HXD1C機(jī)車網(wǎng)絡(luò)通訊故障處理方法淺析

鄧有杰

摘 ?要：HXD1C型電力機(jī)車是額定功率為7200KW、6軸交流傳動(dòng)貨運(yùn)干線電力機(jī)車，其車載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)采用符合IEC61375，模塊化設(shè)計(jì)的DTECS網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)為基礎(chǔ)的微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，能夠自動(dòng)完成機(jī)車通信管理、功能控制、故障診斷、信息顯示和事件記錄等功能。隨著機(jī)車運(yùn)用里程的增加，在機(jī)車二年檢檢修過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)故障率也逐步增高。機(jī)車若出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊故障，輕者部分試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)無(wú)法自檢，大部分試驗(yàn)將無(wú)法進(jìn)行。本文通過(guò)對(duì)HXD1C型電力機(jī)車車載網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)原理概述，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障、從故障分類及表現(xiàn)形式進(jìn)行分析，并闡述出現(xiàn)此類故障的處理方法及過(guò)程，希望能給讀者提供借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞：HXD1C型電力機(jī)車;二年檢;網(wǎng)絡(luò)通訊;

1、 緒論

HXD1C型電力機(jī)車網(wǎng)絡(luò)通訊控制系統(tǒng)DTECS，是采用模塊化設(shè)計(jì)的微機(jī)控制系統(tǒng)，能夠自動(dòng)完成機(jī)車通信管理、功能控制、故障診斷、信息顯示和事件記錄等功能。然而，HXD1C機(jī)車在二年檢過(guò)程中，頻繁出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊中斷，系統(tǒng)無(wú)法正常自檢，造成大部分試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行，且無(wú)清晰故障查找思路、步驟，造成耗費(fèi)大量查找時(shí)間，嚴(yán)重影響試驗(yàn)周期及生產(chǎn)進(jìn)度。

2、HXD1C型電力機(jī)車車載網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)DTECS是專為軌道車輛的控制和通信而設(shè)計(jì)的一套車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要完成軌道車輛的通信管理、功能控制、故障診斷、信息顯示和事件記錄等功能。HXD1C型電力機(jī)車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖如圖一所示。

2.1、網(wǎng)絡(luò)控制模塊VCM

位于機(jī)械間的微機(jī)柜內(nèi)VCM1、VCM2做為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的“大腦”，完成網(wǎng)絡(luò)的邏輯控制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的轉(zhuǎn)換功能，具體過(guò)程控制、通訊管理、自動(dòng)冗余等功能。

在通訊管理方面，VCM具有管理其他諸如TCU、ACU、DXM、AXM等網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備的功能。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)MVB總線主動(dòng)與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行通訊、尋址，并把通訊、尋址情況通過(guò)IDU微機(jī)顯示屏直觀顯現(xiàn)出來(lái)。例如，VCM沒(méi)有尋址到相關(guān)設(shè)備，該設(shè)備將在微機(jī)顯示屏上顯示紅色，說(shuō)明VCM沒(méi)有與該設(shè)備實(shí)現(xiàn)正常通訊。

在故障情況下，VCM主權(quán)控制可自動(dòng)切換，切換時(shí)機(jī)車將保護(hù)性分主斷，但自動(dòng)切換過(guò)程時(shí)間不能超過(guò)約20秒，切換完成后不能損失功能和動(dòng)力，雙路故障時(shí)，具備緊急控制功能，維持運(yùn)行。

2.2、ESD終端電阻模塊

高頻信號(hào)傳輸時(shí)，信號(hào)波長(zhǎng)相對(duì)傳輸線較短，信號(hào)在傳輸線終端會(huì)形成反射波，干擾原信號(hào)，所以需要在傳輸線末端加終端電阻模塊，使信號(hào)到達(dá)傳輸線末端后不反射。

HXD1C型電力機(jī)車MVB總線兩端即IDU1、IDU2兩端分別安裝一個(gè)ESD終端電阻模塊，一個(gè)為D型公頭連接器形式，一個(gè)為D型母頭連接器形式，HXD1C型電力機(jī)車ESD終端電阻模塊如

為方便車輛間布線，HXD1C型電力機(jī)車DTECS網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)采用總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此假如中間任一段MVB通訊線中斷，整各網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)將中斷并陷入癱瘓狀態(tài)，微機(jī)屏上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D界面上網(wǎng)絡(luò)A、B通訊通道及包含VCM1、VCM2所有網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備都將由綠色變成灰色，機(jī)車兩端司機(jī)室IDU1、IDU2微機(jī)顯示屏將顯示機(jī)車CCU網(wǎng)絡(luò)通訊中斷。機(jī)車各部件溫度、壓力及各繼電器、自動(dòng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)無(wú)法通過(guò)IDU1、IDU2微機(jī)屏顯示，嚴(yán)重情況下，機(jī)車將無(wú)法完成自檢功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制功能，進(jìn)而大部分試驗(yàn)將無(wú)法正常進(jìn)行。

