地鐵列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的典型故障及其解決方案

尹一萌

【摘要】本文主要圍繞地鐵列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障進(jìn)行討論，首先闡述了基于地鐵列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)背景下的多功能車輛總線和列車通信網(wǎng)絡(luò)故障的顯示和定位方式，介紹了與中繼器距離較近的頻繁離線故障，并以此為基礎(chǔ)提出了具有針對性的故障解決方案。

【關(guān)鍵詞】地鐵列車 列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 故障

一、列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的多功能車輛總線

多功能車輛總線，即MVB協(xié)議，作為構(gòu)成列車通信網(wǎng)絡(luò)的重要的環(huán)節(jié)，是列車控制系統(tǒng)的重要技術(shù)，通常用作列車狀態(tài)檢測、故障診斷以及車載設(shè)備開發(fā)和調(diào)試等操作，是建構(gòu)在列車內(nèi)的用于連接各子系統(tǒng)設(shè)備的重要因素。存在于列車內(nèi)的各個子系統(tǒng)控制器均以自身MVB-EMD通信接口為依托，完成與MVB網(wǎng)絡(luò)的連接。其中，以牽引控制系統(tǒng)為主的關(guān)鍵子系統(tǒng)都設(shè)有硬線接口，以此確保網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障發(fā)生時能夠更好地進(jìn)行緊急牽引操作。無論是列車總線還是車輛總線均以A、B路冗余傳輸為主，MVB總線傳輸速率為1.5Mbit/s。HMI是列車司機(jī)室控制臺上重要設(shè)備，其依托MVB不僅可以獲取列車和設(shè)備信息，而是也可以將車輛參數(shù)和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、車輛故障信息清晰顯示出來，一般，顯示屏通信狀態(tài)界面為紅色，則表示通信異常。此外，RPT也是列車司機(jī)室中安裝的又一重要設(shè)備，用于信號放大和中繼傳輸。現(xiàn)階段，T型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以對通信故障起到隔離作用，從而保證網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量。其前面板也會設(shè)置相應(yīng)的指示燈，以此來提示通信狀態(tài)或故障的發(fā)生。在具體應(yīng)用過程中，HMI和RPT是最常采用的用于指示和定位故障的方法。

二、列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障分析

據(jù)了解，導(dǎo)致列車通信網(wǎng)絡(luò)故障的原因并不是單方面造成的，而是受多種因素影響。以表面角度而言，整體通信網(wǎng)絡(luò)通信缺乏穩(wěn)定性和單個設(shè)備或多個設(shè)備離線情況頻繁發(fā)生是列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障的主要表現(xiàn)形式。本文主要圍繞第二種故障，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行探索與研究。

以某項(xiàng)目調(diào)試為例，距離RPT非常近的D3設(shè)備離線情況頻繁發(fā)生。雖然采取了更換硬件等方式，但是此種故障依然未得到有效的解決。之后，以MVB線路和連接器作為主要排查對象，依然未發(fā)現(xiàn)異常情況，且線路阻抗均與IEC 61375標(biāo)準(zhǔn)相吻合。故障線路拓?fù)涫疽鈭D如圖1所示，由圖可以看出，中繼器RPT兩側(cè)分別為總線主BA和離線從設(shè)備D3。

以專用差分信號采集探頭作為輔助工具，將示波器與線路進(jìn)行連接處理，借助協(xié)議分析儀與端口觸發(fā)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對波形的有效獲取。在此過程中發(fā)現(xiàn)，設(shè)備D3端口0×350在未進(jìn)入RPT前其從幀一直處于較為穩(wěn)定且正常的狀態(tài)，然而，其從幀隨著進(jìn)入RPT卻消失不見。為了證明故障不是出于RPT自身原因，故采用了更換RPT的方式，上述依然存在。測試波形由圖2可見。

在圖2中，測試點(diǎn)位于RPT左右兩側(cè)網(wǎng)段形成的波形分別用綠色波形和橙色波形得以體現(xiàn)。圓圈①中的數(shù)據(jù)幀是基于主設(shè)備BA發(fā)送的0×350未進(jìn)入到RPT背景下其主幀的主要體現(xiàn);而②則代表的是經(jīng)過RPT處理后的0×350主幀;③中呈現(xiàn)出的數(shù)據(jù)幀是以設(shè)備D3為基點(diǎn)回復(fù)的0×350端口的從幀。就正常情況來講，④應(yīng)該呈現(xiàn)出受RPT處理后0×350端口的從幀，但是就圖中可以發(fā)現(xiàn)，其中并未有此現(xiàn)象出現(xiàn)。

縱觀整個線路通信狀態(tài)可以看出，RPT在轉(zhuǎn)發(fā)其他所有設(shè)備端口數(shù)據(jù)過程中，均處于正常狀態(tài)。以測試波為主體將其局部予以提取并放大。就此可以看出，主幀和從幀之間的線路存在空閑時間，具體值為1.76μs，且線路受干擾特征較為突出，噪聲浮動值也高于600mV，這與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不符，且比標(biāo)準(zhǔn)值要高出許多。

三、解決方案

在就上述故障的發(fā)生原因予以深入研究的過程中可以發(fā)現(xiàn)，除了具有線路通信質(zhì)量的原因外，源設(shè)備和RPT配合情況也是導(dǎo)致故障發(fā)生的重要因素。基于此，筆者認(rèn)為，想要使上述故障能夠得到有效的解決，可以借助以下解決方案。

首先，要對整車的電磁環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，從而使其對MVB通信線路的干擾能夠得到有效的控制與縮減;其次，推動MVB連接器制作工藝的持續(xù)規(guī)范與優(yōu)化，其中，對于電纜的屏蔽處理要給予高度的重視;再次，前期針對MVB予以一致性測試過程中，要做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與完善，將t_source試驗(yàn)項(xiàng)點(diǎn)納入到一致性測試內(nèi)容當(dāng)中，并對基于網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的所有控制器通信板卡的t_source參數(shù)有充分的了解與掌握，通常而言，t_source參數(shù)需要控制在高于4μs低于6μs區(qū)間范圍內(nèi)。如果受到設(shè)備自身因素影響而導(dǎo)致上述參數(shù)無法實(shí)現(xiàn)，那么就要將拓?fù)湓O(shè)計(jì)作為著手點(diǎn)，使這些設(shè)備保持在與RPT較遠(yuǎn)距離內(nèi)，從而借助線路傳輸延時的方式使T_LI得以延長;最后，RPT接收器的不靈敏度也是排除干擾的一種有效措施。以筆者經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，通常將RPT接收器的不靈敏度提高到350mV以上，可以使多數(shù)干擾能夠得到有效的過濾與排除。

結(jié)束語

綜上所述，地鐵列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有較高的復(fù)雜性，屬于集成系統(tǒng)的范疇。同時，其容易受到多方面因素的影響，這也是導(dǎo)致故障多樣化的原因所在。本文主要圍繞現(xiàn)場調(diào)試過程中的典型故障進(jìn)行了分析，并以此為基礎(chǔ)提出了具體的解決方案

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