GSM-R車載設(shè)備庫檢業(yè)務(wù)典型故障分析及庫檢基站設(shè)置建議

■ 趙武元

GSM-R車載設(shè)備庫檢業(yè)務(wù)典型故障分析及庫檢基站設(shè)置建議

■ 趙武元

1 概述

GSM-R車載設(shè)備包括C3列控區(qū)段列車自動(dòng)防護(hù)（ATP）系統(tǒng)的MT模塊、列控設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（DMS）終端、機(jī)車綜合無線通信設(shè)備（CIR）、GSM-R手持終端等。這些設(shè)備在C3列控、調(diào)度通信等行車控制和指揮、保障運(yùn)輸安全方面都發(fā)揮了重要作用。各鐵路局規(guī)定GSM-R系統(tǒng)車載設(shè)備未進(jìn)行出入庫檢測(cè)或檢測(cè)不合格時(shí)，機(jī)車不得出庫擔(dān)當(dāng)牽引任務(wù)。因此，一旦GSM-R系統(tǒng)車載設(shè)備出入庫檢測(cè)不能正常完成，將直接影響鐵路運(yùn)輸秩序，因此保證車載設(shè)備出入庫作業(yè)正常至關(guān)重要。以下針對(duì)GSM-R車載設(shè)備庫檢業(yè)務(wù)典型故障案例進(jìn)行分析，并就庫檢基站組網(wǎng)和配置等進(jìn)行探討。

2 典型故障分析

庫檢點(diǎn)GSM-R網(wǎng)絡(luò)由庫檢基站、庫檢設(shè)備及庫內(nèi)機(jī)車終端組成。庫檢設(shè)備的GSM-R終端有2個(gè)：語音模塊和數(shù)據(jù)模塊。每臺(tái)機(jī)車的GSM-R終端有5個(gè)：CIR語音模塊和數(shù)據(jù)模塊、ATP的MT1和MT2、DMS的通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）模塊。庫檢點(diǎn)GSM-R網(wǎng)絡(luò)見圖1。

2.1 庫檢基站及CIR出入庫檢測(cè)設(shè)備故障

2.1.1 傳輸光纜中斷造成庫檢基站脫網(wǎng)

傳輸光纜中斷造成庫檢基站脫網(wǎng)，影響GSM-R系統(tǒng)車載設(shè)備出入庫檢測(cè)。

圖1 庫檢點(diǎn)GSM-R網(wǎng)絡(luò)

（1）故障現(xiàn)象：某鐵路局GSM-R網(wǎng)管機(jī)房OMCR網(wǎng)管顯示動(dòng)車所庫檢基站傳輸鏈路告警，基站脫管，庫檢點(diǎn)通信作業(yè)人員反映GSM-R終端有場(chǎng)強(qiáng)信號(hào)電平顯示，但無GSM-R標(biāo)識(shí)，不能發(fā)起業(yè)務(wù)，影響GSM-R系統(tǒng)車載設(shè)備（包括C3列控車載設(shè)備、CIR、DMS）出入庫檢測(cè)作業(yè)，造成機(jī)車不能按時(shí)出庫。

（2）處理過程：GSM-R網(wǎng)管機(jī)房通知傳輸專業(yè)進(jìn)行故障處理，判斷故障原因是由于至庫檢點(diǎn)傳輸光纜中斷造成，立即組織光纜搶修后故障恢復(fù)，GSM-R系統(tǒng)車載設(shè)備出入庫檢測(cè)作業(yè)正常。故障延時(shí)1 h 10 min。

（3）原因分析：該故障中庫檢點(diǎn)無線覆蓋由庫檢基站單獨(dú)覆蓋，其中基站（BTS）接入基站控制器（BSC）傳輸鏈路為單鏈，沒有傳輸電路保護(hù)，因此光纜中斷導(dǎo)致BTS至BSC傳輸鏈路中斷后庫檢點(diǎn)基站脫網(wǎng)，造成業(yè)務(wù)中斷，影響GSM-R系統(tǒng)車載設(shè)備出入庫檢測(cè)作業(yè)。

2.1.2 雷擊造成庫檢點(diǎn)基站冗余電源模塊故障

雷擊造成庫檢點(diǎn)基站冗余電源模塊故障后基站宕機(jī)，雷擊同時(shí)造成庫檢設(shè)備故障，影響GSM-R系統(tǒng)車載設(shè)備出入庫檢測(cè)。