3、 HXD1C機(jī)車網(wǎng)絡(luò)通訊故障形式

隨著HXD1C型電力機(jī)車二年檢機(jī)車數(shù)量的大幅度提高，HXD1C機(jī)車網(wǎng)絡(luò)通訊故障逐漸增多，隨即給試驗(yàn)人員增加了工作量，從現(xiàn)場(chǎng)故障情況來(lái)看，可以將網(wǎng)絡(luò)通訊故障的故障分類和表現(xiàn)形式概述如下：

3.1網(wǎng)絡(luò)通訊故障分類

3.1.1網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備硬件設(shè)備故障，該電路的電子元器件發(fā)生質(zhì)地性故障使其無(wú)信號(hào)輸出。

3.1.2網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備軟件系統(tǒng)程序版本不正確，系統(tǒng)設(shè)置不正確，或是沒(méi)有刷程序。

3.1.3網(wǎng)絡(luò)通訊MVB線斷路或是插頭插座插針倒針搭接到金屬外殼導(dǎo)致接地等。

3.1.4通信輔助電路發(fā)生非程序性信號(hào)誤介入，即電子元件柜屏蔽不良引起的電磁性干擾等。

3.2網(wǎng)絡(luò)通訊故障表現(xiàn)形式

3.2.1在機(jī)車微機(jī)顯示屏網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣缑嫔?，有一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備顯示紅色，但網(wǎng)絡(luò)通訊線A、B通道顯示正常。

3.2.2在機(jī)車微機(jī)顯示屏網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣缑嫔?，有一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備顯示紅色，但網(wǎng)絡(luò)通訊線A、B通道顯示正常?；蚴浅霈F(xiàn)A、B通道交替顯紅，同時(shí)IDU1和IDU2顯紅。

3.2.3在機(jī)車微機(jī)顯示屏網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣缑嫔?，或是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中斷，或是A、B通道其中一個(gè)通訊通道顯紅。

如圖四所示，即為在現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的因?yàn)镮、II端司機(jī)室IDU1、IDU2微機(jī)顯示屏操作均設(shè)置為I端造成的網(wǎng)絡(luò)通訊故障的表現(xiàn)形式。可以看出由于IDU1、IDU2均設(shè)置為I端，造成VCM檢測(cè)兩個(gè)相同的IDU通訊設(shè)備，找不到IDU2，因此通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊A、B通道交替尋址IU2，然后直接報(bào)出IDU1、IDU2通訊設(shè)備故障顯紅。

對(duì)于第一類、第二類故障來(lái)說(shuō)，故障處理方法比較簡(jiǎn)單，通過(guò)觀察、設(shè)置等方法可以很快確定故障點(diǎn)，并得到解決。除上述兩類故障外，實(shí)際檢修過(guò)程中，除了通訊插頭虛接、模塊故障外，就是通訊線出現(xiàn)斷路等情況，造成整車網(wǎng)路中斷或是其中一通道故障，另一通道通訊良好，典型故障原因?yàn)橥ㄓ嵅孱^內(nèi)部插針出現(xiàn)倒針接地或是與其他針搭接在一起。因網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備及插頭眾多，不易確定哪段線路或是插頭故障，故障查找繁瑣且給人無(wú)從下手的感覺(jué)，因此第三類網(wǎng)絡(luò)通訊故障是網(wǎng)絡(luò)通訊故障的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

4、 HXD1C型電力機(jī)車網(wǎng)絡(luò)通訊故障處理方法

由上述所介紹的網(wǎng)絡(luò)通訊故障形式來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障形式多種多樣，故障原因亦多種多樣，如MVB線接地、虛接，通信設(shè)備硬件軟件故障等造成的故障現(xiàn)象不盡相同。因此，針對(duì)不同的故障現(xiàn)象，很難找出準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)的處理方案，這就要求我們總結(jié)一套針對(duì)HXD1C型電力機(jī)車網(wǎng)絡(luò)通訊故障的通用處理步驟，從易到難，利用逐步排除方法進(jìn)行故障查找。

