浅谈BTM设备故障的处理及预防措施

摘要：BTM系统是车载信号ATP系统的关键设备之一，因此BTM系统的稳定性是影响车载ATP系统运行质量的重要因素，如该设备故障会导致列车紧急制动停车，给轨道交通系统安全及运营带来不利的影响。因此该文对BTM系统展开研究，针对常见故障的处理方法，以及预防性措施提供一些建议，以期提高BTM系统的稳定性，降低因BTM系统发生故障引起损失的概率。

关键词：BTM系统；车载ATP；应答器；故障处理

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.09.033

中图分类号：TM 63；TN 92 文献标志码：B 文章编码：1672-7274（2024）09-00-03

Discussion on the Handling and Preventive Measures of BTM Equipment Malfunctions

ZHENG Guangyu

（Tonghao Urban Rail Transit Technology Co.， Ltd.， Beijing 100160， China）

Abstract： The BTM system is one of the key equipment of the onboard signal ATP system. Therefore， the stability of the BTM system is an important factor affecting the operation quality of the onboard ATP system. If the equipment fails， it will lead to emergency braking and parking of the train， which will have adverse effects on the safety and operation of the rail transit system. Therefore， this article conducts research on the BTM system， providing some suggestions for common fault handling methods and preventive measures， in order to improve the stability of the BTM system and reduce the probability of losses caused by BTM system failures.

Keywords： BTM system; onboard ATP; responder; fault handling

BTM系统是车载设备中的一个关键组成部分，它通过BTM天线与地面应答器进行通信，接收地面应答器发送的数据报文。车载ATP通过其标识，结合本身的电子地图数据，实现列车的定位及精确停车功能。或接收LEU连续发送的报文，该报文内容来自于联锁设备，用于向列车反映进路状态。这些信息对于保障列车的安全运行至关重要。因此BTM系统的稳定性是影响车载ATP系统运行质量的重要因素。本文从BTM系统的工作原理与传输特性出发，着重介绍BTM设备典型故障的分析方法及处理措施，并就如何提高BTM系统的稳定性提供一些思路和建议。

1 BTM系统的工作原理

1.1 BTM系统的构成

BTM系统由车载设备与地面设备两部分构成。车载设备由BTM主机、BTM车载天线组成；地面设备包括有源应答器、无源应答器。BTM主机由BTM通信板、BTM解码板、BTM接收板、BTM发送板（功放板）及电源板组成。BTM车载天线单元由射频能量发射天线与信号接收天线两部分构成。具体如图1所示。

地面设备包括有源应答器和无源应答器，存储在应答器中的报文信息可以为运行中的列车提供位置坐标、弯道半径、坡度、限速条件等关键信息。如图2所示。

1.2 BTM系统的工作原理

应答器系统是利用无线感应原理在特定地点实现列车与地面相互通信的一种数据传输装置（如图3所示）。当列车上的BTM天线感应到设置在地面上的应答器时，车载BTM天线将向地面发射高频能量载波，激活地面应答器，此时车载BTM天线和地面应答器建立通信，地面应答器将向运行中的列车连续发送存储于应答器中的报文信息，再经由BTM主机将获取的报文信息传送至车载ATP系统进行列车定位并实现相关功能[1]。

2 BTM系统常见故障分析及处理

2.1 BTM功放板故障

BTM功放板负责向应答器天线输送27.095 MHz的能量信号，用来激活地面应答器，再接收和处理应答器天线反馈的信息，并将该信息经过滤波后传送给解调板。当功放板发生故障时，MMI会显示BTM打叉，解码板灯位会闪红，车载ATP系统无法正常运行。此时根据解码板B2灯位确认功放故障，更换功放板后进行整机重启，并观察BTM主机灯位显示状态，MMI不再显示BTM打叉，车载ATP系统可以正常运行。

2.2 BTM天线故障

天线单元的主要作用是传输能量载频信号、接收FSK信号、产生自检信号以及配合BTM主机实现自检功能。当发生天线故障时，MMI会显示BTM打叉，数据中会报天线自检故障。一般出现BTM天线故障的主要原因是天线遭异物撞击损坏，以及天线防水性能不良导致内部有积水，腐蚀电路，或者BTM天线与Ｄ电缆接头处有进水，腐蚀电缆插头、插针。当发生天线故障时首先应该查看BTM天线与D电缆连接头是否存在虚接问题，如发现虚接可以进行紧固，如故障消除，则需要重对接头进行紧固处置，并重新采取相关防松脱、防水、防潮措施。如故障未消除，则需要更换BTM天线。

2.3 BTM接收板故障

BTM接收板的作用是接收从功放电路传送来的FSK调制信息，并对其进行放大和解调。将解调后的FSK信号传送到解码板。BTM接收板是BTM系统链路上的中间环节，在接收板前端还有BTM功放板和天线，因此无法单独判断接收板是否故障，需要结合BTM功放和天线的工作状态去判断。当解码板灯位出现异常并不停地自复位时，需要依次排查链路上的接收板、功放板及天线的状态，以准确定位故障点位。

2.4 BTM解码板故障

BTM解码板是对解调后的FSK信号进行解码处理，同时判断报文信息的正确性和有效性。解码板也提供BTM主机工作状态的指示。因此可以通过解码板的灯位提示，定位故障原因。具体故障有：当解码板A4灯位不闪烁时，可以判断解码板工作不正常，此时需要更换解码板后观察故障是否消除；当解码板不停自复位时，原因是BTM开机自检不通过，此时需要逐一排查天线、功放板、接收板、D电缆等是否存在异常，依次进行更换，准确定位故障源。

