張寶昌

中交隧道局電氣化工程有限公司

淺析機(jī)車綜合無線通信設(shè)備(CIR/LBJ)的運(yùn)用與維護(hù)

張寶昌

中交隧道局電氣化工程有限公司

機(jī)車綜合無線通信設(shè)備(CIR/LBJ)是安裝在機(jī)車、動(dòng)車組上的車載無線通信終端設(shè)備，它可以滿足列車司機(jī)與地面行車指揮人員(比如調(diào)度員、車站值班員)、列車上相關(guān)人員(比如運(yùn)轉(zhuǎn)車長(zhǎng))之間的各種通信需求，包括語音通信和數(shù)據(jù)通信。作為機(jī)車、動(dòng)車組上直接面對(duì)司機(jī)的操作設(shè)備，CIR/LBJ設(shè)備關(guān)系著列車的安全運(yùn)行、正點(diǎn)運(yùn)行，它能有效保障機(jī)車車載通信設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，所以，其維護(hù)和檢修工作是非常重要的。以北京世紀(jì)東方CIR/LBJ設(shè)備為例，從CIR/LBJ設(shè)備的構(gòu)成、日常維護(hù)和常見故障處理方面入手，簡(jiǎn)要分析了CIR/LBJ設(shè)備的運(yùn)用和維護(hù)情況。

CIR/LBJ設(shè)備；運(yùn)用與維護(hù)

在GSM-R網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，此系統(tǒng)基本滿足了高速鐵路信息化的需求。鐵路無線列車調(diào)度通信系統(tǒng)是行車調(diào)度指揮的重要通信工具。為使機(jī)車能適應(yīng)不同的運(yùn)行環(huán)境，目前使用能兼容不同制式的機(jī)車綜合無線通信設(shè)備(CIR)。CIR電臺(tái)主要起著調(diào)度通信、車-地聯(lián)控、無線調(diào)度命令傳送等重要作用，尤其是在動(dòng)車組運(yùn)行途中，司機(jī)須定點(diǎn)與地面調(diào)度人員進(jìn)行聯(lián)控通話，以確保動(dòng)車組安全運(yùn)行。CIR系統(tǒng)具有集成化程度高，結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬；傳輸可靠，話音質(zhì)量高，誤碼率?。徊捎每梢暬牟僮鹘K端，界面友好，便于操作；具有出入庫檢測(cè)功能；具有車次號(hào)接口；具有列車尾部風(fēng)壓檢測(cè)功能；具有手動(dòng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換工作模式的功能；具有錄音接口；具有預(yù)留擴(kuò)展數(shù)據(jù)接口，為機(jī)車以后擴(kuò)展業(yè)務(wù)使用；具有軟關(guān)機(jī)功能，在關(guān)機(jī)時(shí)，由機(jī)車綜合通信設(shè)備內(nèi)部的電池供電完成各類信息的儲(chǔ)存、機(jī)車號(hào)功能號(hào)和車次號(hào)功能號(hào)的注銷的優(yōu)點(diǎn)。而且在GSM-R模式下，可利用預(yù)留的數(shù)據(jù)接口傳送機(jī)車將來可能擴(kuò)展的數(shù)據(jù)傳送功能，具有極強(qiáng)的功能擴(kuò)展性。

1　無線通信設(shè)備的基本構(gòu)成

1.1設(shè)備組成

主機(jī)的構(gòu)成包括了機(jī)柜、主控單元、450MHz機(jī)車電梯單元等的接口，及安裝位置。操作顯示終端機(jī)是由多個(gè)零件共同組成的，分別是顯示器、揚(yáng)聲器、按鍵、外部接口等。

1.2主機(jī)各單元實(shí)現(xiàn)下述功能

主控單元的功能在于對(duì)各模塊單元加以控制并對(duì)狀態(tài)信息進(jìn)行詳細(xì)記錄。打印終端在操作顯示終端機(jī)的控制下將調(diào)度命令打印出來。接口單元設(shè)備實(shí)現(xiàn)內(nèi)部有關(guān)單元的連接并同時(shí)提供接口以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和話音應(yīng)用業(yè)務(wù)的接入。電源單元的主要功能是為設(shè)備提供電源滿足用電需求。當(dāng)外界直流供電切斷后，電池單元?jiǎng)t開始進(jìn)行GSM-R注銷并提供備用電源。GPS單元的任務(wù)則是為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的位置信息，并且可將時(shí)鐘信息設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息。GSM-R話音單元和數(shù)據(jù)單元受來自于主控單元的控制，分別完成調(diào)度通信任務(wù)和數(shù)據(jù)的收發(fā)任務(wù)。高速數(shù)據(jù)單元支持IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的通用數(shù)據(jù)傳輸功能。記錄單元?jiǎng)t需要將業(yè)務(wù)信息的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行記錄。另外，450HMz機(jī)車電臺(tái)單元也會(huì)在主控單元的控制下完成調(diào)度通信對(duì)機(jī)車電臺(tái)所規(guī)定的功能接承載的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。

