CTCS3-300T列控车载应答器传输系统故障分析及处理建议

吕岩琪

（北京铁路信号有限公司，北京 102613）

1 概述

CTCS3-300T 列控车载ATP 系统是基于地面数据和列车特性，用于防止列车超速、保证列车运行安全的信号设备，目前该设备已广泛应用于国内多条高速铁路客运专线。应答器传输系统是该系统的重要组成部分，负责从地面应答器获取报文，并进行校验、解码，然后发送给车载主机，由车载主机进行处理，保证列车安全运行。然而时常因为应答器传输系统故障使运营列车触发制动甚至紧急停车，影响运营效率。因此一旦发生应答器传输系统故障，快速进行故障排查、定位、分析和处理，对于保障铁路实际运营效率具有重要的意义。

2 应答器传输系统构成及相关测试

2.1 应答器系统构成及原理

应答器传输系统由应答器传输模块(BTM)、车载天线(CAU)和D 接口电缆组成，属于点式传输系统，以安全方式从轨旁应答器获取数据向车载主机传输。其原理是BTM 单元产生一个27 MHz 的射频载波，CAU 通过D 电缆接收能量载波。当CAU通过应答器时，产生一个垂直方向的27 MHz 能量载波磁场，在应答器上感应一个电压，达到磁耦合，使应答器获得能量发送报文信息。CAU 接收应答器产生的1 023 位报文，通过D 电缆将接收到的报文传送给BTM。BTM 接收和分析应答器报文，并进行校验解码转化为830 位的有效消息，然后通过车载总线报告给主机单元，如图1 所示。

图1 应答器传输系统工作原理框Fig.1 Block diagram of the principle of operation of balise transmission system

2.2 应答器传输系统相关测试

为保证应答器传输系统的可靠运行，从上电启动到正常运行，BTM 完成完整性测试和初始化子模块，还要完成例行测试，在运行期间连续地进行应答器检测功能的自检。相关的功能测试是由BTM 通过D 电缆对CAU 发出测试请求，CAU 接收测试请求后，对能量载波的磁场强度和信号调制深度进行检测，并向BTM 发送测试响应信号、功率感应信号，同时对传输系统的功能检测。BTM 依据CAU 动态功率感应，实时动态地调整输出信号的幅度，保证输出能量磁场维持在一个正确的等级上，确保应答器信息的有效获取。系统进行周期性测试，如果测试不满足要求，则判定应答器传输设备不安全，导向安全侧，并报告给车载ATP，进入安全模式。应答器传输系统功能特性的测试主要分为以下阶段。

2.2.1 配置和启机测试（Set-up and Start-up Tests）

系统上电后，自动对各子模块进行配置和读取产品代码、版本，完成系统功能自检，并检测各单元模块工作状态，该过程大约需要30 s。

2.2.2 例行测试（Routine Tests）

例行测试是系统功能测试中检测项目最多、最全的，在静态条件下后台完成，主要用于验证应答器传输系统的安全性能，执行时间大概需要30 s。执行此项测试时，CAU 下应避开应答器和其他金属物质，应答器和金属物质的存在以及电磁干扰等都可能导致例行测试失败。

2.2.3 运行测试（Run-time Tests）

系统运行期间，在后台连续进行应答器检测功能的自检，目的是检测信号通道正常完好，确保应答器传输系统可以给地面应答器传送足够的能量，并能够检测到应答器的响应。

3 应答器传输系统典型故障分析及处理建议

在应答器传输系统故障分析时，可通过下载分析LOG 日志的方式来进行，通常的日志文件包含ATPCU AELog、SDP AELog、C2CU AELog和JRU 记录数据，应答器传输系统相关的故障在SDP AELog 中都可以找到相应的故障代码，再结合ATPCU AELog、C2CU AELog 相关故障语句以及JRU 记录的行车数据，从而判断故障类型和定位故障设备。以下总结几种典型故障发生的原因、故障特点、Log 日志中故障代码以及处理建议。

3.1 运行时BSA故障

Balise Service Available（BSA）是应答器传输系统的可用性，相当于1 个故障信号。当应答器传输系统发生此类故障或错误时，BTM 就会向ATP报告BSA 故障，Log 日志中会记录相关故障语句。

1）发生运行BSA 故障的主要原因为运行时测试失败，故障特点为列车有速度时报BSA 故障，导致ATP 死机停车，ATPCU AELog 中会报“BSA Temporary Error,active BTM1”；临时BSA 导致的停车故障基本可以确定为硬件问题，CAU 和D 电缆可能性较大，BTM 单元也有一定可能性，现场可通过校验结果判断故障设备。

2）SDP AELog 运行时临时BSA 故障代码：BT 12XXXX；运行时永久BSA 故障代码：BT 15XXXX（X 为任意字符）。

3.2 启机BSA故障

1）主要原因为BTM 启机测试失败，故障特点为发生在ATP 启机时导致死机，ATPCU 的Log中会出现如“BSA Permanent Eeeoe”“Protocol version misn”协议版本错误的记录。该问题软件可能性相对较大，发生此故障时建议执行多次校验。若校验正常，可继续观察，若校验失败，则优先更换BTM。

