淺談BTM設備故障的處理及預防措施

摘要：BTM系統是車載信號ATP系統的關鍵設備之一，因此BTM系統的穩定性是影響車載ATP系統運行質量的重要因素，如該設備故障會導致列車緊急制動停車，給軌道交通系統安全及運營帶來不利的影響。因此該文對BTM系統展開研究，針對常見故障的處理方法，以及預防性措施提供一些建議，以期提高BTM系統的穩定性，降低因BTM系統發生故障引起損失的概率。

關鍵詞：BTM系統；車載ATP；應答器；故障處理

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.09.033

中圖分類號：TM 63；TN 92 文獻標志碼：B 文章編碼：1672-7274（2024）09-00-03

Discussion on the Handling and Preventive Measures of BTM Equipment Malfunctions

ZHENG Guangyu

（Tonghao Urban Rail Transit Technology Co.， Ltd.， Beijing 100160， China）

Abstract： The BTM system is one of the key equipment of the onboard signal ATP system. Therefore， the stability of the BTM system is an important factor affecting the operation quality of the onboard ATP system. If the equipment fails， it will lead to emergency braking and parking of the train， which will have adverse effects on the safety and operation of the rail transit system. Therefore， this article conducts research on the BTM system， providing some suggestions for common fault handling methods and preventive measures， in order to improve the stability of the BTM system and reduce the probability of losses caused by BTM system failures.

Keywords： BTM system; onboard ATP; responder; fault handling

BTM系統是車載設備中的一個關鍵組成部分，它通過BTM天線與地面應答器進行通信，接收地面應答器發送的數據報文。車載ATP通過其標識，結合本身的電子地圖數據，實現列車的定位及精確停車功能。或接收LEU連續發送的報文，該報文內容來自于聯鎖設備，用于向列車反映進路狀態。這些信息對于保障列車的安全運行至關重要。因此BTM系統的穩定性是影響車載ATP系統運行質量的重要因素。本文從BTM系統的工作原理與傳輸特性出發，著重介紹BTM設備典型故障的分析方法及處理措施，并就如何提高BTM系統的穩定性提供一些思路和建議。

1 BTM系統的工作原理

1.1 BTM系統的構成

BTM系統由車載設備與地面設備兩部分構成。車載設備由BTM主機、BTM車載天線組成；地面設備包括有源應答器、無源應答器。BTM主機由BTM通信板、BTM解碼板、BTM接收板、BTM發送板（功放板）及電源板組成。BTM車載天線單元由射頻能量發射天線與信號接收天線兩部分構成。具體如圖1所示。

地面設備包括有源應答器和無源應答器，存儲在應答器中的報文信息可以為運行中的列車提供位置坐標、彎道半徑、坡度、限速條件等關鍵信息。如圖2所示。

1.2 BTM系統的工作原理

應答器系統是利用無線感應原理在特定地點實現列車與地面相互通信的一種數據傳輸裝置（如圖3所示）。當列車上的BTM天線感應到設置在地面上的應答器時，車載BTM天線將向地面發射高頻能量載波，激活地面應答器，此時車載BTM天線和地面應答器建立通信，地面應答器將向運行中的列車連續發送存儲于應答器中的報文信息，再經由BTM主機將獲取的報文信息傳送至車載ATP系統進行列車定位并實現相關功能[1]。

2 BTM系統常見故障分析及處理

2.1 BTM功放板故障

BTM功放板負責向應答器天線輸送27.095 MHz的能量信號，用來激活地面應答器，再接收和處理應答器天線反饋的信息，并將該信息經過濾波后傳送給解調板。當功放板發生故障時，MMI會顯示BTM打叉，解碼板燈位會閃紅，車載ATP系統無法正常運行。此時根據解碼板B2燈位確認功放故障，更換功放板后進行整機重啟，并觀察BTM主機燈位顯示狀態，MMI不再顯示BTM打叉，車載ATP系統可以正常運行。

2.2 BTM天線故障

天線單元的主要作用是傳輸能量載頻信號、接收FSK信號、產生自檢信號以及配合BTM主機實現自檢功能。當發生天線故障時，MMI會顯示BTM打叉，數據中會報天線自檢故障。一般出現BTM天線故障的主要原因是天線遭異物撞擊損壞，以及天線防水性能不良導致內部有積水，腐蝕電路，或者BTM天線與Ｄ電纜接頭處有進水，腐蝕電纜插頭、插針。當發生天線故障時首先應該查看BTM天線與D電纜連接頭是否存在虛接問題，如發現虛接可以進行緊固，如故障消除，則需要重對接頭進行緊固處置，并重新采取相關防松脫、防水、防潮措施。如故障未消除，則需要更換BTM天線。

2.3 BTM接收板故障

BTM接收板的作用是接收從功放電路傳送來的FSK調制信息，并對其進行放大和解調。將解調后的FSK信號傳送到解碼板。BTM接收板是BTM系統鏈路上的中間環節，在接收板前端還有BTM功放板和天線，因此無法單獨判斷接收板是否故障，需要結合BTM功放和天線的工作狀態去判斷。當解碼板燈位出現異常并不停地自復位時，需要依次排查鏈路上的接收板、功放板及天線的狀態，以準確定位故障點位。

2.4 BTM解碼板故障

BTM解碼板是對解調后的FSK信號進行解碼處理，同時判斷報文信息的正確性和有效性。解碼板也提供BTM主機工作狀態的指示。因此可以通過解碼板的燈位提示，定位故障原因。具體故障有：當解碼板A4燈位不閃爍時，可以判斷解碼板工作不正常，此時需要更換解碼板后觀察故障是否消除；當解碼板不停自復位時，原因是BTM開機自檢不通過，此時需要逐一排查天線、功放板、接收板、D電纜等是否存在異常，依次進行更換，準確定位故障源。

