位置。操作顯示終端機是由多個零件共同組成的，分別是顯示器、揚聲器、按鍵、外部接口等。

1.2主機各單元實現(xiàn)下述功能

主控單元的功能在于對各模塊單元加以控制并對狀態(tài)信息進行詳細記錄。打印終端在操作顯示終端機的控制下將調度命令打印出來。接口單元設備實現(xiàn)內部有關單元的連接并同時提供接口以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和話音應用業(yè)務的接入。電源單元的主要功能是為設備提供電源滿足用電需求。當外界直流供電切斷后，電池單元則開始進行GSM-R注銷并提供備用電源。GPS單元的任務則是為系統(tǒng)提供準確的位置信息，并且可將時鐘信息設置為標準時間信息。GSM-R話音單元和數(shù)據(jù)單元受來自于主控單元的控制，分別完成調度通信任務和數(shù)據(jù)的收發(fā)任務。高速數(shù)據(jù)單元支持IEEE802.11b標準中規(guī)定的通用數(shù)據(jù)傳輸功能。記錄單元則需要將業(yè)務信息的詳細內容進行記錄。另外，450HMz機車電臺單元也會在主控單元的控制下完成調度通信對機車電臺所規(guī)定的功能接承載的數(shù)據(jù)傳輸任務。

2　CIR/LBJ設備故障處理

2.1觀察分析法

這種方法是采取看、聽、查等方式檢查比較明顯的故障。它主要是查看CIR各單元的狀態(tài)，特別是燈顯狀態(tài)、各模塊指示燈顯示是否正常。與此同時，還要查看各種插頭是否松動，線纜是否破損、斷線等。另外，要檢查揚聲器、耳機中的聲音，并進行送話試驗。通過MMI狀態(tài)查詢、自檢試驗可以確定具體的故障位置。案例分析：故障現(xiàn)象：MMI顯示無語音信號，語音模塊狀態(tài)燈為紅燈，且閃爍。故障處理：直接檢查SIM卡的安裝情況或SIM卡是否正常。查找過程：CIR主機語音盤燈顯正常狀態(tài)為網絡和狀態(tài)指示燈全綠，如果網絡和狀態(tài)指示燈全紅，則檢查SIM卡是否松動或丟失；如果網絡指示燈為紅，狀態(tài)指示燈為綠，則查看網絡信號，檢查天線接頭是否松動，線纜是否完好。

2.2替換法

替換法是用好的單元替換疑似故障的單元，對比故障現(xiàn)象，判定故障點，這是工作中常用的方法之一。在此過程中要注意，替換的設備必須是完好無損的。

使用替換法時必須要牢記各單元的功能，初步確定發(fā)生故障的位置后，可重新插拔被懷疑的部件或線纜，以排除線路松動或接觸不良的情況。如果將各種線纜重新插拔、緊固后仍不能排除故障，可以替換可能引發(fā)該問題的板件，以排除故障。

2.3GSM模塊初始化

GSM模塊與單片機之間以標準的AT指令集進行控制和數(shù)據(jù)交換，當單片機上電復位后，系統(tǒng)對GSM模塊進行初始化設置，單片機以異步通信的方式與GSM模塊進行通信。

單片機向模塊發(fā)送“AT”測試其工作狀態(tài)，考慮到發(fā)送AT指令存在發(fā)送一次不成功的情況，因此文中設計采用了多次發(fā)送AT指令的方式來避免出錯。如果多次發(fā)送后沒有得到正確的響應，則不再發(fā)送并通過設置LED指示燈的工作狀態(tài)報錯，并且系統(tǒng)進入復位狀態(tài)。單片機向模塊發(fā)送“AT”，模塊回復“AT/rOK”后，表示模塊通信正常，通過軟件將通信波特率設為9600bps，設置LED燈的工作方式，然后執(zhí)行下一步對模塊的初始化操作。

2.4車-地聯(lián)控仿真實驗

針對CIR車-地聯(lián)控業(yè)務指標，在OPNET仿真環(huán)境下搭建模擬通話平臺，分別在城市、郊區(qū)、和鄉(xiāng)村三種地理環(huán)境下，重點對GSM-R語音業(yè)務在丟包率和傳輸時延方面進行了仿真(時間為2hour)，仿真參數(shù)設置如下：

(1)系統(tǒng)級參數(shù)：機車移動速度為300km/h，用戶處于獨立的慢衰落信道中，調制方式為GMSK，數(shù)據(jù)速率為4.8kb/s。(2)節(jié)點參數(shù)：采用定向天線，基站天線增益為14dBi，機車天線增益為3dBi，基站最大發(fā)射功率為20W，3扇區(qū)結構。(3)噪聲干擾：在城市、郊區(qū)、和鄉(xiāng)村三種地理環(huán)境下，相鄰小區(qū)的干擾因子分別為0.65、0.63、0.6，相位噪聲功率譜密度為-74dBm/Hz，陰影衰落標準差為10dB。

仿真結果分析，可以看出，三種環(huán)境下，GSM-R語音業(yè)務丟包率基本為0，通話傳輸時延在0.4s-0.6s之間，符合行業(yè)標準。仿真結構表明，在CIR相關設備良好，動車組運行在較高時速，一般GSM-R網絡環(huán)境和干擾條件下，車-地聯(lián)控通話故障發(fā)生的概率較低。

2.5系統(tǒng)最小化法

系統(tǒng)最小化法用于開機后有故障但無明顯痕跡的故障處理，應用上述幾種方法已經無法判斷故障產生的原因。這時，工作人員可以采取最小系統(tǒng)法作必要的診斷，即只留下能正常開機、顯示的單元，只安裝電源、A子架、主控單元、B子架和MMI。如果這時設備還不能正常工作，則應在這5個關鍵部件中采用替換法查找存在故障的部件；如果設備能正常工作，再插語音盤、數(shù)據(jù)盤……以此類推，直到找出引發(fā)故障的部件。

[1]鄢江艷.CIR設備在GSM－R系統(tǒng)中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2014(20)：25－25.

[2]陳志杰，徐鈞，鄭敏.機車綜合無線通信設備(CIR)的技術方案[J].鐵道通信信號，2006，42(5)：45－47.

[3] 邊艷濤，李永，劉志川，簡析機車綜合無線通信設備的應用及維護[J]，科技致富向導，2012，20