铁路机车中无线通信设备故障处理策略研究

铁路机车中无线通信设备故障处理策略研究

刘健 牛光友 林子朋

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266000

摘要：目前，经济发展迅速，我国的综合国力的发展也有了提高。通信设备作为铁路机车的重要组成部分，是列车正常运行的指挥系统，其工作的可靠性不仅关系着列车能否按照规定时间、规定路线正常运行，还与广大承运人员的生命安全息息相关，必须引起高度重视。为了保证铁路机车通信设备的可靠工作，铁路部门不断出台相关的设备检修制度，通过增加通信设备的检修频率实现铁路机车通信设备可靠性的提高。但是由于通信设备本身构成较为复杂，加之使用环境因素多变，导致铁路机车通信设备出现问题的原因极为复杂，具有明显的随机性，因此研究铁路机车无线通信设备的故障处理，提出对应的处理策略，对于提高铁路机车通信设备的运维质量、保证铁路机车安全稳定运行具有重要意义。

关键词：铁路机车；无线通信设备故障；处理策略研究

引言

就目前而言，轨道电路的信息维护要价过高，传输的条件差，传输的速度慢，因而已经逐渐被铁路信号系统所淘汰掉。无线通信技术的出现，能够符合铁路信号系统的标准，并且还能够减低其成本。

1典型通信设备存在的故障问题及原因

1.1调度通信设备故障及原因

调度通信设备作为铁路机车通信系统中的关键设备，其主要功能是完成调度员对于列车指挥指令的传输，以便实现铁路机车的正常有序运行。当前使用的调度通信设备组成较为复杂、组网灵活，设备维修人员要想快速排除通信故障，必须掌握通信设备的组网情况，清楚通信系统的工作原理，熟悉通信系统中所有终端设备组成及其实现的具体功能。当机车通信设备出现故障时，维修人员在故障问题排查过程中需要仔细观察故障现象，调查设备故障发生前的运行情况，结合通信设备故障前后的具体表现查出故障原因，及时采取相应的应急处置措施，及时排除故障使设备恢复正常工作状态，提高铁路机车的运行效率。调度通信设备常见的故障及其原因如下：不能监测到DDU板信号，原因是DDU模块所在的MPU板出现死机或者缓存过多卡滞；触摸屏不能够及时显示当前的呼叫记录，原因是触摸屏进入休眠状态；2M触摸屏存在异常杂音，原因是触摸屏线路连接情况异常或损坏；MPU状态查询功能失灵，原因是MPU板接触不良；触摸屏内调度台触摸功能失效，原因是触摸屏主机与触摸屏之间的排线断路；主环正常但备用环末端站不能访问，原因是MPU板数据未能及时得到发送；相邻通信站能够响铃但是没有声音，原因是终端手柄损坏；呼叫调度时通时不通，原因是数据配置窜码。

1.2综合无线通信设备故障及原因

综合无线通信设备作为铁路机车无线通信的核心器件，由主机、MMI、天线、线缆、终端设备等部件组成。综合无线通信设备集成化程度很高，结构自身极其坚固，完成单个组成元件的维修工作几乎是不可能的，因此综合无线通信设备运行过程中通常以告警信息为参考，确定可能的故障位置，之后直接更换故障位置的集成模块单元，观察告警信息是否消除，确定故障是否得以处理完成。综合无线通信设备故障的诊断处理较为常用的方法是单元替换法和复位操作法。综合无线通信设备典型的故障及其原因如下：开机不上电故障，原因是铁路机车110V电源故障或者A子架保险管烧毁；MMI长握手故障，原因是控制电缆顺序颠倒导致MMI损毁；摘、挂机失灵故障，原因是送受话器故障或者连接电缆断路；450MHz呼叫失败故障，原因是MMI端口控制电缆顺序颠倒，MMI损坏；450MHz通话无声音故障，原因是MMI端口控制电缆顺序颠倒，MMI和送受话器/扬声器损坏；GSM-R通话无声音故障，原因是MMI端口控制电缆顺序颠倒，以及MMI和送受话器/扬声器损坏。

