20 000 t重載列車LTE無線同步控制系統脫網故障原因分析及改進措施

摘" 要：該文對朔黃鐵路20 000 t重載列車LTE無線同步控制系統的脫網原因進行分析，并有針對性地提出技術改進及應急處置措施，大大減少LTE同步控制系統脫網故障對運輸生產的干擾。

關鍵詞：交流機車；LTE同步控制系統；脫網；LTE數據分析；SIM卡；EM350模塊

中圖分類號：U292.92+1" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）11-0144-04

Abstract： This paper analyzes the reasons why the LTE wireless synchronous control system of the 20 000 t heavy haul train on Shuohuang Railway is out of the network， and puts forward the technical improvement and emergency measures， which greatly reduces the interference of the LTE synchronous control system to the transportation production.

Keywords： AC locomotive; LTE synchronous control system; off-grid; LTE data analysis; SIM card; EM350 module

朔黃鐵路作為晉煤東運的重要通路，運輸任務逐年攀升，為了挖掘運輸潛能，朔黃鐵路運輸處自2014年開始開行20 000 t重載列車。LTE無線同步控制系統通過LTE網（A網和B網冗余配置）使2臺交流機車實現遠程同步操控，減少了列車之間的相互作用力，為20 000 t重載列車的開行提供了關鍵的技術支持。但是，在20 000 t重載列車開行過程中，由于LTE無線同步控制系統單網脫網、雙網脫網故障造成的列車區間停車分解問題一直較為突出，已經嚴重影響了列車運行安全，干擾了正常的運輸秩序。因此，必須采取有效措施減少LTE無線同步控制系統脫網故障的發生。

1" LTE無線同步控制系統介紹

LTE無線同步控制系統主要由同步控制單元OCE、無線數據傳輸單元GDTE（包括LTE多頻天線傳輸系統和數字電臺通信系統）、人機交換及信息顯示單元IDU、其他輔助系統組成，各控制單元之間通過MVB總線、RS422總線和以太網總線進行數據交換。

2" LTE無線同步控制系統脫網故障原因分析 2.1" 典型案例

2021年8月9日，主控機車為HXD1型7230機車、從控機車為HXD1型7207機車，運行在古月-西柏坡間上行線229 km800 m—241 km000 m時，LTE無線控制系統的B網持續閃紅，申請西柏坡站停車檢查并分解，15時11分停于西柏坡Ⅱ道，15時25分分解完畢，主控列車于15時52分開，從控列車于16時15分開，共計停車64 min。

2.2" LTE同步控制系統的OCE數據分析

下載HXD1型7230機車、HXD1型7207機車的OCE數據進行分析，14時46分LTE無線控制系統的B網開始閃黃，10 s后B網閃紅，處于單網脫網狀態。此時主控機車（即HXD1型7230機車）的OCE狀態號為1001，從控機車（即HXD1型7207機車）的OCE狀態號為1000，說明編組狀態正常，關鍵時間段OCE數據分析如圖1和圖2所示。

2.3" 下載LTE數據分析

2.3.1" 主控機車（即HXD1型7230機車）的LTE數據分析

14時46分時，連接狀態由“1”跳變為“0”，說明主控機車的LTE同步控制系統無法通過B網發出同步控制指令；空口數據接收狀態由“1”跳變為“0”，說明主控機車的LTE同步控制系統無法通過B網接受從控機車反饋的指令；此時主控機車與從控機車的LTE同步控制系統的B網中斷，關鍵時間段LTE數據分析如圖3所示。

14時47分時，LTE同步控制系統自愈重啟，重啟后附著狀態為1、連接狀態為0、空口數據接收狀態為0，IMSI信息由460308906005398跳變為000000000000000，說明7230機車的LTE同步控制系統的B網仍然處于脫網狀態，未能恢復正常；此后系統每隔2 min重啟1次，直至15時12分西柏坡站內停車分解，LTE同步控制系統自愈重啟數據分析如圖4和圖5。

2.3.2" 從控機車（即HXD1型7207機車）的LTE數據分析

14時46分時，連接狀態為1、附著狀態為1，狀態正常，空口數據接收狀態由“1”跳變為“0”，說明無法接受到主控機車的同步控制指令，同時系統無自愈重啟情況發生，此時從控機車的LTE無線同步控制系統正常，關鍵時間段LTE數據分析如圖6所示。