（1）故障現(xiàn)象：某鐵路局庫檢點(diǎn)基站受雷擊后，基站雙冗余電源模塊均故障，終端無場(chǎng)強(qiáng)信號(hào)顯示，GSM-R系統(tǒng)車載設(shè)備出入庫檢測(cè)作業(yè)失敗。

（2）處理過程：輸入交流電源正常，基站各指示燈均熄滅，判斷電源模塊故障，通信段立即組織調(diào)用電源模塊備件進(jìn)行更換，更換后基站故障恢復(fù)，同時(shí)命令本局另一庫檢點(diǎn)臨時(shí)承擔(dān)本庫檢點(diǎn)CIR庫檢業(yè)務(wù)，CIR庫檢業(yè)務(wù)臨時(shí)恢復(fù)，延時(shí)45 min。后續(xù)修復(fù)CIR庫檢設(shè)備后，庫檢業(yè)務(wù)正式恢復(fù)。

（3）小結(jié)：本故障同樣是由于外界原因造成庫檢基站、檢測(cè)設(shè)備故障后影響出入庫檢測(cè)工作。在庫檢設(shè)備未恢復(fù)情況下，基站故障恢復(fù)，GSM-R網(wǎng)絡(luò)覆蓋正常后，由其他庫檢點(diǎn)臨時(shí)承擔(dān)本庫檢點(diǎn)庫檢業(yè)務(wù)，是減少庫檢業(yè)務(wù)故障延時(shí)的可行方法。

2.2 庫檢基站GPRS信道擁塞

庫檢基站GPRS信道擁塞，影響車載CIR設(shè)備GPRS業(yè)務(wù)檢測(cè)不成功。

2.2.1 故障現(xiàn)象

某鐵路局某動(dòng)車所自6月7日起，在晚間21：00—次日上午8：30左右，入庫機(jī)車CIR數(shù)據(jù)模塊分組報(bào)文協(xié)議（PDP）激活成功率低，且GPRS業(yè)務(wù)庫檢成功率低，影響機(jī)車出入庫檢測(cè)。查閱故障記錄得知，前期其他鐵路局動(dòng)車所庫檢也發(fā)生類似故障，均是在夜間至次日凌晨時(shí)段，在日間（一般是在大部分入庫機(jī)車出庫后）自然恢復(fù)。每日晚間21：00—次日上午8：30左右，入庫機(jī)車CIR數(shù)據(jù)卡附著GSM-R網(wǎng)絡(luò)和PDP成功激活（即獲取IP地址）困難，且CIR庫檢高峰期數(shù)據(jù)檢測(cè)成功率在10%左右。在白天其他時(shí)段，CIR數(shù)據(jù)卡附著GSM-R網(wǎng)絡(luò)和PDP成功激活相對(duì)晚間較為容易，CIR數(shù)據(jù)檢測(cè)成功率在80%以上。

2.2.2 庫檢點(diǎn)GSM-R網(wǎng)絡(luò)設(shè)置及終端信息

該動(dòng)車所使用的樞紐基站作為庫檢基站，小區(qū)載頻數(shù)為2載頻；信道配置：1個(gè)廣播信道，1個(gè)信令信道，14個(gè)業(yè)務(wù)信道，業(yè)務(wù)信道中GPRS的信道（PDCH）采用1個(gè)固定、3個(gè)動(dòng)態(tài)的配置方式。每個(gè)PDCH信道最多允許16個(gè)用戶同時(shí)接收下行數(shù)據(jù)包、7個(gè)用戶同時(shí)發(fā)送上行數(shù)據(jù)包。庫檢基站覆蓋范圍內(nèi)庫檢過程中需占用業(yè)務(wù)信道主要用戶包括：列控終端（電路域數(shù)據(jù)模塊）、列車CIR（含語音及數(shù)據(jù)模塊）、庫檢設(shè)備（含語音及數(shù)據(jù)模塊）、手持終端（語音業(yè)務(wù)）等。