2无线通信技术的特点

就目前而言，如果距离相对较近，那么可以使用的无线通信技术大概有WIFI,NFC等。如果距离比较远的话，那无线通信的距离也就比较远，充分运用无线通信技术，可以减少中继设备的使用次数，进而降低整个系统的陈本。铁路信息系统可以指示铁路的运行，通过操纵GPS,速度，位置等，在车站能够掌握到所有的信息之后，就会经由铁路信号系统将其传输到计算机当中。无线通信技术主要有四大特点：第一，对铁路的运行状况可以做到了如指掌，不但能够提升资源的利用率，降低能耗，还能够制止列车速度过快的情况，使列车的运行更加稳定，更加高效。第二，能够提升铁路信号系统的安全性和管理水平，列车的控制系统能够根据实际状况和操作状态，通过计算机的辅助进行自我调节，进而能够提高系统运营的效率和质量。第三，充分利用无线通信技术，可以降低中继设备的使用率，比方说地面信号的设备，进而降低了铁路信号系统的成本，降低了系统设备维修护养的资金。第四，无线信号的适应性特别高，它可以提升列车运行的速度，还可以在距离较远时修调系统的参数。但是，无线通信技术在铁路信号系统当中，也不是都是优点，全无弊端，像是系统中的某些设备的价格比较高，列车运行的速度与输送电码的速率符合程度不是很高等都是亟待解决的问题，信息技术的应用性和延展性还有很大的提升，即便这些问题在短时间内解决不了，但是不久的将来一定能看到信息技术的进步。

3关键技术

3.1OFDMA技术

OFDMA技术也就是正交频分多址接入技术，该技术属于调制复用技术，具有宽带扩展灵活、高频谱效率等优点，通过该技术可以对通信系统宽带进行分类，得到若干个相互正交的子载波，子载波完成通信业务数据的并行传输。OFDMA技术结合了频分多址、时分多址，技术应用过程中将高速数据流分散到不同的正交子载波上，从而显著延长符号的持续时间，降低单个子载波的符号效率，抗干扰能力强，最大程度上提高铁路数据无线传输的性能。

3.2MIMO技术

MIMO技术即利用多接收天线及多发射天线实现的空间分集技术，该技术在应用中采用分立式多天线对通信链路进行分解，得到多个并行的子信道，实现多根天线的同时传输。MIMO技术的无线局域网数据传输效率较高，最高可以达到320Mbps，分成上行支持MIMO技术和下行支持MIMO技术。LTE系统中的上行支持MIMO技术中通常采用两根接收天线和一根发送天线，形成一个虚拟环境下的MIMO系统，一个终端用户发送一个数据流，不同终端上的数据流可以当成来自同一个终端不同天线上传输的数据流，最少两个数据流占有一个相同的时频资源。上行虚拟MIMO系统中包含多个用户终端，根据下行控制的信号指令在分配的时频资源中进行导频和数据信号的发送。天线的数据包编码方式采用Alamouti的空时码，Alamouti编码中将信号源分成两组，每组包括2个字符。LTE系统中的下行MIMO技术实现了空间维度的复用，单用户模式和多用户模式空间复用之后的数据流分配不同，单用户模式数据流分配给一个单独用户，多用户模式数据流分配给多个用户。

3.3小区干扰控制技术

小区间干扰（Inter-CellInterference，ICI）是移动通信系统中一个常见问题。LTE系统采用OFDMA正交频分多址接入技术，采用相同的频率进行数据的发送和接收，小区间的干扰比较严重，尤其是边缘干扰最为严重，因此，LTE中小区间干扰抑制技术的应用非常重要。LTE系统中干扰抑制技术目前采用以下三种，一是，干扰随机化，这是一种被动的对干扰进行控制的技术，通过频率的加扰、交织、跳频等实现。二是，干扰抑制，干扰抑制主要是对空间有色干扰的特性进行估计和抑制，分为空间维度抑制和频率维度抑制两种方式。三是，干扰协调，这种干扰抑制的方法比较常见，通过限制小区边缘的可用资源实现。

结语

铁路机车通信设备工作的可靠性对于列车的正常运行至关重要，而铁路机车通信系统构成复杂、故障随机多变，所以应通过分析调度通信设备、综合无线通信设备和SDH传输设备常见故障，明确不同故障发生原因，进一步明确故障处理策略，确保设备正常运行。

参考文献

[1]张仁美.当前高速铁路移动通信系统关键技术的演进及发展探析[J].电脑知识与技术,2016(21):63.

[2]孙屹枫.基于无线通信技术的高速铁路信号系统应用[J].电子技术与软件工程,2014(4):58-59.