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【摘要】CIR（Cab Integrated Radio Communication Equipment）机车综合无线通信设备对于动车组安全运行具有重要的作用，文章针对一线工区近期在CIR设备日常检修和维护中所遇到的车-地联控故障，进行了分析和研究。
【关键词】CIR联控测试仿真
一、引言
在GSM-R网络环境下，CIR电台主要起着调度通信、车-地联控、无线调度命令传送等重要作用，尤其是在动车组运行途中，司机须定点与地面调度人员进行联控通话，以确保动车组安全运行。
二、CIR联控故障分析
作为车载无线通信设备的核心功能，动车组司机利用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，因此，确保CIR语音业务正常便显得尤为重要。一般来说，CIR联控通话故障与GSM-R语音系统相关模块或设备有着最直接的联系，以下重点从语音业务相关数据测试、分析以及模拟实验的角度进行讨论。
从分析可知，衡量车-地联控通话质量的标准主要在于呼叫建立成功的概率、呼叫建立时间以及业务传输时延，而这些指标的好坏又取决于GSM-R语音网络环境及相关通信设备性能；同时，根据现场故障和问题的具体情况情况，车-地联控通话故障主要在于语音场强覆盖情况和车载通信终端CIR设备状态。
通过对动车组司机所报故障及作业人员检修发现的问题进行分析，常见的车-地联控通话故障主要有以下三种情况：（1）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。此现象说明CIR与FAS建立连接后，语音接收模块故障，扬声器与手柄受话均无音，其原因除CIR相关板件（如：主控单元）故障外，主要原因为GSM-R语音天线接收功率不足，导致单通。（2）CIR呼叫FAS或FAS呼叫CIR成功后，出现单通现象，CIR受话正常，送话异常，被叫听不到声音。此现象说明CIR与FAS建立连接后，语音发送模块故障，其原因除CIR相关板件（如：主控单元）故障外，主要原因为GSM-R语音天线发送功率不足，导致单通。（3）CIR呼叫FAS不成功，或在通话过程中语音信号出现断续现象，无法正常通话。其原因除地面或CIR相关设备（如：车顶天线）故障外，主要原因为GSM-R语音场强不稳定，主要由两方面因素引起，一是受到外界无线干扰、地形等条件影响；而是在动车组高速运行情况下，由于业务切换不连续和多普勒平移现象而导致的信号中断或失真。
由此可见，引起车-地联控单通故障的因素主要来自以下两个方面：（1）CIR设备本身问题，如板件模块，天馈系统等；（2）GSM-R网络环境影响，如语音场强、客观地形条件、小区切换和多普勒平移等因素。
针对西安北动车检修库内存在的车-地联控故障现象，通过多次测试场强取范围值、对比数据来分析引起故障的主要因素。GSM-R语音场强值所示，第一，仪表测试值和CIR供电检修测试值均在正常范围内，然而仪表测试结果范围90%以上大于CIR测试范围，这说明，对于一些使用时间较长的CIR设备来说，车顶天线长时间暴露于外界，加之主机各元器件的使用程度、寿命等因素，收发信号无线信号容易出现一定的损耗，而场强测试仪的测试稳定性和科学性相对高一些；第二，从测试值不难发现，检修库内4各股道12个测试点的语音场强分布大部分范围比较合理，然而3-2股道中、西侧和4-2股道中、西侧位置语音场强值均偏小，容易导致通话丢包的发生。
因此，对于动车组CIR电台车-地联控故障，应重点从两方面考虑解决，一是对动车组车顶GSM-R语音天线进行集中检修的整治，及时更换不合格天线，减少由于设备本身原因而带来的通话故障。二是优化西安北动车所检修库内无线信号覆盖结构，如可将3-2、4-2股道范围内的全向天线更换为定向天线，以弥补库内弱场区和全向天线交叠区的缺陷，进一步优化无线网络覆盖；三是采集数据、测试并优化GSM-R网络固定设备布局，提高其性能。
三、车-地联控仿真实验
针对CIR车-地联控业务指标，在OPNET仿真环境下搭建模拟通话平台，分别在城市、郊区、和乡村三种地理环境下，重点对GSM-R语音业务在丢包率和传输时延方面进行了仿真（时间为2hour），仿真参数设置如下：
（1）系统级参数：机车移动速度为300km/h，用户处于独立的慢衰落信道中，调制方式为GMSK，数据速率为4.8kb/s。（2）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3 dBi，基站最大发射功率为20 W，3扇区结构。（3）噪声干扰：在城市、郊区、和乡村三种地理环境下，相邻小区的干扰因子分别为0.65、0.63、0.6，相位噪声功率谱密度为-74dBm/Hz，阴影衰落标准差为10dB。
