武漢地鐵4號(hào)線D27車DXMe1通信故障分析

(武漢地鐵運(yùn)營有限公司，湖北 武漢 430030)

1 武漢地鐵4號(hào)線二期車列車監(jiān)控與診斷系統(tǒng)概述

4號(hào)線二期列車為6輛編組(4M2T)，其列車控制及診斷系統(tǒng)(TCMS)采用網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)(DTECS)多種功能模塊構(gòu)建組成，該系統(tǒng)采用符合IEC61375國際標(biāo)準(zhǔn)的TCN網(wǎng)絡(luò)，TCMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分為2級(jí)：列車總線和車輛總線。列車總線和車輛總線都采用EMD的MVB總線，具有傳輸距離遠(yuǎn)、實(shí)時(shí)性和可靠性高等特點(diǎn)。列車總線和車輛總線用中繼器模塊連接。列車控制級(jí)總線和車輛控制級(jí)總線均采用EMD電器中距離介質(zhì)的MVB多功能車輛總線。中繼模塊REP作為列車級(jí)總線和車輛級(jí)總線的網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)列車級(jí)總線到車輛級(jí)總線的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。

圖1 TCMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

此外，事件記錄模塊ERMe具備以太網(wǎng)接口，TCMS可以通過ERM的以太網(wǎng)接口或者車輛總線MVB-EMD接口借助車載無線傳輸系統(tǒng)將MVB總線上的列車狀態(tài)和故障數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛孢\(yùn)營控制中心，實(shí)現(xiàn)列車遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

按照不同的功能與硬件配置分為2種車型：帶司機(jī)室的拖車Tc車、動(dòng)車M車。不同車型由數(shù)量不同的車輛控制模塊(VCMe)、事件記錄模塊(EDRM)、中繼器(REP)、數(shù)字量輸入輸出模塊(DXMe)、數(shù)字量輸入模塊(DIMe)、模擬量輸入輸出模塊(AXMe)、人機(jī)接口模塊(HMI )和維護(hù)和調(diào)試設(shè)備(PTU)構(gòu)成。列車控制級(jí)總線和車輛控制級(jí)總線均采用EMD電器中距離介質(zhì)的MVB多功能車輛總線。中繼模塊REP作為列車級(jí)總線和車輛級(jí)總線的網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)列車級(jí)總線到車輛級(jí)總線的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。

2 故障處理過程

2019年1月18日-2019年3月6日，依據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析以及4號(hào)線二期車牽引網(wǎng)絡(luò)問題積累的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對D27車進(jìn)行了如下處理。

1)對D27車M1車掛于網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備依次同其他車進(jìn)行對調(diào)，故障未轉(zhuǎn)移，包括DXMe1模塊、BCU網(wǎng)絡(luò)通信板卡、REP模塊、7門和8門主門控器、空調(diào)網(wǎng)關(guān)、DCU機(jī)箱內(nèi)SMC板卡。

圖2 M1車車輛級(jí)總線

對于M1車車輛級(jí)總線，如圖2所示，其終端設(shè)備為BCU和門控器。終端設(shè)備MVB插頭保留終端電阻，其他設(shè)備MVB插頭終端電阻需剪切掉。如漏剪或者多剪，將導(dǎo)致線路阻抗和終端阻抗不匹配引起信號(hào)反射和回波，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信故障。其終端匹配電阻值取決于傳輸線的特征阻抗，經(jīng)推算為120 Ω。當(dāng)A總線連接到終端設(shè)備時(shí)，需將B通道BRB跨接線絞斷；當(dāng)B總線連接到終端設(shè)備時(shí)，需將A通道BRA跨接線絞斷。

2)使用時(shí)代電氣的網(wǎng)絡(luò)測試軟件和力德廠家的網(wǎng)絡(luò)測試設(shè)備測試D27車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存在丟幀的情況。對于D27其他車掛于網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備依次同其他二期車進(jìn)行對調(diào)，故障未轉(zhuǎn)移，包括Tc2車EDRM模塊、Tc1車和Tc2車煙火主機(jī)、Tc1車和Tc2車列廣主機(jī)MVB通信板卡、Tc1車VCMe模塊。

對于掛于車輛級(jí)總線上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(包含中繼器REP)為并聯(lián)方式，各設(shè)備通過MVB插頭進(jìn)行連接；對于列車級(jí)總線，如圖3所示，掛于網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備為中繼器REP，采用并聯(lián)方式連接，其終端設(shè)備為Tc車的中繼器。