2.5 BTM通信接口板故障

通信板的作用是完成BTM主机与车载控制核心的通信。当BTM通信接口板发生故障时，会导致BTM数据无法传送至车载ATP系统，造成ATP与BTM之间无法进行数据交互，从而影响车载ATP的正常运行。一般当通信接口板故障时，通信接口板指示灯显示异常或全灭。此时需要观察解码板灯位是否正常，如果解码板灯位正常，则说明天线和功放板状态良好，需要更换BTM通信接口板后观察故障是否消除。

2.6 BTM电源板故障

BTM电源板的作用是对车辆电源进行整流、滤波处理，并转换成BTM设备所需要的直流24 V电源，然后通过背板传送给其他部分。当BTM电源板发生故障时，BTM电源24 V指示灯不亮，解码板和通信板指示灯均处于灭灯状态，MMI显示“BTM打叉”，车载ATP启机失败。当出现上述现象时，首先应该检查BTM电源输入插头是否有24 V电压，如果无24 V工作电压，则需要更换电源盒；如果电源插头有24 V电压，则需要更换BTM电源板。

2.7 地面应答器故障

应答器是一种用于地面向列车信息传输的点式设备，分为无源应答器和有源应答器，其主要用途是向列控车载设备提供可靠的定位信息等，用于获取前方进路。当应答器出现故障时，会导致列车无法读取该应答器的报文信息，正常情况下车载ATP系统通过内部计算能容忍丢失一个应答器，当连续丢失两个应答器时，车载ATP会判断位置丢失，并输出紧急制动指令，因此为了保证应答器工作正常，需要定期通过车载数据排查全线路是否存在应答器丢失的情况，如多列车经过某个应答器都存在丢失的情况，此时需要运维人员将该应答器更换后观察后续列车的运行情况。

2.8 BTM干扰

BTM干扰是指列车在区间行驶期间，在经过地面应答器时收到全FFFFFF报文，导致车载ATP无法解析该报文内容，如连续经过的应答器时均收到全FFFFFF报文会造成列车位置丢失，ATP会输出紧急制动指令。还有一种情况是在没有应答器的区间行驶时收到全FFFFFF报文。车载ATP会报收到预期以外的应答器，同样ATP会输出紧急制动。解决该问题的首先条件是确定干扰源和干扰路径[2]。常见的干扰源有车辆的辅助逆变器、受电弓、SIV回流线等。干扰路径一般是干扰信号通过空间辐射从天线端口直接耦合，或者就是射频电缆与其他设备电缆通过线间耦合引入干扰信号，还有通过BTM主机电源线、地线传导耦合。比较有效的抑制干扰源方法是，增加D电缆抗干扰磁环或者是切断耦合路径进行屏蔽，如采用增加BTM天线屏蔽罩等措施。

3 预防措施及建议

根据BTM故障情况，为了从设备源头解决故障，兹提出以wpPJK50Cq2tDM0Ts7dx9yrxjCPOXcqqs1l+LJh1Zmp8=下思考与建议。

3.1 改进BTM系统的硬件设备工艺

（1）优化BTM天线的设计，增加有效的密封措施，对易进水的接头处设计并加装防水胶圈等[3]。

（2）在天线与安装支架间增加缓冲胶垫，提高设备的抗震性。

（3）对BTM设备各线缆增加抗干扰磁环、屏蔽板等装置，同时合理布局柜内设备，合理地线配置，防止设备间的电磁干扰。

3.2 增加BTM数据记录板

目前TDY型号BTM设备未加装BTM数据记录板，而数据分析是处理BTM问题非常有效的手段。通过对BTM数据分析，结合车载ATP日志能迅速，精准确定故障点，以便进行有针对性处理，防止故障反复发生。

3.3 加强BTM设备的日常检修及维护

（1）逐步完善BTM设备的维护手册，增加日检、月检、年检的管理办法及具体措施，使设备隐患提前暴露，及时处理，做到设备安全运营，避免因设备检查不到位，造成设备故障。

（2）增加并优化日常检修设备的内容，如加强线缆与天线连接处的防水性能及紧固程度检查，确认防水性能是否良好，天线与D电缆接头处是否按要求扭矩进行紧固，D电缆是否按要求加装磁环等。杜绝检修不到位引发的设备故障。

（3）通过BTM筛查工具，对日常行车数据进行全面筛查，排除隐患，当多车在同样位置都无法收到地面应答器报文时，应该检查地面应答器是否存在问题并及时更换，避免因错检漏检导致的运营故障。

4 结束语

目前，国内许多城市已经开始建设具备FAO全自动无人驾驶系统的列车，因此对CBTC系统安全性和稳定性的要求也越来越高，作为核心设备的BTM系统在其中发挥关键作用。只有现场维护人员充分了解BTM系统的工作原理，完善设备维护机制，才能够准确地抓住故障的关键点，降低故障隐患，避免列车在运营期间因BTM系统故障影响行车安全，保障城市轨道交通的安全运营。

参考文献

[1] 严伟．CTCS3-300H型ATP车载设备BTM维护及故障分析处理[J]．中国设备工程，2020（11）：61-62．

[2] 宋微，林凯，黄植卓．车载BTM天线电磁干扰耦合规律研究[J]．电气化铁道，2022（3）：91-96．

[3] 滕学真．BTM故障案例分析及处置建议[J]．铁道通信信号，2018（7）：28-30，33．