CTCS3-300T列控車載應答器傳輸系統故障分析及處理建議

呂巖琪

（北京鐵路信號有限公司，北京 102613）

1 概述

CTCS3-300T 列控車載ATP 系統是基于地面數據和列車特性，用于防止列車超速、保證列車運行安全的信號設備，目前該設備已廣泛應用于國內多條高速鐵路客運專線。應答器傳輸系統是該系統的重要組成部分，負責從地面應答器獲取報文，并進行校驗、解碼，然后發送給車載主機，由車載主機進行處理，保證列車安全運行。然而時常因為應答器傳輸系統故障使運營列車觸發制動甚至緊急停車，影響運營效率。因此一旦發生應答器傳輸系統故障，快速進行故障排查、定位、分析和處理，對于保障鐵路實際運營效率具有重要的意義。

2 應答器傳輸系統構成及相關測試

2.1 應答器系統構成及原理

應答器傳輸系統由應答器傳輸模塊(BTM)、車載天線(CAU)和D 接口電纜組成，屬于點式傳輸系統，以安全方式從軌旁應答器獲取數據向車載主機傳輸。其原理是BTM 單元產生一個27 MHz 的射頻載波，CAU 通過D 電纜接收能量載波。當CAU通過應答器時，產生一個垂直方向的27 MHz 能量載波磁場，在應答器上感應一個電壓，達到磁耦合，使應答器獲得能量發送報文信息。CAU 接收應答器產生的1 023 位報文，通過D 電纜將接收到的報文傳送給BTM。BTM 接收和分析應答器報文，并進行校驗解碼轉化為830 位的有效消息，然后通過車載總線報告給主機單元，如圖1 所示。

圖1 應答器傳輸系統工作原理框Fig.1 Block diagram of the principle of operation of balise transmission system

2.2 應答器傳輸系統相關測試

為保證應答器傳輸系統的可靠運行，從上電啟動到正常運行，BTM 完成完整性測試和初始化子模塊，還要完成例行測試，在運行期間連續地進行應答器檢測功能的自檢。相關的功能測試是由BTM 通過D 電纜對CAU 發出測試請求，CAU 接收測試請求后，對能量載波的磁場強度和信號調制深度進行檢測，并向BTM 發送測試響應信號、功率感應信號，同時對傳輸系統的功能檢測。BTM 依據CAU 動態功率感應，實時動態地調整輸出信號的幅度，保證輸出能量磁場維持在一個正確的等級上，確保應答器信息的有效獲取。系統進行周期性測試，如果測試不滿足要求，則判定應答器傳輸設備不安全，導向安全側，并報告給車載ATP，進入安全模式。應答器傳輸系統功能特性的測試主要分為以下階段。

2.2.1 配置和啟機測試（Set-up and Start-up Tests）

系統上電后，自動對各子模塊進行配置和讀取產品代碼、版本，完成系統功能自檢，并檢測各單元模塊工作狀態，該過程大約需要30 s。

2.2.2 例行測試（Routine Tests）

例行測試是系統功能測試中檢測項目最多、最全的，在靜態條件下后臺完成，主要用于驗證應答器傳輸系統的安全性能，執行時間大概需要30 s。執行此項測試時，CAU 下應避開應答器和其他金屬物質，應答器和金屬物質的存在以及電磁干擾等都可能導致例行測試失敗。

2.2.3 運行測試（Run-time Tests）

系統運行期間，在后臺連續進行應答器檢測功能的自檢，目的是檢測信號通道正常完好，確保應答器傳輸系統可以給地面應答器傳送足夠的能量，并能夠檢測到應答器的響應。

3 應答器傳輸系統典型故障分析及處理建議

在應答器傳輸系統故障分析時，可通過下載分析LOG 日志的方式來進行，通常的日志文件包含ATPCU AELog、SDP AELog、C2CU AELog和JRU 記錄數據，應答器傳輸系統相關的故障在SDP AELog 中都可以找到相應的故障代碼，再結合ATPCU AELog、C2CU AELog 相關故障語句以及JRU 記錄的行車數據，從而判斷故障類型和定位故障設備。以下總結幾種典型故障發生的原因、故障特點、Log 日志中故障代碼以及處理建議。

3.1 運行時BSA故障

Balise Service Available（BSA）是應答器傳輸系統的可用性，相當于1 個故障信號。當應答器傳輸系統發生此類故障或錯誤時，BTM 就會向ATP報告BSA 故障，Log 日志中會記錄相關故障語句。

1）發生運行BSA 故障的主要原因為運行時測試失敗，故障特點為列車有速度時報BSA 故障，導致ATP 死機停車，ATPCU AELog 中會報“BSA Temporary Error,active BTM1”；臨時BSA 導致的停車故障基本可以確定為硬件問題，CAU 和D 電纜可能性較大，BTM 單元也有一定可能性，現場可通過校驗結果判斷故障設備。

2）SDP AELog 運行時臨時BSA 故障代碼：BT 12XXXX；運行時永久BSA 故障代碼：BT 15XXXX（X 為任意字符）。

3.2 啟機BSA故障

1）主要原因為BTM 啟機測試失敗，故障特點為發生在ATP 啟機時導致死機，ATPCU 的Log中會出現如“BSA Permanent Eeeoe”“Protocol version misn”協議版本錯誤的記錄。該問題軟件可能性相對較大，發生此故障時建議執行多次校驗。若校驗正常，可繼續觀察，若校驗失敗，則優先更換BTM。