2.2.3 故障分析

故障發(fā)生后，首先對(duì)GSM-R共用設(shè)備（歸屬位置寄存器（HLR）、遠(yuǎn)程用戶撥號(hào)認(rèn)證系統(tǒng)（RADIUS）、信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)（STP）），核心網(wǎng)設(shè)備服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）和網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GGSN），無線網(wǎng)設(shè)備BSC進(jìn)行了檢查，設(shè)備均工作正常；查詢RADSIU認(rèn)證日志，日志顯示該鐵路局用戶發(fā)起的認(rèn)證均成功，排除網(wǎng)絡(luò)設(shè)備問題。

（1）庫檢基站信道占用情況。檢查該基站信道使用情況，發(fā)現(xiàn)承載GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)4個(gè)信道一直處于忙狀態(tài)。暫時(shí)閉鎖該基站后，發(fā)現(xiàn)與其相鄰的維修基地、車站小區(qū)的GPRS信道占用數(shù)量立即增加，說明正常情況下動(dòng)車所內(nèi)機(jī)車用戶只選擇庫檢小區(qū)下的業(yè)務(wù)信道，即使出現(xiàn)擁塞也不選擇相鄰小區(qū)的業(yè)務(wù)信道。而GPRS業(yè)務(wù)信道的使用機(jī)制是當(dāng)有數(shù)據(jù)包傳送時(shí)，顯示為繁忙狀態(tài)，說明庫檢基站小區(qū)下一直有數(shù)據(jù)包在傳送。

（2）GPRS數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)測(cè)試。出入庫檢測(cè)異常期間，從GPRS接口服務(wù)器（GRIS）上ping測(cè)試動(dòng)車所內(nèi)已經(jīng)PDP激活的CIR和庫檢臺(tái)，平均延時(shí)達(dá)到2 000～3 000 ms，而正常情況應(yīng)為700～1 000 ms，說明多用戶占用信道情況下，傳輸速率下降較多，該基站覆蓋范圍用戶傳送數(shù)據(jù)包需更長時(shí)間占用PDCH信道，加劇信道擁塞情況。

（3）話務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析。對(duì)庫檢基站小區(qū)6月7—9日話務(wù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行分析，該小區(qū)在每天21：00—次日8：00的臨時(shí)數(shù)據(jù)塊（TBF）分配成功率較低：上行平均54%，下行平均56%；而該小區(qū)9：00—20：00的TBF分配成功率較高：上行平均92%，下行平均90%。說明該小區(qū)在庫檢業(yè)務(wù)忙時(shí)的GPRS PDCH信道出現(xiàn)擁塞。

（4）Gb接口數(shù)據(jù)包分析。6月9日0：50—9：30在漢口BSC的Gb接口對(duì)庫檢基站小區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)包監(jiān)測(cè)。

①數(shù)據(jù)包數(shù)量按業(yè)務(wù)類型分析。6月9日0：50—9：30，本庫檢點(diǎn)基站上行數(shù)據(jù)包共176 497個(gè)，其中DMS終端發(fā)往M-GRIS（10.13.1.9）的數(shù)據(jù)包有170 712個(gè)，占數(shù)據(jù)包總數(shù)的97%；下行數(shù)據(jù)包共113 934個(gè)，發(fā)往DMS終端的共103 528個(gè)，占數(shù)據(jù)包總數(shù)的91%。用戶上、下行數(shù)據(jù)包在每小時(shí)內(nèi)的數(shù)量基本一致；CIR用戶每小時(shí)發(fā)送上行數(shù)據(jù)包600個(gè)左右，接收下行數(shù)據(jù)包1 000個(gè)左右；DMS用戶每小時(shí)發(fā)送上行數(shù)據(jù)包20 000個(gè)左右，接收下行數(shù)據(jù)包11 000個(gè)左右。

②解析數(shù)據(jù)包后用戶數(shù)量分析。6月9日0：50—9：30，本庫檢點(diǎn)基站小區(qū)下共有57個(gè)用戶占用PDCH發(fā)送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包，CIR數(shù)據(jù)用戶35個(gè)、DMS用戶21個(gè)、庫檢臺(tái)1個(gè)。

