CTCS-3级列车运行控制系统无线超时故障分析

郭媛忠

郭媛忠:北京铁路局北京电务段 高级工程师 100054 北京

无线超时是CTCS-3级列车运行控制系统常见故障。所谓无线超时是指车-地连接通信中断时间(T_NCVONTACT=20 s)大于20 s，就会导致列车常用制动。当列车运行速度降至CTCS-2级系统允许运行速度时，提示司机确认后，系统将自动转换为CTCS-2级进行控车。

导致无线超时故障的原因有很多，大致可以包含3个方面，即车载设备故障、地面设备故障和GSM-R无线通信故障。本文将分析导致无线超时故障的地面设备原因和故障发生后列车的运行状况。

1 无线超时故障地面设备原因

导致车-地通信无线超时故障的信号系统地面设备原因有2种，即联锁系统与RBC系统通信中断或RBC设备故障。

1．联锁系统与RBC系统通信中断。当联锁系统通信机故障或安全数据网故障时，RBC将无法获得该联锁管辖范围内各进路状态信息。联锁与RBC通信时间超过3 s(TRBCtimeout=3 s)，RBC判断应用超时后，立即停止与行车许可已涉及该联锁控制区的列车通信，工作在CTCS-3级状态的列车将使用原有的行车许可继续运行。当车-地通信中断时间超过20 s时，工作在CTCS-3级状态的列车实施最大常用制动，速度降到CTCS-2级允许的运行速度后，自动转换到CTCS-2级系统继续工作。

2．RBC故障。RBC采用双套冗余设备，如果2套设备均故障，则受其控制的列车中断与RBC之间的通信连接，工作在CTCS-3级状态的列车将使用原有的行车许可继续运行。当车-地通信中断时间超过20 s时，CTCS-3级状态的列车实施最大常用制动，自动转换到CTCS-2级系统继续工作。

2 无线超时故障案例分析

无线超时故障发生后，针对不同型号列车、故障发生时列车所处位置、列车运行速度的不同，故障现象也不同。

2.1 300S型动车组无线超时后停车

1．过程分析。ATP 600721在18:07无限超时之后停在某分相区内。通过回放再现故障时刻列车运行情况，可看出RBC2重启导致该RBC管辖范围内的列车无线超时，一些列车降CTCS-2级运行，而G527次停车。

2．停车原因。ATP 600721装配300S型车载设备，出站后不久18:07:34，列车由CTCS-2级转为CTCS-3级，车速70 km/h，此时列车的移动授权已经到了RBC1—RBC2边界，但由于RBC2正在重启，导致移交启动失败，RBC1不向列车发送消息，导致列车降级运行。实际上直到18:08:30，RBC1收到列车发送的最后一条位置信息时，显示列车仍为CTCS-3等级，速度为10 km/h。18:08:51，列车发送M156结束通信会话，列车从RBC1中注销。

ATP 600721次之所以停车，是由于刚出站列车速度低，在无线超时过程中制动时间过长导致。300S型动车组在20 s无线超时后，将继续试图连接RBC，并重复3次，约需40 s。这样处理的好处是当40 s内如果再次呼叫成功，列车可不降级，继续以CTCS-3级运行。但由于此时ATP 600721列车运行速度较低，在60 s内ATP持续输出常用制动，并保持CTCS-3级运行，导致列车停车，并正好停在分相区内。

300T型动车组在无线超时后，可经过司机确认立即降为CTCS-2级运行。所以，装载300T型车载设备的动车组都顺利降为CTCS-2级后不停车通过了该分相区。可见，虽然同为无线超时故障，故障现象却是因车而不同。

3．解决方案。导致RBC重启的原因是由于RBC的软件缺陷，需要通过修改软件完成。在解决此缺陷前，若要解决300S因无线超时停在分相区内的故障，可将出站后地面无源应答器组内的P42【呼叫信息包】取消，使列车以CTCS-2级运行，至下一等级转换点再进行等级转换。

2.2 前车无线超时导致后车降速运行

1．过程分析。ATP 600251在RBC5管辖范围内，由于无法收到MA(行车许可)，于10:16:19开始减速，在10:20:55重新获取 MA。从RBC的eventlog中可以看到如下过程。

1)对于前车 603031来说:10:15:12，RBC5收到前车 603031的 M136，NID_LRBG=9105951，D_LRBG=26，列车位于进路05549→05569。(NID_LRBG为列车最近通过的应答器编号，即最近相关应答器组编号，利用日志解析工具可换算出对应应答器的编号;D_LRBG为列车距LRBG的距离，据此可判断出列车的位置)。

10:15:12，RBC5回复M24;之后RBC5再没收到列车任何消息。由于列车通信异常中断，RBC5将列车通信异常时所在进路05549→05569保留5 min再释放。若在5 min之内列车再次呼叫成功，则立即释放进路。