2.3.3" LTE數據分析結果

通過LTE數據分析，在LTE同步控制系統B網脫網時，主控機車的連接狀態、空口數據接受狀態、附著狀態均異常，并且LTE同步控制系統頻繁自愈重啟，說明主控機車發生故障，無法正確讀取SIM卡的信息；從控機車的連接狀態、空口數據接受狀態、附著狀態顯示正常，也未發生LTE同步控制系統的自愈重啟，說明從控機車設備正常。

2.4" 故障查找及改進措施

通過OCE、LTE數據分析，可以判斷出主控機車（HXD1型7230機車）B節LTE機箱中通信板的SIM卡通信不良，在系統重啟后識別不到SIM信息，發生單網脫網故障。進一步對故障通信板進行檢查，確定了造成SIM通信不良的原因，并有針對性地提出了改進措施。通信板結構如圖7所示。

2.4.1" SIM卡接觸不良

1）故障原因。機車運行過程中，受機車振動影響，SIM卡與通信板接觸不良，EM350模塊無法正常讀取SIM卡信息，造成LTE脫網。

2）解決措施。采用耐高溫的雙面膠對SIM卡進行加固。在LTE同步控制系統處于斷電狀態下，先拆下通信板，再拆下通信板上的SIM卡，在SIM卡的背面黏貼2層耐高溫的雙面膠，用剪刀將SIM卡邊緣多余的雙面膠剪掉，然后固定在SIM卡的保護蓋上，最后將SIM卡保護蓋裝入SIM卡的卡座內。上電后，LTE同步控制系統可以正確讀取SIM卡信息并成功登網。

2.4.2" EM350模塊故障

1）故障原因。黃大線LTE同步控制系統的地面設備只有A網沒有B網，機車一旦進入黃大線后，機車的EM350模塊在檢測不到地面B網的情況下，會頻繁重啟，從而造成控制程序無法回到正常模式，表現為LTE同步控制系統B網脫網。

2）解決措施。①為了防止EM350模塊長期在高溫環境下老化、性能降低，對EM350模塊實行壽命管理，使用壽命控制在4 a。②對EM350模塊的控制程序進行優化改進，機車處于非編組狀態下，OCE狀態號低于500時，EM350模塊不觸發自愈重啟程序，減少反復自愈重啟對模塊系統的影響；OCE在短時失電時，可以自愈重啟，恢復編組狀態。③對EM350模塊的自愈重啟功能進行優化改進，LTE同步控制系統脫網后，每1 min進行1次軟關機、軟開機，進行重新搜網、登網操作；5 min未恢復到正常網絡狀態時，進行自愈重啟。自愈重啟時，通過復位腳管將EM350模塊進行復位，將復位信號低電平時間由50 ms延長到1 s，有助于EM350模塊充分復位。

3nbsp; LTE同步控制系統發生脫網故障的應急措施

為了減少LTE同步控制系統脫網故障對運輸生產的影響，綜合考慮線路坡度、安全風險、操縱難度等因素，制定了應急措施。

3.1" LTE同步控制系統發生單網脫網故障

20 000 t列車運行過程中，遇LTE無線同步控制系統單網脫網無法自動恢復時，維持運行到前方20 000 t車站停車分解運行。維持運行期間，主控機車乘務員及時向就近車站值班員匯報故障情況及前方20 000 t車站停車分解的需求，同時主、從控機車乘務員之間加強互控，密切關注同步控制屏狀態。

3.2" LTE同步控制系統發生雙網脫網故障

20 000 t列車運行過程中，遇LTE無線同步控制系統A、B網同時脫網時，乘務員應立即常用制動停車，長大下坡道區段請求分解運行；其他區段重新編組一次，脫網故障消除時，繼續20 000 t編組運行，脫網故障未消除時，請求分解運行。

4" 結束語

LTE無線同步控制系統是20 000 t重載列車開行的關鍵技術，為朔黃鐵路的擴能增量發揮了重要作用，但是在實際運輸過程中，因單網脫網或雙網脫網故障的頻繁發生，一方面給20 000 t重載列車的運行帶來了安全隱患，另一方面故障后的停車分解給運輸生產帶了重大干擾。本文對一起典型的LTE同步控制系統脫網故障的OCE數據、LTE數據進行分析，查找到可能造成脫網的原因，通過采取技術改造、程序優化等措施，大大提高了LTE無線同步控制系統的穩定性。

參考文獻：

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[2] 郭林.朔黃鐵路機車無線重聯系統故障及解決措施[Z].朔黃鐵路，2013（3）.