（5）故障原因分析。根據(jù)庫檢點(diǎn)基站小區(qū)的PDCH參數(shù)設(shè)置，本小區(qū)最多有4個(gè)PDCH可用，每個(gè)GPRS業(yè)務(wù)信道PDCH允許接入用戶數(shù)量參數(shù)設(shè)置為上行7、下行16，即最多允許28個(gè)用戶同時(shí)發(fā)送上行數(shù)據(jù)。庫檢作業(yè)期間，由數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)量可知DMS終端數(shù)據(jù)量大，且多用戶同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，需長時(shí)間占用PDCH。6月9日，該小區(qū)下有21個(gè)DMS用戶長時(shí)間占用PDCH，剩余資源只能分配給7個(gè)CIR數(shù)據(jù)、庫檢用戶發(fā)送上行數(shù)據(jù)。根據(jù)上述用戶情況統(tǒng)計(jì)， 36個(gè)用戶（CIR數(shù)據(jù)+庫檢）中如有7個(gè)用戶同時(shí)發(fā)送上行數(shù)據(jù)，其他用戶則無法進(jìn)行PDP激活（PDP激活需占用PDCH信道）或已經(jīng)PDP激活的用戶（庫檢臺(tái)）無法發(fā)送上行數(shù)據(jù)進(jìn)行GPRS業(yè)務(wù)檢測(cè)。

結(jié)論：庫檢點(diǎn)動(dòng)車庫機(jī)車CIR數(shù)據(jù)模塊PDP激活成功率低、GPRS庫檢業(yè)務(wù)成功率低的原因是該小區(qū)PDCH擁塞造成的，而PDCH擁塞原因是由于DMS用戶上行發(fā)送數(shù)據(jù)量大，需長時(shí)間占用PDCH。

3 庫檢點(diǎn)基站設(shè)置建議

GSM-R車載設(shè)備都直接關(guān)系到鐵路運(yùn)輸安全和運(yùn)輸秩序的重要設(shè)備，出入庫檢修工作是保證上述車載設(shè)備良好運(yùn)用的重要環(huán)節(jié)，由于出入庫檢測(cè)試設(shè)備和GSM-R檢測(cè)環(huán)境問題造成無法完成出入庫檢測(cè)工作，機(jī)車將不能擔(dān)當(dāng)牽引工作，對(duì)鐵路運(yùn)輸造成巨大影響，因此庫檢點(diǎn)基站設(shè)置問題需引起高度重視，結(jié)合上述故障分析，基站設(shè)置應(yīng)符合以下原則：

（1）承擔(dān)庫檢業(yè)務(wù)的GSM-R基站傳輸通道應(yīng)按冗余環(huán)形組網(wǎng)，主備電路通道應(yīng)安排在不同傳輸系統(tǒng)，承載傳輸系統(tǒng)光纖應(yīng)安排在不同徑路的不同光纜，以保證庫檢點(diǎn)基站傳輸電路的安全。

（2）庫檢點(diǎn)GSM-R場(chǎng)強(qiáng)覆蓋應(yīng)考慮不同基站雙重覆蓋，以保證其中之一基站宕機(jī)后，庫檢點(diǎn)GSM-R場(chǎng)強(qiáng)覆蓋正常，車載設(shè)備庫檢業(yè)務(wù)能夠正常完成。

（3）在庫檢點(diǎn)GSM-R場(chǎng)強(qiáng)覆蓋正常而庫檢檢測(cè)設(shè)備故障時(shí)，為壓縮庫檢業(yè)務(wù)故障延時(shí)，可臨時(shí)采用其他庫檢點(diǎn)檢測(cè)設(shè)備完成本庫檢點(diǎn)相關(guān)工作。

（4）由于庫檢工作各專業(yè)基本在同一時(shí)間進(jìn)行，庫檢點(diǎn)基站小區(qū)信道配置應(yīng)按照最大入庫機(jī)車并行檢測(cè)及本小區(qū)內(nèi)其他用戶數(shù)計(jì)算所需信道數(shù)量。

（5）由于工程驗(yàn)收測(cè)試時(shí)，只有測(cè)試終端占用信道，發(fā)送GPRS測(cè)試數(shù)據(jù)包可承載于多個(gè)PDCH信道，傳輸延時(shí)一般較小。而實(shí)際應(yīng)用過程中，信道由多用戶占用，傳輸延時(shí)較大，因此庫檢點(diǎn)基站小區(qū)GPRS信道數(shù)量配置，應(yīng)同時(shí)考慮上下行每信道可接入用戶數(shù)及不同業(yè)務(wù)檢測(cè)數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)延的要求。

趙武元：北京鐵路通信技術(shù)中心，高級(jí)工程師，北京，100038

責(zé)任編輯 盧敏