圖3 列車網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

3)對D27車全車MVB網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所有相關(guān)接線和MVB插頭進(jìn)行檢查。檢查發(fā)現(xiàn)D27車1車DIMe2模塊的B通道MVB插頭航插接線B1+、B1-與B2+、B2-接線接反，A通道MVB插頭航插接線A1+、A1-與A2+、A2-接線接反，VCMe模塊A通道MVB插頭的航插接線A1+、A1-與A2+、A2-接線接反；D27車6車DIMe2模塊的B通道MVB插頭航插接線B1+、B1-與B2+、B2-接線接反，A通道MVB插頭航插接線A1+、A1-與A2+、A2-接線接反，VCMe模塊A通道MVB插頭的航插接線A1+、A1-與A2+、A2-接線接反，B通道MVB插頭航插接線B1+、B1-與B2+、B2-接線接反；4車8門門控器A通道MVB插頭的航插接線A1+、A1-與A2+、A2-接線接反，已按電路圖正確連接相關(guān)接線。在此過程中，未發(fā)現(xiàn)插頭有縮針現(xiàn)象、未發(fā)現(xiàn)接線有毛刺和虛接現(xiàn)象、測量MVB插頭終端電阻正常，并重新壓接了M1車DXMe通信模塊插頭。

對于Tc車車輛級(jí)總線，如圖4所示，其終端設(shè)備為BCU和ATC設(shè)備。掛于網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)設(shè)備有2個(gè)MVB插頭，分別為A通道和B通道。每個(gè)通道2根進(jìn)線和2根出線，進(jìn)線正線和出線正線連接到一起，進(jìn)線副線和出線副線連接到一起。

圖4 Tc車車輛級(jí)總線

4)時(shí)代電氣派技術(shù)人員到現(xiàn)場處理。時(shí)代使用軟件測量車輛網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)幀率，發(fā)現(xiàn)6車EDRM模塊連接組網(wǎng)時(shí)，錯(cuò)幀率較高；使用MVB總線測量儀與對應(yīng)軟件分析，發(fā)現(xiàn)二期車輛牽引系統(tǒng)DCU地址配置文件存在漏洞，升級(jí)更新配置文件后，故障未消除。

5)時(shí)代電氣、長客股份派技術(shù)人員到柏林進(jìn)行故障處理。時(shí)代電氣通過力德的網(wǎng)絡(luò)故障診斷分析儀查看MVB列車級(jí)總線，發(fā)現(xiàn)B通道存在大量丟幀情況，此時(shí)查看HMI網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣缑姘l(fā)現(xiàn)2車DXMe1通信模塊一直閃紅。后斷電對MVB列車級(jí)總線B通道每個(gè)車挑線進(jìn)行終端阻值測量，發(fā)現(xiàn)2車和3車阻值存在差異(3車到1車阻值為無窮，2車到1車阻值為120 Ω，正常情況下3車到1車阻值應(yīng)為120 Ω)。然后單獨(dú)對2車和3車校線，發(fā)現(xiàn)2車和3車之間總線航插存在不通情況(X2航插副線)，拆解下來后單獨(dú)與2車和3車校線均正常，檢查航插無明顯縮針情況，后插上航插再次校線，發(fā)現(xiàn)校線正常，上電后發(fā)現(xiàn)DXMe1通信故障未再發(fā)生。列車回青山車輛段后，對D27車2車與3車之間X2總線航插進(jìn)行拆解后發(fā)現(xiàn)白線(副線)虛接，用手輕拔該線即掉落。將航插插頭拆解后發(fā)現(xiàn)插針壓接部分線股斷裂，后重新進(jìn)行壓接線后故障消除。截止目前D27車上線后未再報(bào)出DXMe1通信故障、BCU通信故障、轉(zhuǎn)向架切除故障。

列車級(jí)總線通過中繼器擴(kuò)展到全車，車與車之間通過航插進(jìn)行連接，中繼器并聯(lián)掛于列車級(jí)總線上，如圖5所示。MVB采用A/B冗余設(shè)計(jì)，當(dāng)B通道副線虛接時(shí)，由于A通道正常，故不會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)大面積報(bào)紅。

圖5 MVB列車總線

3 結(jié)論及經(jīng)驗(yàn)

由于2車和3車之間MVB列車級(jí)總線航插B通道接線存在虛接情況，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)存在丟幀情況，進(jìn)而影響列車通信，M1車閃報(bào)DXMe1通信故障、BCU通信故障、轉(zhuǎn)向架切除故障。

對此次故障的排查經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下。

1)對于網(wǎng)絡(luò)類閃報(bào)通信故障，要想辦法讓故障重現(xiàn)，以方便校線。

2)要善于借鑒網(wǎng)絡(luò)測試設(shè)備，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行診斷，同時(shí)采用化整為零的方法確定故障點(diǎn)。

3)要善于對MVB車輛級(jí)總線和列車級(jí)總線分別進(jìn)行排查和校線。