动车组CIR 设备重复故障的问题分析及解决

陈晓光

车载综合无线通信系统（CIR） 由CIR 主机、显示终端（MMI）、天馈系统及附属设备组成，可为司机提供450 MHz、800 MHz、900 MHz 等不同频段的“车对车”“车对地”信息交互平台，为实现车机联控及动车组的安全运行保驾护航。由于设备本身缺乏精细的数据记录，当设备特性处于正常运用的临界或不稳定状态而造成故障偶发时，“单一替换”的方法很难判断故障部位，从而造成了故障处理不彻底，给CIR 设备再次或多次发生故障埋下隐患，进而对动车组的良好运行带来不利影响。现通过对一起发生在上海局管内的CIR 设备重发故障及处理过程的分析，提出相关思考与建议。

1 CIR 架构及工作原理

车载综合无线通信系统的CIR 主机由A、B 两个子架构成，如图1 所示，通过主控单元和U 形桥线联通。主控单元作为CIR 系统的唯一控制核心，所有功能指令均由主控单元下达，同时主控单元执行司机通过操作MMI 下达的各种操作指令。主控单元采集A、B 子架内各个单元的综合信息以及MMI 的按键信息，经处理后，将含有信息的控制指令打包传输给MMI，MMI 根据主控单元的指令向司机反馈结果。

图1 CIR 设备连接示意图

MMI作为CIR 与司机交互的显示终端，其显示的所有语音和数据信息均由主控单元经A、B 子架桥线、B 子架内母板和控制电缆传输。由于设备自身缺乏数据的记录，所以现阶段在进行CIR 设备故障处理时，仍然通过“单一替换”法判断故障部位。当设备特性处于正常运用的临界状态，仅造成设备状态不稳、故障偶发时，“单一替换”的方式很难准确地判断故障部位。因为现象偶发，故障复现困难，且有助于分析判断的记录数据不足，使得故障预防和控制难度增大，问题处理不彻底，造成故障的再次发生，对动车组的安全运行带来不利影响。

2 故障案例处理

2019 年4 月25 日10 时50 分，CRH380B 型3639车01 端动车组，担当G2039 次运行交路。在瑞昌西站时，CIR 设备死机，应急人员接到通知后，指导司机使用GSM-R 手持台进行车机联控，维持正常运行。当晚该车入库后，对CIR 设备进行检测试验，结果正常。下载数据分析发现，故障期间没有主控单元与其他模块的交互信息，判断主控单元工作异常，更换该主控单元后，多次库内测试结果良好，次日上线运行正常。

5月2日17时14分，该车担当G7613次运行交路时，在宜兴至长兴区间再次发生CIR死机故障，入库后设备多次检测正常，下载数据分析与4月25日结果一致，于是按照故障处置流程更换A子架和B子架。

5 月13 日7 时52 分，该车担当0G650 次运行交路在合肥南动车所准备出库时，第3 次发生CIR 死机故障，数据分析结果与前2 次一致，应急人员随即又更换MMI，故障未消除，再次更换主控单元后故障消除。

6 月15 日，电务部门联系动车所对380B-3639动车组进行扣车处理。经对故障现象进行全面梳理并结合厂家分析报告，认为故障原因是唯一没有进行更换的控制电缆。随即对控制电缆进行多次绝缘测试和导通试验，并检测到控制电缆7 号芯的测试结果异常。而甩开控制电缆接头，对主控电缆缆线部分进行检测，测试结果正常，至此可以判断故障点位于控制电缆接头。

由于CRH380 型动车组上的CIR 主机安装在车头第1 节与第2 节车厢中间的机柜内，若更换控制电缆，则需拆除第1 节车厢到司机室内的部分座椅及大部分地板，需要车辆厂家安排专业人员进行操作，费时费力。经沟通暂将380B-3639-01 重新连接上线运行，仅对控制电缆的接头进行更换，待动车组高级修时再更换控制电缆。