4.1、一般HXD1C通訊故障處理方法及步驟

4.1.1、首先查看I、II端司機(jī)室IDU1、IDU2微機(jī)顯示屏操作端設(shè)置是否正確，檢查方法為輸入密碼111111，進(jìn)入維護(hù)界面，接著進(jìn)入操作端設(shè)置界面，確保操作端設(shè)置與實(shí)際司機(jī)室相對(duì)應(yīng)。

4.1.2、確保所有通訊設(shè)備模塊上電，電源指示燈顯示正常，各網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備上各指示燈顯示正常。

4.1.3、進(jìn)入維護(hù)界面，在版本信息界面里檢查通訊設(shè)備模塊版本信息，確保所有通訊設(shè)備模塊已刷程序，且版本號(hào)正確。

4.1.4、檢查所有網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備模塊的通訊插頭是否存在虛接、緊固螺栓未緊固到位情況，確保所有通訊插頭緊固到位。

4.2、第三類網(wǎng)絡(luò)通訊故障處理方法及步驟

以上故障查詢步驟為常規(guī)且易操作步驟，按照上述方法檢查過(guò)后，一般故障可以消除;倘若檢查后，機(jī)車網(wǎng)絡(luò)通訊線路仍出現(xiàn)A、B通道其中一通道顯示紅色故障狀態(tài)時(shí)，則可能為MVB通訊線出現(xiàn)問(wèn)題。我們可以采用分段排除法，逐步縮小范圍，最終查出故障點(diǎn)。

分段排除法即將疑似故障回路甩開(kāi)，然后在回路終端插接ESD終端電阻模塊，使通訊回路構(gòu)成，然后查看通訊A、B通道是否正常，不正常將逐步甩開(kāi)疑似故障回路逐步縮小故障可能范圍，注意VCM1、VCM2作為主控網(wǎng)絡(luò)尋址設(shè)備，不能同時(shí)甩開(kāi)，甩開(kāi)后，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將中斷癱瘓。

首先確認(rèn)故障范圍在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的哪一段，為此我們可以將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分為三段，第一段為I端IDU1至低壓柜內(nèi)輸入輸出模塊DXM31;第二段為輸入輸出模塊DXM31至低壓柜網(wǎng)關(guān)模塊GWM，第三段為輔助變流器控制模塊ACU2至II端IDU2。

第一步，將ESD終端電阻模塊插接在DXM31模塊上-X01插座上，啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)后，若故障消失，說(shuō)明I端IDU1至DXM31之間網(wǎng)絡(luò)存在問(wèn)題，然后采用二分之一切割法逐步縮小范圍;若故障仍存在，說(shuō)明I端IDU1至DXM31之間網(wǎng)絡(luò)線路沒(méi)有問(wèn)題。

第二步，將ESD終端電阻模塊插接在GWM網(wǎng)關(guān)模塊-X05插座上，啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)后，若故障消失，說(shuō)明II端IDU2至GWM網(wǎng)關(guān)模塊之間網(wǎng)絡(luò)存在問(wèn)題，然后采用二分之一切割法逐步縮小范圍;若故障仍存在，說(shuō)明II端IDU2至GWM網(wǎng)關(guān)模塊之間網(wǎng)絡(luò)線路沒(méi)有問(wèn)題。

第三步，若上述兩段網(wǎng)絡(luò)線路不存在故障，則說(shuō)明剩下的DXM至GWM之間網(wǎng)絡(luò)線路存在故障，然后采用上述故障查找方法逐步查到故障點(diǎn)。

5、結(jié)束語(yǔ)

HXD1C機(jī)車在檢修過(guò)程中頻繁出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)通訊故障，均有其不可視性，機(jī)車操縱臺(tái)微機(jī)屏顯的故障提示僅能泛泛所指，通過(guò)上述通信故障處理方法，可以快速利用逐步排除方法進(jìn)行故障查找，進(jìn)而進(jìn)行排除。希望本文在檢修HXD1C型機(jī)車網(wǎng)絡(luò)通信控制中能提供借鑒和幫助，有所啟迪。

參考文獻(xiàn)

[1] 《HXD1C型電力機(jī)車檢修技術(shù)規(guī)程》. 中國(guó)鐵道出社.2017.11

[2] HXD1C型電力機(jī)車電氣系統(tǒng)故障處理手冊(cè).株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司.

[3]《HXD1B、HXD1C型電力機(jī)車常見(jiàn)故障及處理》甘雄華主編 .中國(guó)鐵道出版社.2013.06

[4] 《HXD1型電力機(jī)車》張曙光主編. 中國(guó)鐵道出版社.2013.06

[5] 《HXD1C型電力機(jī)車使用維護(hù)說(shuō)明書(shū)》羅鐵軍 孔濤2010.10