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(yùn)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(jìn)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(dāng)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(yán)重時將產(chǎn)生NCO（非通訊障礙物），最終導(dǎo)致列車晚點(diǎn)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(jìn)行一一排查將耗費(fèi)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(jìn)一步確定故障點(diǎn)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(dú)控制列車實(shí)現(xiàn)ATC功能。兩套VOBC熱備冗余，當(dāng)一臺VOBC主用時，另一臺處于待機(jī)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(jī)室及中間M1、M2車各有1個交換機(jī)（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(zhǔn)信息等）。這些信息進(jìn)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(jìn)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(jī)-Tc1車OBRU-Tc1車無線天線-軌旁/ATS鏈路B：Tc1車MPU2-M1車交換機(jī)-Tc2車交換機(jī)-Tc2車OBRU-Tc2車無線天線-軌旁/ATS鏈路C：Tc1車MPU2-M1車交換機(jī)-Tc2車交換機(jī)-Tc2車MPU2鏈路D：Tc1車MPU1-Tc1車交換機(jī)-M2車交換機(jī)-Tc2車MPU1鏈路E：Tc2車MPU1-M2車交換機(jī)-Tc1車交換機(jī)-Tc1車OBRU-Tc1車無線天線-軌旁/ATS鏈路F：Tc2車MPU1-Tc2車交換機(jī)-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(jìn)行通信，主用端通過兩端OBRU與軌旁MAU進(jìn)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(jìn)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(biāo)注，以14號線14047048車進(jìn)行試驗，以47端VOBC為主用，進(jìn)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(jìn)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(dāng)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(diǎn)。當(dāng)發(fā)生無線通信故障時，可以根據(jù)故障報警信息進(jìn)一步確認(rèn)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(jìn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)無線通信故障的高效處理。

參考文獻(xiàn)

[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(tuán)有限公司