7 月17 日电缆接头更换完成后，多次对控制电缆进行测试，各项指标均正常，CIR 设备功能试验正常，后续上线观察未发现类似的故障发生。

3 问题分析思考

控制电缆不仅承担着CIR 主机与MMI 之间的信息传递，还负责从CIR 主机向MMI 进行供电，且无备用，一旦出现故障，且因其布置在动车内部，如图2 所示，两端相距甚远（一端即主机端位于主机柜内，另一端位于司机室内），必然导致无法在现场顺利诊断并更换，进而造成通信侧使用不良，故障会反复出现。

图2 控制电缆走向示意图

控制电缆故障虽在平时运行中鲜有发生，但若发生故障现象便无法进行完整的复现，这对故障处理产生较大的阻碍，也为车载通信设备埋下了不稳定因素。因此，控制电缆因其功能不可替性、物理位置独特性、故障偶发性等，已成为车载通信设备中亟待改进的部件。

4 改进措施和建议

1）改进现有车载CIR 电缆的测试方式。电务部门应加强与厂家协作，充实CIR 设备数据记录的内容，增加缆线运用状态记录，做到对运用中的车载通信设备进行全时段、全部件的状态记录。

针对动车组电缆测试过程的短板，现有摇表及万用表已经无法满足此类故障的测量要求，为此合肥电务段立项研发了基于PCI 板的多芯缆线测试分析记录仪，可以实现对控制电缆及U 形缆的检测。该装置采用背包式设计，含PU 碳纤维复合织物材料，具有良好的屏蔽性能和抗压强度。主要由总线电缆检测子系统、人机交互显示子系统和多类型电缆接口3 部分组成。多芯缆线测试分析记录仪结构示意图如图3 所示。

多芯缆线测试分析记录仪各测试模块采用PCI板卡和PXI 总线集成成组。PXI 是以PCI 板卡为基础，再加上PXI 特有的信号组合而形成的架构。一方面，PXI 与PCI 板卡的电气信号在软件上完全兼容，使得PXI 拥有如PCI bus 的极高传输数据能力，因此能够有高达132～528 Mb/s 的传输性能；另一方面，PXI 采用和CompactPCI 一样高强度的机械外型结构，为数据的高速传输提供高性能的屏蔽外层，确保数据传输稳定、可靠。

图3 多芯缆线测试分析记录仪结构示意图

可将控制电缆中1、2、3 纤芯的两端连接在测试仪上，在短时间内对包括电缆的通断、混线、电阻等指标进行大量测试，并自动生成测试结果，如表1 所示。

表1 多芯缆线测试分析记录仪测试结果

多芯缆线测试分析记录仪测试完成后，自动将各项检测数值存入数据库，综合判断分析测试结果并显示，实现电缆测试的自动化、数字化检测和诊断，提高了电缆测试速度和测试质量。另外，还可将电缆检测结果用灯显的形式体现，为现场故障处理争取时间，有效预防因控制电缆性能不良而导致故障的重复发生。

2）加强现有手段的全面重复性测试检查。当CIR 设备缆线出现偶发性异常，库内无法复现时，必须对相关环节进行全面检查测试。如采用各单元模块替换并试验、控制电缆替换试验的步骤，最大程度消灭隐形故障。另外，在动车组二级修及高级修作业中加入电缆定期检查，完善设备故障台账，对于发生故障的CIR 设备进行重点测试，增加重复测试数量，及时发现并处理故障隐患。

3）严格把控控制电缆施工以及布放工艺，确保控制电缆质量运用良好。杜绝因材料、布放位置与标准等方面未达到要求而造成的设备运用不良。加强新造动车组相关设备的验收，确保动车组上线前电缆设备安装工艺良好。

5 结束语

本文依据故障案例的描述及故障原因的分析，指出了控制电缆在车载通信设备中的重要性，并研制了多芯缆线测试分析记录仪，为控制电缆的检查、检测提供了技术手段，有效地降低了车载通信设备的故障率。