有源應答器發送默認報文故障分析與改進建議

張 華 中國鐵路上海局集團有限公司上海高鐵維修段

1 概述

列控中心是我國CTCS-2級列控系統地面設備的核心設備，應答器是列控系統地面設備的重要組成部分。應答器分為無源應答器和有源應答器。無源應答器和有源應答器外觀相同，但是無源應答器向列車傳送的是自身預存的固定信息，而有源應答器則是通過與地面電子單元（LEU）連接，向列車發送實時可變信息。當采用C2模式運行的列車通過有源應答器且車載設備收到有源應答器默認報文時，將會采取異常制動，影響列車的正常運行。

2 應答器地面設備組成和原理

應答器地面設備主要包括應答器、LEU、電纜檢測盒（ECI）、防雷單元和傳輸電纜，如圖1。

列控中心（TCC）根據車站聯鎖排列的進路、臨時服務器或者CTC/TDCS下達的臨時限速命令，生成實時變化的報文傳送給LEU。LEU不間斷地接收來自TCC的報文，并將其連續不斷地向有源應答器發送。有源應答器通過電纜與LEU相連，進行信息傳輸；同時通過無線接口向列車車載設備發送來自LEU的報文。

圖1 應答器地面設備

3 有源應答器發送默認報文原因

應答器以報文形式發送信息，其中報文幀頭中含有一個8位變量M_MCOUNT，也就是報文計數器。當有源應答器M_MCOUNT為255時，說明有源應答器發送的報文為正常報文；當有源應答器M_MCOUNT為252時，說明有源應答器發送的報文為默認報文。

通過對有源應答器報文進行解析，得到M_MCOUNT，就能判斷應答器地面設備是否存在異常。

有源應答器發送默認報文有多種原因。通常原因有以下幾種：

3.1 LEU故障

列控中心通過LEU通信接口板（CI-TIU）與LEU進行通信。通信板接收來自列控中心主機的應答器用戶數據，實時編碼成應答器報文后向LEU發送，LEU連續不斷將該報文發送給有源應答器，同時LEU將傳輸通道和有源應答器的狀態（過車信息）反饋給列控中心。

當列控中心和LEU通信發生中斷時，LEU將發送LEU默認報文（報文計數器M_MCOUNT為253）給有源應答器，相應的有源應答器向列車車載設備發送LEU默認報文。當LEU或LEU與有源應答器傳輸通道故障時，有源應答器發送默認報文。

LEU故障可以通過列控維護終端來判別。當LEU故障時，在列控維護終端工況圖上，LEU與CI-TIU板連接線為紅色，與LEU切換單元連接線為灰色并顯示無配置，同時顯示倒向正常工作的LEU。

LEU是冗余工作的。當冗余工作的兩臺LEU中任意一臺發生故障時，通過LEU切換單元，可以將有源應答器的輸出全部切換到另一臺正常的LEU，保證信息的正常傳輸。也就是當互為冗余的兩臺LEU，如果一臺發生故障，不會影響整個系統設備的正常工作。但是，有源應答器仍有可能發送默認報文。2017年2月18日蘇州城際場有一臺LEU發生故障，在LEU切換單元切換至另一臺正常工作的LEU時，線路上正好有列車經過某有源應答器，列車車載設備收到了該有源應答器的默認報文，由于該車以C2模式運行，最終導致該車目視行車至下個有源應答器。同理，當互為冗余的兩臺LEU，其中一臺發生故障，并且是時好時壞的情況，在LEU不良時將倒向正常工作的LEU，而在該LEU正常時，該LEU將恢復工作，此時將導致LEU切換單元多次倒切，極有可能使有源應答器發送默認報文，影響C2模式運行的列車。所以在互為冗余的兩臺LEU其中一臺發生不良時，可以臨時關閉不良那臺LEU，防止不良的LEU時好時壞，切換單元來回倒切。