2.5 BTM通信接口板故障

通信板的作用是完成BTM主機與車載控制核心的通信。當BTM通信接口板發生故障時，會導致BTM數據無法傳送至車載ATP系統，造成ATP與BTM之間無法進行數據交互，從而影響車載ATP的正常運行。一般當通信接口板故障時，通信接口板指示燈顯示異常或全滅。此時需要觀察解碼板燈位是否正常，如果解碼板燈位正常，則說明天線和功放板狀態良好，需要更換BTM通信接口板后觀察故障是否消除。

2.6 BTM電源板故障

BTM電源板的作用是對車輛電源進行整流、濾波處理，并轉換成BTM設備所需要的直流24 V電源，然后通過背板傳送給其他部分。當BTM電源板發生故障時，BTM電源24 V指示燈不亮，解碼板和通信板指示燈均處于滅燈狀態，MMI顯示“BTM打叉”，車載ATP啟機失敗。當出現上述現象時，首先應該檢查BTM電源輸入插頭是否有24 V電壓，如果無24 V工作電壓，則需要更換電源盒；如果電源插頭有24 V電壓，則需要更換BTM電源板。

2.7 地面應答器故障

應答器是一種用于地面向列車信息傳輸的點式設備，分為無源應答器和有源應答器，其主要用途是向列控車載設備提供可靠的定位信息等，用于獲取前方進路。當應答器出現故障時，會導致列車無法讀取該應答器的報文信息，正常情況下車載ATP系統通過內部計算能容忍丟失一個應答器，當連續丟失兩個應答器時，車載ATP會判斷位置丟失，并輸出緊急制動指令，因此為了保證應答器工作正常，需要定期通過車載數據排查全線路是否存在應答器丟失的情況，如多列車經過某個應答器都存在丟失的情況，此時需要運維人員將該應答器更換后觀察后續列車的運行情況。

2.8 BTM干擾

BTM干擾是指列車在區間行駛期間，在經過地面應答器時收到全FFFFFF報文，導致車載ATP無法解析該報文內容，如連續經過的應答器時均收到全FFFFFF報文會造成列車位置丟失，ATP會輸出緊急制動指令。還有一種情況是在沒有應答器的區間行駛時收到全FFFFFF報文。車載ATP會報收到預期以外的應答器，同樣ATP會輸出緊急制動。解決該問題的首先條件是確定干擾源和干擾路徑[2]。常見的干擾源有車輛的輔助逆變器、受電弓、SIV回流線等。干擾路徑一般是干擾信號通過空間輻射從天線端口直接耦合，或者就是射頻電纜與其他設備電纜通過線間耦合引入干擾信號，還有通過BTM主機電源線、地線傳導耦合。比較有效的抑制干擾源方法是，增加D電纜抗干擾磁環或者是切斷耦合路徑進行屏蔽，如采用增加BTM天線屏蔽罩等措施。

3 預防措施及建議

根據BTM故障情況，為了從設備源頭解決故障，茲提出以wpPJK50Cq2tDM0Ts7dx9yrxjCPOXcqqs1l+LJh1Zmp8=下思考與建議。

3.1 改進BTM系統的硬件設備工藝

（1）優化BTM天線的設計，增加有效的密封措施，對易進水的接頭處設計并加裝防水膠圈等[3]。

（2）在天線與安裝支架間增加緩沖膠墊，提高設備的抗震性。

（3）對BTM設備各線纜增加抗干擾磁環、屏蔽板等裝置，同時合理布局柜內設備，合理地線配置，防止設備間的電磁干擾。

3.2 增加BTM數據記錄板

目前TDY型號BTM設備未加裝BTM數據記錄板，而數據分析是處理BTM問題非常有效的手段。通過對BTM數據分析，結合車載ATP日志能迅速，精準確定故障點，以便進行有針對性處理，防止故障反復發生。

3.3 加強BTM設備的日常檢修及維護

（1）逐步完善BTM設備的維護手冊，增加日檢、月檢、年檢的管理辦法及具體措施，使設備隱患提前暴露，及時處理，做到設備安全運營，避免因設備檢查不到位，造成設備故障。

（2）增加并優化日常檢修設備的內容，如加強線纜與天線連接處的防水性能及緊固程度檢查，確認防水性能是否良好，天線與D電纜接頭處是否按要求扭矩進行緊固，D電纜是否按要求加裝磁環等。杜絕檢修不到位引發的設備故障。

（3）通過BTM篩查工具，對日常行車數據進行全面篩查，排除隱患，當多車在同樣位置都無法收到地面應答器報文時，應該檢查地面應答器是否存在問題并及時更換，避免因錯檢漏檢導致的運營故障。

4 結束語

目前，國內許多城市已經開始建設具備FAO全自動無人駕駛系統的列車，因此對CBTC系統安全性和穩定性的要求也越來越高，作為核心設備的BTM系統在其中發揮關鍵作用。只有現場維護人員充分了解BTM系統的工作原理，完善設備維護機制，才能夠準確地抓住故障的關鍵點，降低故障隱患，避免列車在運營期間因BTM系統故障影響行車安全，保障城市軌道交通的安全運營。

參考文獻

[1] 嚴偉．CTCS3-300H型ATP車載設備BTM維護及故障分析處理[J]．中國設備工程，2020（11）：61-62．

[2] 宋微，林凱，黃植卓．車載BTM天線電磁干擾耦合規律研究[J]．電氣化鐵道，2022（3）：91-96．

[3] 滕學真．BTM故障案例分析及處置建議[J]．鐵道通信信號，2018（7）：28-30，33．