2　CIR/LBJ設(shè)備故障處理

2.1觀察分析法

這種方法是采取看、聽、查等方式檢查比較明顯的故障。它主要是查看CIR各單元的狀態(tài)，特別是燈顯狀態(tài)、各模塊指示燈顯示是否正常。與此同時(shí)，還要查看各種插頭是否松動(dòng)，線纜是否破損、斷線等。另外，要檢查揚(yáng)聲器、耳機(jī)中的聲音，并進(jìn)行送話試驗(yàn)。通過MMI狀態(tài)查詢、自檢試驗(yàn)可以確定具體的故障位置。案例分析：故障現(xiàn)象：MMI顯示無語音信號(hào)，語音模塊狀態(tài)燈為紅燈，且閃爍。故障處理：直接檢查SIM卡的安裝情況或SIM卡是否正常。查找過程：CIR主機(jī)語音盤燈顯正常狀態(tài)為網(wǎng)絡(luò)和狀態(tài)指示燈全綠，如果網(wǎng)絡(luò)和狀態(tài)指示燈全紅，則檢查SIM卡是否松動(dòng)或丟失；如果網(wǎng)絡(luò)指示燈為紅，狀態(tài)指示燈為綠，則查看網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，檢查天線接頭是否松動(dòng)，線纜是否完好。

2.2替換法

替換法是用好的單元替換疑似故障的單元，對(duì)比故障現(xiàn)象，判定故障點(diǎn)，這是工作中常用的方法之一。在此過程中要注意，替換的設(shè)備必須是完好無損的。

使用替換法時(shí)必須要牢記各單元的功能，初步確定發(fā)生故障的位置后，可重新插拔被懷疑的部件或線纜，以排除線路松動(dòng)或接觸不良的情況。如果將各種線纜重新插拔、緊固后仍不能排除故障，可以替換可能引發(fā)該問題的板件，以排除故障。

2.3GSM模塊初始化

GSM模塊與單片機(jī)之間以標(biāo)準(zhǔn)的AT指令集進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)交換，當(dāng)單片機(jī)上電復(fù)位后，系統(tǒng)對(duì)GSM模塊進(jìn)行初始化設(shè)置，單片機(jī)以異步通信的方式與GSM模塊進(jìn)行通信。

單片機(jī)向模塊發(fā)送“AT”測(cè)試其工作狀態(tài)，考慮到發(fā)送AT指令存在發(fā)送一次不成功的情況，因此文中設(shè)計(jì)采用了多次發(fā)送AT指令的方式來避免出錯(cuò)。如果多次發(fā)送后沒有得到正確的響應(yīng)，則不再發(fā)送并通過設(shè)置LED指示燈的工作狀態(tài)報(bào)錯(cuò)，并且系統(tǒng)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。單片機(jī)向模塊發(fā)送“AT”，模塊回復(fù)“AT/rOK”后，表示模塊通信正常，通過軟件將通信波特率設(shè)為9600bps，設(shè)置LED燈的工作方式，然后執(zhí)行下一步對(duì)模塊的初始化操作。

2.4車-地聯(lián)控仿真實(shí)驗(yàn)

針對(duì)CIR車-地聯(lián)控業(yè)務(wù)指標(biāo)，在OPNET仿真環(huán)境下搭建模擬通話平臺(tái)，分別在城市、郊區(qū)、和鄉(xiāng)村三種地理環(huán)境下，重點(diǎn)對(duì)GSM-R語音業(yè)務(wù)在丟包率和傳輸時(shí)延方面進(jìn)行了仿真(時(shí)間為2hour)，仿真參數(shù)設(shè)置如下：

(1)系統(tǒng)級(jí)參數(shù)：機(jī)車移動(dòng)速度為300km/h，用戶處于獨(dú)立的慢衰落信道中，調(diào)制方式為GMSK，數(shù)據(jù)速率為4.8kb/s。(2)節(jié)點(diǎn)參數(shù)：采用定向天線，基站天線增益為14dBi，機(jī)車天線增益為3dBi，基站最大發(fā)射功率為20W，3扇區(qū)結(jié)構(gòu)。(3)噪聲干擾：在城市、郊區(qū)、和鄉(xiāng)村三種地理環(huán)境下，相鄰小區(qū)的干擾因子分別為0.65、0.63、0.6，相位噪聲功率譜密度為-74dBm/Hz，陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差為10dB。

仿真結(jié)果分析，可以看出，三種環(huán)境下，GSM-R語音業(yè)務(wù)丟包率基本為0，通話傳輸時(shí)延在0.4s-0.6s之間，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。仿真結(jié)構(gòu)表明，在CIR相關(guān)設(shè)備良好，動(dòng)車組運(yùn)行在較高時(shí)速，一般GSM-R網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和干擾條件下，車-地聯(lián)控通話故障發(fā)生的概率較低。

2.5系統(tǒng)最小化法

系統(tǒng)最小化法用于開機(jī)后有故障但無明顯痕跡的故障處理，應(yīng)用上述幾種方法已經(jīng)無法判斷故障產(chǎn)生的原因。這時(shí)，工作人員可以采取最小系統(tǒng)法作必要的診斷，即只留下能正常開機(jī)、顯示的單元，只安裝電源、A子架、主控單元、B子架和MMI。如果這時(shí)設(shè)備還不能正常工作，則應(yīng)在這5個(gè)關(guān)鍵部件中采用替換法查找存在故障的部件；如果設(shè)備能正常工作，再插語音盤、數(shù)據(jù)盤……以此類推，直到找出引發(fā)故障的部件。

[1]鄢江艷.CIR設(shè)備在GSM－R系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014(20)：25－25.

[2]陳志杰，徐鈞，鄭敏.機(jī)車綜合無線通信設(shè)備(CIR)的技術(shù)方案[J].鐵道通信信號(hào)，2006，42(5)：45－47.

[3] 邊艷濤，李永，劉志川，簡(jiǎn)析機(jī)車綜合無線通信設(shè)備的應(yīng)用及維護(hù)[J]，科技致富向?qū)В?012，20