仿真结果分析，可以看出，三种环境下，GSM-R语音业务丢包率基本为0，通话传输时延在0.4s-0.6s之间，符合行业标准。仿真结构表明，在CIR相关设备良好，动车组运行在较高时速，一般GSM-R网络环境和干扰条件下，车-地联控通话故障发生的概率较低。
【关键词】CIR联控测试仿真
一、引言
在GSM-R网络环境下，CIR电台主要起着调度通信、车-地联控、无线调度命令传送等重要作用，尤其是在动车组运行途中，司机须定点与地面调度人员进行联控通话，以确保动车组安全运行。
二、CIR联控故障分析
作为车载无线通信设备的核心功能，动车组司机利用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，因此，确保CIR语音业务正常便显得尤为重要。一般来说，CIR联控通话故障与GSM-R语音系统相关模块或设备有着最直接的联系，以下重点从语音业务相关数据测试、分析以及模拟实验的角度进行讨论。
从分析可知，衡量车-地联控通话质量的标准主要在于呼叫建立成功的概率、呼叫建立时间以及业务传输时延，而这些指标的好坏又取决于GSM-R语音网络环境及相关通信设备性能；同时，根据现场故障和问题的具体情况情况，车-地联控通话故障主要在于语音场强覆盖情况和车载通信终端CIR设备状态。
通过对动车组司机所报故障及作业人员检修发现的问题进行分析，常见的车-地联控通话故障主要有以下三种情况：（1）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。此现象说明CIR与FAS建立连接后，语音接收模块故障，扬声器与手柄受话均无音，其原因除CIR相关板件（如：主控单元）故障外，主要原因为GSM-R语音天线接收功率不足，导致单通。（2）CIR呼叫FAS或FAS呼叫CIR成功后，出现单通现象，CIR受话正常，送话异常，被叫听不到声音。此现象说明CIR与FAS建立连接后，语音发送模块故障，其原因除CIR相关板件（如：主控单元）故障外，主要原因为GSM-R语音天线发送功率不足，导致单通。（3）CIR呼叫FAS不成功，或在通话过程中语音信号出现断续现象，无法正常通话。其原因除地面或CIR相关设备（如：车顶天线）故障外，主要原因为GSM-R语音场强不稳定，主要由两方面因素引起，一是受到外界无线干扰、地形等条件影响；而是在动车组高速运行情况下，由于业务切换不连续和多普勒平移现象而导致的信号中断或失真。
由此可见，引起车-地联控单通故障的因素主要来自以下两个方面：（1）CIR设备本身问题，如板件模块，天馈系统等；（2）GSM-R网络环境影响，如语音场强、客观地形条件、小区切换和多普勒平移等因素。
针对西安北动车检修库内存在的车-地联控故障现象，通过多次测试场强取范围值、对比数据来分析引起故障的主要因素。GSM-R语音场强值所示，第一，仪表测试值和CIR供电检修测试值均在正常范围内，然而仪表测试结果范围90%以上大于CIR测试范围，这说明，对于一些使用时间较长的CIR设备来说，车顶天线长时间暴露于外界，加之主机各元器件的使用程度、寿命等因素，收发信号无线信号容易出现一定的损耗，而场强测试仪的测试稳定性和科学性相对高一些；第二，从测试值不难发现，检修库内4各股道12个测试点的语音场强分布大部分范围比较合理，然而3-2股道中、西侧和4-2股道中、西侧位置语音场强值均偏小，容易导致通话丢包的发生。
因此，对于动车组CIR电台车-地联控故障，应重点从两方面考虑解决，一是对动车组车顶GSM-R语音天线进行集中检修的整治，及时更换不合格天线，减少由于设备本身原因而带来的通话故障。二是优化西安北动车所检修库内无线信号覆盖结构，如可将3-2、4-2股道范围内的全向天线更换为定向天线，以弥补库内弱场区和全向天线交叠区的缺陷，进一步优化无线网络覆盖；三是采集数据、测试并优化GSM-R网络固定设备布局，提高其性能。
三、车-地联控仿真实验
针对CIR车-地联控业务指标，在OPNET仿真环境下搭建模拟通话平台，分别在城市、郊区、和乡村三种地理环境下，重点对GSM-R语音业务在丢包率和传输时延方面进行了仿真（时间为2hour），仿真参数设置如下：
（1）系统级参数：机车移动速度为300km/h，用户处于独立的慢衰落信道中，调制方式为GMSK，数据速率为4.8kb/s。（2）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3 dBi，基站最大发射功率为20 W，3扇区结构。（3）噪声干扰：在城市、郊区、和乡村三种地理环境下，相邻小区的干扰因子分别为0.65、0.63、0.6，相位噪声功率谱密度为-74dBm/Hz，阴影衰落标准差为10dB。
仿真结果分析，可以看出，三种环境下，GSM-R语音业务丢包率基本为0，通话传输时延在0.4s-0.6s之间，符合行业标准。仿真结构表明，在CIR相关设备良好，动车组运行在较高时速，一般GSM-R网络环境和干扰条件下，车-地联控通话故障发生的概率较低。