重載列車LTE-R 無線重聯車載設備閃紅淺析

張淑炳

（國能朔黃鐵路發展有限責任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

國能朔黃鐵路LTE-R 無線寬帶移動通信網絡，承載重載列車編組開行的機車同步操控、可控列尾、列調通信、調度命令和無線車次號校核等行車信息業務，對保障按計劃完成運量發揮著至關重要的作用。LTE-R 無線重聯車載設備設置了嚴格的安全運行監測機制，當車載設備無法正常工作時，設備顯示屏將發出閃紅預警，此時機車司機須按照預定的行車規范進行相應的安全操作，以確保行車安全。閃紅預警在日常設備維護工作中簡稱為無線重聯車載設備閃紅。

1 LTE-R 無線重聯車載設備介紹

LTE-R 無線重聯車載設備（圖1）由無線重聯LTE 數據傳輸設備（DTE-L）和機車同步操控設備（OCE）組成，其中DTE-L是機車無線重聯系統的一部分，為機車同步操控設備（OCE）提供空口數據傳輸通道[1]。空口數據主要包括編解組信息、主車向從車發送的控制業務數據、從車向主車反饋的狀態信息、無線重聯設備和可控列尾設備的數據交互信息等。機車同步操控設備依據交互的空口數據完成列車同步操控。

圖1 無線重聯車載設備信息交互

2 LTE-R 無線重聯車載設備閃紅機制

2.1 無線重聯LTE 數據傳輸設備主要功能

無線重聯LTE 數據傳輸設備（DTE-L）由電源單元、接口單元、控制單元、通信單元、1.8 G 天線、1.8 G 饋線、CIR 通信數據線等組成。其主要功能如下：

（1）網絡接入與鑒權。LTE 網絡采用鑒權機制控制移動用戶的接入，只有用戶名和密碼符合要求的用戶才能正常接入。DTE-L 通過OCE 串口從OCE 獲取機車號信息和AB 節信息，然后轉換成登網所需要的用戶名，用戶名采用10 位數字編碼，前8 位為機車號，后兩位為A、B 節信息。登網所需的密碼采用SIM 卡的IMSI 號碼。

（2）設備IP 地址查詢（尋址）。DTE-L 根據其他設備用戶名查詢其IP 地址信息。設備用戶名均為10 位。

（3）查詢LTE 信號強度、連接狀態、附著狀態。DTE-L 間隔2 s 循環查詢LTE 信號強度、連接狀態、附著狀態，同時LTE 模塊還會返回小區信息LAC 和CI 等位置信息。

（4）無線重聯業務數據傳輸。無線重聯設備編組成功后，主從車的LTE 數據傳輸設備通過LTE-R 網絡間隔200 ms 發送數據交互信息，A 網設備向A 網設備發送，B 網設備向B 網設備發送，A、B 網設備不進行交叉發送。業務數據通過狀態串口和網口在DTE-L 和OCE 之間進行傳送。

2.2 LTE-R 無線重聯車載設備閃紅

DTE-L 通過RS422 串口和M12 以太網口與機車同步操控設備（OCE）進行通信。每臺機車A 節和B 節分別設置一套OCE和DTE-L，A 節、B 節設備同時工作。無線重聯設備編組成功后，主從車之間會周期性（200 ms）發送數據交互信息，A 網設備向A 網設備發送，B 網設備向B 網設備發送，A、B 網設備不進行交叉發送。當主從車20 s 內無法完成數據交互信息，則發生閃紅預警[2]。

3 LTE-R 無線重聯車載設備閃紅無線側原因分析

當主從車20 s 內無法完成數據交互信息，LTE-R 無線重聯車載設備發生閃紅預警。由其設備組成及工作機制可以分析得出閃紅的主要原因來源于無線重聯車載設備和LTE-R 無線網絡兩方面。基于LTE-R 無線網絡維護經驗，本文重點對LTE-R無線網絡，即無線側原因進行分析。

3.1 LTE-R 無線網絡設備故障

LTE-R 無線網絡設備，即通常意義上的基站主設備，發生故障后將導致無線網絡中斷，無法為重聯設備間的數據交互提供通信承載。

基站主設備包括基帶處理單元和射頻拉遠單元設備，完成無線信號發射和接收。

基帶處理單元主要功能：①提供與傳輸設備、射頻模塊、USBa 設備、外部時鐘源、LMT 或M2000 連接的外部接口，實現信號傳輸、基站軟件自動升級、接收時鐘以及基帶處理單元在LMT 或M2000 上維護的功能；②集中管理整個基站系統，完成上下行數據的處理、信令處理、資源管理和操作維護的功能。

射頻拉遠單元主要功能：①接收基帶處理單元發送的下行基帶數據，并向基帶處理單元發送上行基帶數據，實現與基帶處理單元的通信；②通過天饋接收射頻信號，將接收信號下變頻至中頻信號，并進行放大處理、模數轉換（A/D 轉換）。發射通道完成下行信號濾波、數模轉換（D/A 轉換）、射頻信號上變頻至發射頻段。

基帶處理單元設備作為基站控制單元，其連接2～3 個射頻拉遠單元，當基帶處理單元故障后期連接的射頻拉遠單元站點將全部無法提供正常的業務承載服務，影響面較大。射頻拉遠單元設備主要完成無線射頻信號的發射與接收，當其故障故障后，僅該射頻拉遠單元設備覆蓋范圍內無法提供正常的業務承載服務，影響范圍相對較小。