2）SDP AELog 中启机永久BSA 故障代码：BT 0AXXXX（X 为任意字符）。

3.3 BTM端口无效

1）主要原因为ATP 在运行过程中检测到BTM在MVB 总线上失去响应，故障特点是触发ATP 死机，运行时导致停车，ATPCU AELog 中报“Balise Port# invalid”(# 为1、2、3、4) 或“StatusPort invalid in BTM*”(*为1、2)；若发生在检修库内，建议执行10 次校验，若校验正常，可继续观察；若发生在运行过程中，建议执行10 次校验，若校验正常且首次发生，可继续观察，若重复发生，建议优先更换BTM 单元。

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

3.4 BTM单元与SDP单元间建立失败

1）主要原因为BTM 单元与SDP 单元间MVB总线连接建立失败，故障特点是故障发生后重启ATP 后基本可恢复。该问题软件可能性相对较大，发生后建议统一执行多次校验。若校验正常，可继续观察。若校验失败，则优先更换BTM。

2）发生此故障时，ATPCU AELog 中会报告“StatusPort invalid in BTM1”。

3.5 校验超时

1）主要原因为BTM 多次例行测试失败或长时间未进行成功例行测试，故障特点为DMI 会报“BTM 测试将于 xx 小时后超时”或“BTM 测试超时”的告警文本，ATPCU AELog 中报“BTM Transmission Test failed after XX hours”（X 为数字，某某小时）、“BSA TestInProgress”。发生此类故障时，首先确认CAU 下方无金属物，关闭驾驶室后重新启动ATP，并重新激活驾驶室。如果仍然提示测试超时或测试超时前曾经发生过BSA、端口无效等应答器传输系统相关故障，则需要手动校验不少于10 次例行测试。若例行测试结果不稳定有不通过现象，则需要根据校验侧结果逐步更换相关子模块解决；如果多次重启ATP 和激活驾驶室都正常，且无其他应答器传输系统相关故障发生，则继续观察后续运行情况，不需要重新校验。

2）SDP AELog 中对应故障代码：BT 26XXXX（X 为任意字符）。

3.6 全零应答器

是指BTM 无法在接收到的信号中正确解析出报文，故障特点是DMI 会报“应答器报文错误”；发生此类故障可根据ATPCU AELog 中记录的故障类型以及对应的SDP AELog 中故障代码确定故障设备为BTM/CAU/D 电缆，若未报应答器传输系统相关故障类型及代码，这种情况下怀疑可能受到外界瞬时干扰导致BTM 收到应答器异常报文，可进行多次校验，校验正常，可继续观察。

3.7 其他故障

对于部分无法直接判断应答器传输系统中哪个子模块故障时，必须校验BTM，通过校验结果和例行测试（Routine test）记录来确定故障设备，Test Summary 为测试总结。以下为典型的测试故障记录。

1) Amplitude trans 错误：为BTM 故障。如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Amplitude trans=testFailedA

2) Mode test 错误：为BTM 故障。例如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Mode test=testFailedA

3) Rx Decoding Test 错误：为BTM 故障。如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Rx Decoding Test=testFailedA

4) Maximum telepower FieldS A/D 错误：为BTM 故障。例如：

Test Summary:

The routine test failed.

*** A ***

Maximum telepower FieldS A/D=testFailedA

5) Minimum telepower 错误：

Minimum telepower 测试分为A、B 2 个测试序列，每个序列分为3 种模式：tog、ntog、cw，每种模式又由2 种频率组成：High、Low。此类故障可能为CAU 或者BTM 的TX 板故障，以CAU 故障的可能性较大。

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

对于通过Routine test 记录也无法判断的故障，可以使用排除法来确定。首先用一个新的CAU 和D电缆与故障系BTM 相接，然后校验。若校验不通过，基本可以判断为BTM 故障。若多次通过，可以判断故障发生在CAU 和D 电缆之间，这时需要断开D 电缆两端的连接插头，分别在两端测量导通确认是否存在混线、断线问题，以及在静态和动态下分别测量D 电缆的电阻是否符合要求，并且检查防水、固定情况，检查插头内部镀金层是否磨损氧化，若一切都正常可以确定为CAU 故障。

4 结束语

由于应答器传输系统子模块较多，发生相关故障的原因比较复杂，可能由于系统自身任一子模块硬件或软件原因导致，也可能是外界干扰或者执行相关功能测试时条件不满足导致。一旦发生故障，应清楚记录发生故障的现象，并及时下载AElog 数据，通过故障现象查找典型故障代码，再结合系统中各子模块的关联，以及相关测试的工作过程，快速的分析故障原因和定位故障件，对于提高运营维护效率具有一定的帮助。