2）SDP AELog 中啟機永久BSA 故障代碼：BT 0AXXXX（X 為任意字符）。

3.3 BTM端口無效

1）主要原因為ATP 在運行過程中檢測到BTM在MVB 總線上失去響應，故障特點是觸發ATP 死機，運行時導致停車，ATPCU AELog 中報“Balise Port# invalid”(# 為1、2、3、4) 或“StatusPort invalid in BTM*”(*為1、2)；若發生在檢修庫內，建議執行10 次校驗，若校驗正常，可繼續觀察；若發生在運行過程中，建議執行10 次校驗，若校驗正常且首次發生，可繼續觀察，若重復發生，建議優先更換BTM 單元。

2）SDP AELog 中故障代碼：BTM1 Status message not valid。

3.4 BTM單元與SDP單元間建立失敗

1）主要原因為BTM 單元與SDP 單元間MVB總線連接建立失敗，故障特點是故障發生后重啟ATP 后基本可恢復。該問題軟件可能性相對較大，發生后建議統一執行多次校驗。若校驗正常，可繼續觀察。若校驗失敗，則優先更換BTM。

2）發生此故障時，ATPCU AELog 中會報告“StatusPort invalid in BTM1”。

3.5 校驗超時

1）主要原因為BTM 多次例行測試失敗或長時間未進行成功例行測試，故障特點為DMI 會報“BTM 測試將于 xx 小時后超時”或“BTM 測試超時”的告警文本，ATPCU AELog 中報“BTM Transmission Test failed after XX hours”（X 為數字，某某小時）、“BSA TestInProgress”。發生此類故障時，首先確認CAU 下方無金屬物，關閉駕駛室后重新啟動ATP，并重新激活駕駛室。如果仍然提示測試超時或測試超時前曾經發生過BSA、端口無效等應答器傳輸系統相關故障，則需要手動校驗不少于10 次例行測試。若例行測試結果不穩定有不通過現象，則需要根據校驗側結果逐步更換相關子模塊解決；如果多次重啟ATP 和激活駕駛室都正常，且無其他應答器傳輸系統相關故障發生，則繼續觀察后續運行情況，不需要重新校驗。

2）SDP AELog 中對應故障代碼：BT 26XXXX（X 為任意字符）。

3.6 全零應答器

是指BTM 無法在接收到的信號中正確解析出報文，故障特點是DMI 會報“應答器報文錯誤”；發生此類故障可根據ATPCU AELog 中記錄的故障類型以及對應的SDP AELog 中故障代碼確定故障設備為BTM/CAU/D 電纜，若未報應答器傳輸系統相關故障類型及代碼，這種情況下懷疑可能受到外界瞬時干擾導致BTM 收到應答器異常報文，可進行多次校驗，校驗正常，可繼續觀察。

3.7 其他故障

對于部分無法直接判斷應答器傳輸系統中哪個子模塊故障時，必須校驗BTM，通過校驗結果和例行測試（Routine test）記錄來確定故障設備，Test Summary 為測試總結。以下為典型的測試故障記錄。

1) Amplitude trans 錯誤：為BTM 故障。如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Amplitude trans=testFailedA

2) Mode test 錯誤：為BTM 故障。例如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Mode test=testFailedA

3) Rx Decoding Test 錯誤：為BTM 故障。如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Rx Decoding Test=testFailedA

4) Maximum telepower FieldS A/D 錯誤：為BTM 故障。例如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Maximum telepower FieldS A/D=testFailedA

5) Minimum telepower 錯誤：

Minimum telepower 測試分為A、B 2 個測試序列，每個序列分為3 種模式：tog、ntog、cw，每種模式又由2 種頻率組成：High、Low。此類故障可能為CAU 或者BTM 的TX 板故障，以CAU 故障的可能性較大。

例1：Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Minimum telepower Low tog=testFailedA

Minimum telepower Low ntog=testFailedA

例2：Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Minimum telepower Low tog=testFailedA

Minimum telepower Low ntog=testFailedA

Minimum telepower Low cw=testFailedA

例3：Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Minimum telepower High ntog=testFailedA

對于通過Routine test 記錄也無法判斷的故障，可以使用排除法來確定。首先用一個新的CAU 和D電纜與故障系BTM 相接，然后校驗。若校驗不通過，基本可以判斷為BTM 故障。若多次通過，可以判斷故障發生在CAU 和D 電纜之間，這時需要斷開D 電纜兩端的連接插頭，分別在兩端測量導通確認是否存在混線、斷線問題，以及在靜態和動態下分別測量D 電纜的電阻是否符合要求，并且檢查防水、固定情況，檢查插頭內部鍍金層是否磨損氧化，若一切都正常可以確定為CAU 故障。

4 結束語

由于應答器傳輸系統子模塊較多，發生相關故障的原因比較復雜，可能由于系統自身任一子模塊硬件或軟件原因導致，也可能是外界干擾或者執行相關功能測試時條件不滿足導致。一旦發生故障，應清楚記錄發生故障的現象，并及時下載AElog 數據，通過故障現象查找典型故障代碼，再結合系統中各子模塊的關聯，以及相關測試的工作過程，快速的分析故障原因和定位故障件，對于提高運營維護效率具有一定的幫助。