在CIR设备GSM-R语音模块中加装散热装置

李新泽

为了适应我国铁路快速发展的战略，实现铁路的信息现代化，机车综合无线通信设备CIR已广泛应于铁路车载通信设备。特别是应用于高速铁路的车载通信其效果尤为显著，更能显现出其抗电磁干扰、通话音质清晰、传播距离远、不受干扰等优点。CIR采用了功能相对分散、控制相对集中的工作原理，整机功能的实现与各功能单元密切相关，各功能单元各司其职，相互配合，保证了CIR整机功能的正常实现。

GSM-R语音单元采用法国生产的MRM模块，最大功率支持8W，支持GSMPHASE2+标准，GSM-R语音单元在主控单元的控制下完成GSM-R调度通信功能，包括个呼、组呼、紧急呼叫、多级优先处理、功能号注册/注销、功能号码传送、AC确认等，还具有在主控单元的控制下完成工作状态检测的功能，包括实时获取GSM-R网络注册状态、接收信号强度、位置区ID、小区ID、功能号注册状态等。与GSM-R系统之间在空中接口Um上的信道控制、协议交换等完全由GSM-R语音单元自主完成，在CIR主机的所有板件中类似于人体的“心脏”，有着至关重要的作用和地位。

随着GSM-R网络的使用，不时发生语音模块故障的现象，尤其是夏季高温时故障发生率明显升高，以下列举包西无线机车工区2017年涉及到语音模块的故障统计：

2月14日，HXD21344A端故障现象：无信号

5月08日，HXD21143B端故障现象：无G网

6月16日，SS40175A端故障现象：无信号

6月25日，SS47227A端故障现象：无信号

7月4日，HXD3C0457故障现象：G网电话通话不良

7月15日，SS40610A端故障现象：无G网

8月14日，SS46069故障现象：G网通话自动挂断

8月27日，SS40604A端故障现象：G网电话无法通话

9月17日，SS41091B端故障现象：无信号

10月20日，HXD21341B端故障现象：网络时有时无

由以上数据可以看出故障多发于夏季高温天气。现场作业人员反应，出现故障时，语音模块温度都很高、烫手。进一步分析CIR设备安装在高速移动、频繁振动、空间狭小、油污高温的机（动）车上，很容易受到内部电磁干扰、震动、温度和外部无线干扰等影响。分析近一年的故障原因，语音模块故障大可分为两部分：一是语音模块中的SIM卡发生氧化或损坏，二是语音模块本身损坏。

其中造成SIM卡氧化的原因大部分是由于使用时间较长、机车上的油污环境造成卡上沾有杂质，加上夏季温度高进而造成氧化。利用温度计测量运行状态下无线车载通信设备CIR温度变化可看出在列车运行过程中主机温度都已经达到50℃以上，CIR设备正常工作环境温度范围是-25℃至55℃，可见CIR长时间处于高温环境运行；再有雨季天气潮湿，水气进入到SIM卡中经温度升高形成氧化膜，二者均使SIM卡不能正常工作，造成没有G网和状态指示灯红灯闪亮等现象。

纵观A子架5个模块（语音模块、数据模块、GPS单元、记录单元、主控板）元器件大都裸露在外，只有语音模块是用铝合金包裹，虽然铝合金散热板的散热功能好，但是元器件和SIM卡被包起来，再加上主机外壳的封闭空间，导致在每年的6、7月份的酷暑季节设备长期处于50摄氏度以上，造成氧化进而造成G网无法注册等故障。结合我局机车运用设备，以712厂标准型CIR主机及世纪东方厂标准型CIR主机作为示例说明。

通过结合故障现象分析出的故障原因和故障高频发生时间段，可得出造成语音模块故障的主要原因是高温天气和设备散热不良，导致的SIM卡氧化和语音模块内部电子元部件高温不能正常工作。受到电脑中加装散热风扇的启发，经过工区长期处理机车故障经验结合小组讨论研究决定在语音模块下方加装小风扇可有效降低温度，将语音模块工作时的热量及时散出，并且减少了SIM卡氧化的可能进而降低语音模块故障率。

已知电源模块功能就是向CIR整机提供各种供电电源，例如DC13.8V、DC5V等。在电源模块有输出电压焊点，测得其两端电压为DC13.2V，进行加装40*40*10mm大小的散热风扇，其工作电压12V，工作电流100mA。电子产品在正常使用电子产品在正常使用过程中，其内部的电子元器件要消耗电能，其中一部分以热能的形式向外散发，使设备各个部分的温度不同程度的升高。当环境温度较高时，热辐射不明显，设备的热量不易散发，会导致设备中元器件的温度升高，进而使其电性能下降。

为了模拟机车上CIR运行时状态，在CIR主机进行5小时连续工作后对其进行对照试验。在相同工作环境和室温前提下对其中一组语音模块加装功率为1.3W的小风扇，利用CENTER305数字温度计分别对加装风扇和不加装风扇两组进行温度测量，测量得出未加装风扇温度t143.9℃，加装风扇后温度t241.1℃，其温度变化量ΔT=t1-t2=2.8℃。如之后加装更大功率风扇，其工作温度明显降低，网络重新搜索和G网掉网现象明显减少，设备故障率也随之减少。

通过这次对CIR设备的改进，在保证设备各个参数良好的前提下进一步提高了无线车载通信设备的传输质量，铁路行车通信的正常运用，将有效的保证列车的安全准点，极大地提高了铁路运输作业效率，保证了行车安全，并且收到了良好的安全经济效益。

参考文献

[1]中国铁路总公司.高速铁路通信技术-无线通信终端[M].北京市:中国铁道出版社,2014.

[2]王莹,郭建宇.高温和高湿对电子产品安全性能的影响[J].安全与电磁兼容,2008(04):61-63.

[3]张顺来.浅析机车综合无线通信设备(CIR)故障与维护[J].科技创新与应用,2013(05):112

作者简介：李新泽（1993.12-），男，民族：蒙古族，当前职务：通信工，当前职称：高级工，学历：本科。