铁路无线通信设备的故障测试与处理范文

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1CIR电台GPS定位

将铁路全线定义为由站内区间和站间区间组成。本站站内区间，由本站进站信号机和本站出站信号机组成;站间区间，由本站出站信号机和下站进站信号机组成;每个区间由该区间的最大、最小经度，以及最大、最小纬度组成。只有收到的经纬度均在区间内才认为列车在该区间内，即每条线路均有线路的最大、最小经纬度信息。上电后，搜索所有的线路数据，判断满足条件的线路，依次搜索各条线路的区间，如果满足条件，则退出搜索。

1.1GPS问题

在CIR日常检修作业和动车组司机所报故障中，GPS自动定位功能异常是较为普遍的问题，但不影响正常行车。此类故障一般有2种情况:一是动车组在运行途中发生自动定位功能异常;二是动车组在库内进行供电检修时发生定位失败。故障发生时，MMI提示GPS单元自检不通过，定位模块收到无效的数据信息，MMI不显示前后站信息或者前后站信息更新不同步。

1.2故障原因

GPS定位需要CIR预先设置车次号(补机也要有车次号)，车次号要与前进方向对应，否则会出现前后站显示颠倒;只有GPS收到的定位信息和数据库信息都有效时，定位才成功。GPS收到无效的定位信息，主要有以下原因。天气情况恶劣、地势狭窄、隧道等客观因素，导致GPS接收到无效的经纬度信息;或GPS数据库出现错误，如采集的原始数据(经纬度、公里标)与实际值差距大，导致CIR显示的线路名称与实际不符。GPS机车天线暴露于外界，受到异物打击、化学物质腐蚀使天线模块故障。在列车运行过程中，或位于线路枢纽、密集区段(包括动车检修库)，CIR无法区分2条及以上的运行线路时，MMI发出语音提示:通信转换，请选择线路。包括:①2条线路交叉，且交叉线路工作模式分别为450MHz和GSM-R;②2条线路并行，且距离接近，卫星定位单元同时搜索到2条及以上线路。

1.3应对措施

动车所检修库内GPS故障后，首先使用备用天线和GPS单元，若恢复及时更换相应模块，否则检查天馈线或定位外界信号干扰、天气等因素。注意，备用的GPS单元长时间没有上过电，第一次上电，需要5～10min的定位时间。针对外界无线环境，应努力改善如隧道、弱场区等处的条件，调整和优化无线设备布局和结构。动车运行途中GPS定位失败，不能自动恢复时，切换到手动模式，并记录机车所处位置的前后方站名和位置的公里标，为设备优化提供依据。GPS故障处理应本着“预防为主、防治结合”的原则，根据实际情况采取相应的措施。在CIR设备日常检修过程中，应做到精检细修，加强断电作业时天线检查力度，提前预防处理，将故障隐患及时消除。

2CIR电台机车号异常

GSM-R通信模式下，机车功能号对于基于位置的寻址方式具有关键性作用。语音模块完成网络注册后，自动向GSM-R网络发送车次号和机车号的功能号注册消息，完成功能号注册。如果没有车次号，只自动注册机车号功能号。一般情况下，车载CIR设备机车号异常通常有2种情况:①开机后重复3次尝试注册不成功，MMI提示机车号注册失败;②机车号注册成功后自动注销，循环发生，即机车号出现跳变现象。

2.1问题分析

根据CIR各模块工作原理，CIR机车号与本机IP地址具有一一对应的关系。机车号注册与GSM-R语音SIM卡号无关;同样，不同卡号的GSM-R数据SIM卡，只要注册机车号相同，获得的IP地址都是相同的。CIR上电后，GSM-R语音单元和数据单元分别进行网络注册，语音单元注册网络成功后，机车号随之注册成功;数据模块完成网络注册后，根据APN和机车号向网络申请本机IP地址。针对机车号、本机IP地址、语音和数据单元、SIM卡等之间存在直接或间接关系，建立CIR七角关系模型，如图1所示。为明确CIR各模块之间的关系，搭建CIR测试台进行实验，实验结果如表1所示。GSM-R语音场强、语音SIM卡、GSM-R语音天馈设备状态，是决定机车号是否正常的最直接因素。一般来说，机车号注册失败和机车号跳变故障发生时，GSM-R语音系统状态呈现不良，尤其是受到各种因素影响，语音场强时好时坏。