3.2 應答器通道故障

應答器通道故障是應答器發送默認報文常見的故障。LEU與有源應答器之間通道主要包括LEU機柜至防雷分線柜的室內專用電纜、分線柜至室外終端盒的干線電纜和應答器尾纜。通道只要存在短路或者開路，均會導致有源應答器發送默認報文。

具體是哪部分的通道故障，可以通過電壓測量法來判斷。LEU至有源應答器之間傳送的是564.48 kbit/s的基帶差分兩相調制信號DBPL和8.8 kHz的正弦波疊加在一起的信號，其頻率超出了普通萬用表的正常測試范圍，除非利用寬頻真有效值變換的萬用表測試。不過，普通萬用表測試值對于故障處理還是具有一定參考價值的。通過實測，在TCC正常工作下，用普通萬用表測試室內分線盤或者LEU輸出電壓約為4.8 V，室外分線盤電壓約為3 V。

3.3 應答器故障

應答器故障也會導致有源應答器發送默認報文。2018年5月11日昆山南站列車經過BSF有源應答器時，列車車載設備收到默認報文。當晚天窗檢查判斷為應答器尾纜或者應答器故障，在更換應答器尾纜后，用報文讀取工具讀取應答器報文仍為默認報文，隨后更換應答器后報文恢復正常。

除了上述三種原因外，ECI或防雷單元不良時，也有可能導致有源應答器發送默認報文，但ECI或防雷單元故障幾率較低。據統計，最近三年內我段未有因ECI或防雷單元不良導致有源應答器發送默認報文情況。

4 有源應答器發送默認報文處理

有源應答器發送默認報文最直接的是列控設備動態監測系統（DMS）彈出報文計數器為252的報警。同時，列控維護終端也會彈出相關報警窗口。我們可以通過列控維護終端工況圖來判斷是否為LEU故障或者通道故障及應答器故障。當工況圖中LEU與CI-TIU板連接線為紅色，與LEU切換單元連接線為灰色并顯示無配置，同時顯示倒向正常工作的LEU時，則基本為LEU故障。當工況圖中LEU至LEU切換單元有線顯示紅色并顯示故障，窗口報警信息為LEU端口報警，此時為通道故障或應答器故障。通常為應答器尾纜或者應答器故障。此時我們可以先測試室內分線盤電壓來判斷是室內故障還是室外故障。如果室內分線盤電壓符合4.8 V，則故障在室外；反之則在室內。進而根據LEU和有源應答器室內外的連接，逐步查找故障點。

查至應答器尾纜和應答器究竟是哪個故障時，可以更換應答器尾纜，測試應答器報文方法來判斷。如果更換應答器尾纜后讀到應答器報文為正常報文，則為尾纜問題，否則為應答器故障，需更換故障應答器。

5 改進建議

根據現場經驗和對有源應答器默認報文故障處理，提出以下建議來更好的處理及預防有源應答器發送默認報文故障。

（1）微機監測加入采集室內分線盤及室外分線盤電壓。加入對分線盤電壓采集能夠在故障的時候更好判斷故障在室內還是室外。

（2）微機監測加入ECI指示燈采集。ECI用于檢測信號傳輸通道狀態，包括通道短路和開路狀態。ECI以指示燈亮和滅直觀的表示通道正常、通道短路或者通道開路。增加ECI指示燈采集能更好判斷通道狀態。

（3）冬季適量加大對軌旁設備的巡檢。冬季北方雨雪天氣較多，來自北方列車有可能攜帶冰雪，列車開至南方，列車上的冰雪融化掉落，容易砸傷軌旁設備，包括應答器和其尾纜。對軌旁設備的巡檢，及時發現更換被砸傷的設備，保證設備正常運行。

（4）互為冗余的兩臺LEU，當其中一臺發生不良時，可臨時關閉不良那臺LEU，防止其未徹底不工作導致LEU切換單元多次倒切，有源應答器發送默認報文。

6 結束語

有源應答器發送默認報文是常見的故障之一，通過有源應答器組成及原理，分析故障原因，針對性快速處理故障，同時提出優化建議，提升設備運用質量，保證列車的正常運行。