2)对于后车 600251来说:10:15:05，RBC5收到列车 M136，NID_LRBG=9105689，D_LRBG=516;10:15:05，RBC5给列车发送MA，长度为17656 m，MA延伸至05549信号机处，如图1所示。

图1 后车600251MA示意图

10:15:37，进路 05549→05569状态变为Train route(联锁送给RBC的进路状态，即列车进路)，但是由于RBC5将此进路给前车603031保留5 min，所以MA无法延伸;直到10:20:53，前车603031从RBC5中彻底删除，之前保留的进路被释放。10:20:55，列车运行至进路05529→05549，由于 MA不能延伸，列车速度降至40 km/h，发送 M136，NID_LRBG=9105945，D_LRBG=427;10:20:55，RBC5给列车发送MA，长度为3162 m，延伸至RBC5—RBC6边界，RBC5启动移交;RBC5与RBC6的边界在K556+918处，在移交之前，MA只能延伸至边界。10:20:58，RBC5给列车正常延伸MA，长度为18517 m;之后列车正常运行。

2．故障特点。列车在CTCS-3级模式下因MA不能延伸降速运行，其原因却是由前车无线通信超时引起。经过车载、地面、通信等专业的联合分析后，前车无线超时的原因为车载电台故障。由此体现出无线超时所引起的故障现象是多么不同。

2.3 RBC与联锁通信中断导致通信超时

1．过程分析。ATP 200631在某站进入1G时无线超时，列车输出常用制动，降CTCS-2级运行。从RBC的eventlog中可以看到如下过程。

3:00:21通信会话开始，RBC接受列车正常注册，正常执行;

3:03:31报警:The session to ILOCK＊＊ is terminated;(＊＊代表某个站的名称，比如北京南站，就表示为BJS等);

RBC系统与联锁的通信会话中断后，停止向位于该联锁控制区域内所有列车发送消息;停止向MA已经延伸到该联锁控制区域内所有列车发送消息。然后将所有来自该联锁的输入置为安全状态。

3:03:33，RBC向列车发送M24(地到车的通常消息);此时，列车前方信号机为＊＊＊＊%XI@＊＊＊＊;

3:03:34，列车向RBC发送M136(车载设备发送给RBC的列车位置报告)，RBC未回复;

3:03:39，列车向RBC发送M136，RBC未回复;

3:03:45，列车再次向 RBC发送 M136，RBC未回复;

3:03:51，列车向RBC发送M132(车载设备向RBC请求MA，当司机按压启动按钮或者ATP中剩余的行车许可长度不足导致列车降速时，ATP应发送M132)，RBC未回复;

3:03:52，列车向RBC发送M136，RBC未回复;

3:03:53，的无线通信状态变为timeout，列车前方信号机为＊＊＊＊%XI@＊＊＊＊;

3:04:11，列车向 RBC发送 M136，报告CTCS-2等级位置报告，无线超时。

2．故障特点。①MA覆盖该联锁管辖范围内所有车次降为CTCS-2级运行;②RBC侧接收到了来自车载的多条数据，但RBC在一段时间内未向车载发送任何数据。

3．解决方案。从RBC的报警信息中，可看出RBC与联锁系统的通信中断。联锁与RBC通过安全数据网相连，故应检查安全数据网连接状态。可通过安全数据网网管终端查看连接状态，研究连接断开的原因，尽快修复故障。若安全数据网工作正常，则检查联锁机前置通信机的工作状态，不良尽快处理。

3 总结

从以上案例的分析可以看出，分析人员只有具备一定的知识、技术能力，才能胜任日志分析工作。基本要求包括:①应有一定的英语翻译和理解能力，通过日志文件读懂故障提示信息;②应熟练掌握车-地无线通信中，各种消息、信息包及变量的含义;③应掌握车-地通信周期等技术指标。

日志分析过程中，还应掌握一些技巧:

1．日志下载完成后，应首先通过维护终端的回放功能，查看故障发生时刻，故障车次所在区域列车的运行情况。检查受影响的是一列车还是多列车。

2．必要时，还需分析相邻运行列车的日志。

3．查看在故障发生时刻，RBC边界处是否正有列车在进行移交。

4．学会利用日志分析软件中的快捷工具，提高分析质量，快速定位故障原因。

5．JRU的日志可随时下载，但eventlog只有在“天窗”点内才可下载。

6．充分利用DMS等监测工具，全面查看相关设备的工作状况。

［1］中华人民共和国铁道部.铁科技［2008］127号．CTCS-3 级列控系统需求规范(SRS)(V1．0)［J］．2008.

［2］中华人民共和国铁道部.CTCS-3级列控系统总体技术方案［M］．北京:中国铁道出版社，2011.