2.2应对措施

针对机车号出现的异常现象，日常检修重点应从GSM-R语音相关模块着手排查。若是设备问题,应及时进行更换并试验确认;若是网络环境所致，应统计位置、时间、信号强度等数据，进一步分析、优化网络结构。

3车-地联控通话故障

动车组司机用CIR与车站值班员、调度员进行车-地联控通话是一种普遍的通信方式，联控通话故障与GSM-R语音系统相关模块有直接的联系。

3.1问题分析

GSM-R语音业务采用电路交换方式，业务等级高，实时性较强。衡量车-地联控通话质量的标准主要是呼叫建立成功的概率、呼叫建立时间及业务传输时延，这些指标取决于GSM-R语音网络环境及相关通信设备性能。根据现场情况，车-地联控通话故障主要是语音场强覆盖和车载通信终端CIR设备。常见的车-地联控通话故障主要有以下2种情况。CIR呼叫FAS或FAS呼叫CIR成功后，出现单通现象，CIR送话正常，受话异常无音;或者CIR受话正常，送话异常，被叫听不到声音。分析以往的数据，主要为GSM-R语音天线接收功率或者发射功率不足，导致单通。CIR呼叫FAS不成功，或在通话过程中语音信号出现断续，无法正常通话。主要是受到外界无线干扰、地形等条件影响;以及在动车组高速运行情况下，业务切换不连续和多普勒平移，导致GSM-R语音场强不稳定，信号中断或失真。由此可见，引起车-地联控单通故障主要来自于CIR设备和GSM-R无线网络环境2个方面。以西安北动车检修库检修为例，检修库内4股道12个测试点，通过多次场强测试，语音场强分布比较合理，且仪表测试值和CIR供电检修测试值均在正常范围(铁标≥－98dBm)内，这说明对于CIR车-地联控故障的排查应从CIR设备语音模块或机车天线开始进行。

3.2仿真实验

针对CIR车-地联控通话故障问题，在OPNET仿真平台下仿真动车组在非CIR设备本身故障，统计出现通话单通或呼叫失败的概率，从而为GSM-R网络优化提供一定的理论参考。本试验平台分别仿真了动车组在城市、郊区、和乡村3种地理环境下，GSM-R语音业务丢包率和传输时延性能指标的优劣，仿真次数为30，每次仿真时间为2h，试验参数设置如下。系统级参数:机车移动速度为380km/h，用户处于独立的慢衰落信道中，调制方式为GM-SK，数据速率为4.8kb/s。节点参数:采用定向天线，基站天线增益为14dBi，机车天线增益为3dBi，基站最大发射功率为20W，3扇区结构。噪声干扰:在城市、郊区和乡村3种地理环境下，相邻小区的干扰因子分别为0.65、0.63、0.60，相位噪声功率谱密度为－74dBm/Hz，阴影衰落标准差为10dB。仿真试验结束后，利用OPNET软件对30次仿真结果求平均，并生成曲线图，如图2、图3所示，3种环境下，GSM-R语音业务丢包率基本为0，通话传输时延0.4～0.6s，符合铁路行业标准。由此说明，在动车组运行时速较高，处于一般干扰水平的环境下，车-地联控通话故障发生的概率较低。因此，在处理CIR通话故障时，应首先从设备本身(机车天线、连接电缆、GSM-R语音模块等)入手，排除设备问题后，可对经常出现故障区间的无线网络环境进行测试和重点优化，从而减少车-地联控通话故障。

4小结

本文重点对CIR三类典型故障:GPS定位、机车功能号和车-地联控问题分别进行讨论和分析，通过数据采集、实验和仿真结果说明了故障原因及应采取的措施，希望为CIR设备检修作业人员故障分析和处理提供一些科学的方法。

本文作者：李少辉单位：西安铁路局西安通信段