基站主設備故障主要有：①基帶處理單元單板不可用故障；②GPS 失鎖故障；③射頻拉遠單元不可用故障；④射頻拉遠單元發射功率受限故障；⑤CPRI 光功率收發異常故障。

3.2 LTE-R 無線網絡天饋系統故障

漏纜是一種專門用于泄漏通信的高頻電纜，電纜外導體不是全屏蔽的，開有泄漏槽或疏編織，因此在泄漏電纜內部傳輸的一部分信號就通過泄漏槽或稀疏編織的孔泄漏到電纜附近外部空間，提供給移動的接收機，達到將無線電信號送入封閉空間的目的；同樣外部移動信號也可以通過泄漏槽或稀松編織的孔穿過電纜外層導體進入泄漏電纜內部，加上必要的設備，可以與基臺組成泄漏通信系統，以滿足沿泄漏電纜在一定范圍內的移動通信[3]。國能朔黃線山西境內地形復雜，隧道個數多距離長，因此漏纜系統得到了廣泛的應用。漏纜覆蓋可有效保證隧道內及隧道間連接部的場強需求。

漏纜系統主要包括跳線、電橋、避雷器、直流阻斷器、漏纜等器件。由于其應用廣泛、器件眾多、組網復雜，漏纜系統故障也是影響閃紅的主要因素。

漏纜系統出現故障將嚴重影響漏纜無線射頻信號的傳播，出現如信號場強傳播中斷、信號傳輸衰減過大等現象，導致漏纜無線覆蓋場強出現弱覆蓋、信號場強抖變、覆蓋空洞等問題，產生LTE 業務應用終端脫網、切換失敗、上下行吞吐率降低等異常應用事件。漏纜系統故障主要有：漏纜物理損傷，漏纜受外力擠壓造成破損、折斷、彎曲半徑超限等導致的高駐波、高信號傳輸損耗。跳線、電橋、避雷器、直流阻斷器等主要器件發生損壞或性能下降導致的高駐波、高信號傳輸損耗。漏纜、漏纜連接頭等處進水導致的高駐波、高信號傳輸損耗。附屬的尾巴天線故障。

4 無線側故障處理策略

4.1 LTE-R 無線網絡設備故障處置策略

LTE-R 無線網絡設備故障處置應堅持預防為主的策略，避免故障發生或盡量減小故障影響范圍和時間。

4.1.1 充分利用LTE-R 網絡監控功能

通過LTE-R 網絡U2000 網管進行定期無線網絡設備運行狀態監控、運行性能分析及告警分析，將設備故障修方式提升為設備狀態修，在設備運行性能惡化前進行維護干預，減少故障發生率。

4.1.2 日常維護工作精細化

在機房衛生、防塵、設備外觀檢查等工作的基礎上提升日常維護工作的精細化程度。①基帶處理單元站點進行GPS 系統駐波比測試、電壓測試，排查GPS 失鎖隱患；②基帶處理單元單板及射頻拉遠單元定期進行備件倒換，對倒換下來的單板進行本地性能測試，規避單板不可用風險；③定期完成CPRI 光功率測試，當光功率接近故障閾值時，現場用光功率計進行收光測量，并利用OTDR 進行光線路特性指標測試。基帶處理單元側LBBP 板的光模塊如果性能下降，也會造成收光功率、發光功率衰減過大，需要進行更換。

4.2 LTE-R 無線網絡天饋系統故障處置策略

（1）天線外觀核查。天線外觀核查應重點關注天線是否存在受損現象，同時現場進行天線工程參數（方位角、下傾角）測量，對存在偏差的問題進行及時整改。當發生惡劣氣象事件如暴雨、大風時應在第一時間對所涉及的天線進行工程參數加測，避免其發生異常。

（2）漏纜外觀核查。漏纜外觀核查應沿漏纜布放路徑進行徒步觀察，重點排查漏纜外觀是否受損、漏纜接頭防水是否牢固。

（3）駐波比測試。定期進行天饋系統駐波比測試。駐波比檢測，U2000 網管查詢，也可以通行現場應用SITEMASTER 等測試儀表進行測量。一般情況下，應先進行U2000 網管查詢，對全網駐波比進行普篩，以工作測試效率。對普篩發現了駐波比接近告警閾值的站點，再進行現場測試，對故障點進行定位，快速確認故障點位置，并進行整改。

（4）利用網絡優化測試進行故障輔助排查。天饋系統故障的直接表現為故障點LTE-R 無線網絡覆蓋異常，網絡優化測試作為LTE-R 無線網絡覆蓋性能的主要檢測手段，可以快速有效的發現無線網絡覆蓋異常[4]。因此在日常維護中應充分發揮網絡優化測試的作用，及時進行故障輔助排查，從而有效處置天饋系統故障。

5 結語

LTE-R 無線重聯車載設備作為重載無線重聯系統的重要組成部分，主要承擔機車同步操控業務，其運行狀態異常（閃紅）直接影響重載機車的運行。通過分析無線網絡設備故障、無線網絡天饋系統故障等導致閃紅的主要原因，提出了相應處置策略，為線重聯車載設備閃紅的故障處理提供參考。