知識城線車載無線通信故障報警探究

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摘要：無線通信在CBTC系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，無線通信故障將對地鐵的正常運營產(chǎn)生較大影響。本文介紹了廣州地鐵十四號線及知識城線車載無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并通過故障模擬對無線通信系統(tǒng)報警信息進行總結(jié)分析，便于后續(xù)應(yīng)用到無線通信故障處理中。

關(guān)鍵詞：無線通信；十四號線及知識城線；車載無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；報警信息

1背景介紹

十四號線及知識城線支線采用CBTC系統(tǒng)（基于通信的列車自動控制系統(tǒng)），CBTC系統(tǒng)是通過無線通信確定列車的位置，并隨之控制列車。當列車發(fā)生無線通信丟失時，將引起列車緊制、軌道關(guān)閉、跳停丟失、班次丟失等多個故障現(xiàn)象產(chǎn)生，嚴重時將產(chǎn)生NCO（非通訊障礙物），最終導(dǎo)致列車晚點或請客，影響較大[1]。地鐵維保過程中，發(fā)生無線通信丟失故障后，可通過中央報文及軌旁抓包判斷為軌旁設(shè)備故障還是列車設(shè)備故障。通常單列車發(fā)生通信丟失故障就是車載設(shè)備故障，車載無線相關(guān)設(shè)備較多且鏈路復(fù)雜，如進行一一排查將耗費大量時間，不利于故障的及時處理。而通信故障發(fā)生時均伴隨大量通信報警的產(chǎn)生，每條通信報警產(chǎn)生情景各不一樣，如何通過無線通信報警信息進一步確定故障點成為不可或缺的故障手段。

2車載無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

列車車載網(wǎng)絡(luò)鏈路架構(gòu)如圖1所示，十四號線及知識城線列車每端都配置一套二取二結(jié)構(gòu)的車載控制器（VOBC），每套VOBC都能單獨控制列車實現(xiàn)ATC功能。兩套VOBC熱備冗余，當一臺VOBC主用時，另一臺處于待機狀態(tài)。列車每端都有2個無線天線及濾波器、1個OBRU（車載無線單元），每個司機室及中間M1、M2車各有1個交換機（NS）。VOBC（車載控制器，包括外圍處理單元和中央處理器等）。VOBC接收到列車的外圍信息（包括速度、位置、停準信息等）。這些信息進行處理后送至OBRU。而OBRU收到信息后發(fā)送至無線天線后由軌旁AP接收，與軌旁和中央ATS進行通信。[2]根據(jù)通信對象將車載通信鏈路[3]劃分為以下幾條：鏈路A：Tc1車MPU（主處理器單元）1-Tc1車交換機-Tc1車OBRU-Tc1車無線天線-軌旁/ATS鏈路B：Tc1車MPU2-M1車交換機-Tc2車交換機-Tc2車OBRU-Tc2車無線天線-軌旁/ATS鏈路C：Tc1車MPU2-M1車交換機-Tc2車交換機-Tc2車MPU2鏈路D：Tc1車MPU1-Tc1車交換機-M2車交換機-Tc2車MPU1鏈路E：Tc2車MPU1-M2車交換機-Tc1車交換機-Tc1車OBRU-Tc1車無線天線-軌旁/ATS鏈路F：Tc2車MPU1-Tc2車交換機-Tc2車OBRU-Tc2車無線天線-軌旁/ATS其中，鏈路A和鏈路B為Tc1車MPU與軌旁MAU/ATS通信鏈路，鏈路C和鏈路D為Tc1車與Tc2車MPU之間通信鏈路，鏈路E和鏈路F為Tc2車MPU與軌旁MAU/ATS通信鏈路。列車VOBC與軌旁MAU/ATS通信、VOBC之間互相通信鏈路均存在冗余，斷任意一條鏈路均不會引起通信故障。主用端與備用端均通過兩端OBRU與ATS進行通信，主用端通過兩端OBRU與軌旁MAU進行通信,但備用端不與軌旁直接通信，是通過VOBC之間通信鏈路同步主用端與軌旁MAU通信內(nèi)容。

3故障模擬及報警信息分析

通過斷不同的車載網(wǎng)線，模擬對應(yīng)的通信鏈路故障，觀察HMI上報警信息，進行分析總結(jié)，形成經(jīng)驗應(yīng)用到無線通信故障處理及日常檢修中。如圖2所示，將每一段網(wǎng)線加以標注，以14號線14047048車進行試驗，以47端VOBC為主用，進行斷線測試，測試結(jié)果如表1-3。從表中可以看出，通信鏈路故障時，主用端（47端）和備用端（48端）產(chǎn)生的報警信息不相同。其原因在于備用端不直接與軌旁MAU進行通信，而是通過VOBC之間通信鏈路同步主用端與MAU通信。因此形成以下現(xiàn)象：(1)主用端與MAU通信丟失時，備用端與MAU通信丟失。(2)當VOBC之間通信丟失時，備用端與MAU通信丟失。不同鏈路故障時，通信故障報出時間也不相同，一些在故障發(fā)生時報出，一些在故障恢復(fù)后報出。產(chǎn)生這些現(xiàn)象原因在于，HMI上列車報警是列車與ATS有通信時才可以報出，因此出現(xiàn)以下現(xiàn)象：VOBC與ATS通信丟失后，故障時無報警，故障恢復(fù)后同時產(chǎn)生通信丟失及通信建立報警。了解以上場景，可知道表格中故障報警產(chǎn)生原因及對應(yīng)故障點。當發(fā)生無線通信故障時，可以根據(jù)故障報警信息進一步確認故障鏈路，節(jié)約故障處理時間。

4結(jié)論

本文通過模擬不同的通信鏈路故障，對HMI上產(chǎn)生的報警信息進行分析總結(jié)，形成一份無線通信故障測試表，并對特殊通信丟失現(xiàn)象場景進行介紹。這些經(jīng)驗將有效應(yīng)用到無線通信故障處理及日常檢修中，以期實現(xiàn)無線通信故障的高效處理。

參考文獻

[1]楊浩然.鄭州地鐵1號線車地通信問題分析[J].鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2020,3:31-32+35.

[2]倪弘.6號線車載設(shè)備與軌旁及中央之間的無線通信[J].中國新通信,2017,19(11):24-25.

[3]張振波.車載信號系統(tǒng)通信故障分析與處理[J].數(shù)字通信世界,2020,7:50+54.

作者:王愛 單位:廣州地鐵集團有限公司