關(guān)于地鐵列車主備機(jī)無法報(bào)站的故障分析

于百惠

摘 要：為了給乘客提供更優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的乘車服務(wù)和方便快捷的乘車體驗(yàn)，現(xiàn)代地鐵列車通常配備一套完善的列車廣播系統(tǒng)。列車廣播系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接收數(shù)字廣播信息，進(jìn)行語音信號(hào)的播放（如到站信息，緊急信息）、兩司機(jī)室之間的對(duì)話、司機(jī)與乘客之間的對(duì)話、以及人工口廣播功能。其穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)乎地鐵運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)可靠度，所以針對(duì)地鐵列車廣播系統(tǒng)的故障分析很有必要。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛;故障分析;列車廣播系統(tǒng)

1 項(xiàng)目概況

武漢地鐵4號(hào)線一期和二期分別于2013年12月28日和2014年12月28日開通，為武漢第三條運(yùn)營的地鐵線路，列車使用6節(jié)編組，為B型車。截止2021年4月，共有70列可上線運(yùn)營列車（其中一期列車15列，二期列車24列，三期列車31列），其列車廣播系統(tǒng)供應(yīng)商為相同供應(yīng)商。

武漢地鐵4號(hào)線車輛在列車兩端司機(jī)室內(nèi)各配置一臺(tái)ACSU（司機(jī)室音視頻控制單元），作為整列車廣播與乘客信息顯示系統(tǒng)的主控制設(shè)備。兩臺(tái)ACSU互為冗余，互為熱備份。一般情況下，一端司機(jī)室的ACSU為主機(jī)，另一端司機(jī)室內(nèi)的ACSU為備機(jī)，主機(jī)完成系統(tǒng)工作需要的全部功能。當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，原來的備機(jī)自動(dòng)接管系統(tǒng)控制權(quán)成為主機(jī)，完成原主機(jī)的全部工作，從而不影響列車廣播與乘客信息顯示系統(tǒng)的功能。

2 列車廣播主備機(jī)無法報(bào)站故障分析

2.1 故障概況

2018年3月6日17：19分 D01車（6車為頭車）岳家嘴下行，有乘客反映列車無廣播，司機(jī)確認(rèn)沿途司機(jī)室內(nèi)監(jiān)聽正常，音量正常。回庫后更換 1 車列廣主機(jī) PISC模塊（駕駛室廣播控制模塊）2#板卡，庫內(nèi)測試正常。

2018年3月12日6：10分 D32（6車為頭車）王家灣下行，進(jìn)站司機(jī)室廣播監(jiān)聽無聲音，后續(xù)發(fā)現(xiàn)列車廣播自動(dòng)、手動(dòng)、人工廣播無報(bào)站聲音，司機(jī)重啟 6車司機(jī)室音視頻控制單元空開后人工報(bào)站恢復(fù)有聲音?；貛旌笾匦滤⑿?MVB（MVB通信模塊）程序，庫內(nèi)測試正常。

2018年3月12日19：30分D22車（6車為頭車）洪山廣場下行，進(jìn)站和出站時(shí)，列車自動(dòng)廣播、手動(dòng)廣播都無法報(bào)站，司機(jī)人工廣播，下一站楚河漢街下行進(jìn)站時(shí)自動(dòng)廣播、手動(dòng)廣播也無法報(bào)站，楚河漢街下行出站后自動(dòng)廣播恢復(fù)正常，報(bào)檢修，終點(diǎn)站檢修人員斷開1車司機(jī)室音視頻控制單元空開后故障恢復(fù)?；貛旌笾匦滤⑿?MVB（MVB通信模塊）程序，庫內(nèi)測試正常。

2.2 故障分析

針對(duì)主備機(jī)無法報(bào)站的故障，考慮從軟件、硬件兩個(gè)大的方面進(jìn)行分析如下：

（1）軟件方面：分析MVB通信日志。

截取故障列車D326車兩端司機(jī)室MVB通信日志，MVB模塊內(nèi)部通信數(shù)據(jù)未見異常。所以無法廣播報(bào)站故障與軟件通信無關(guān)，從而轉(zhuǎn)入硬件分析。

（2）硬件方面：從如下硬件模塊進(jìn)行分析，PSU模塊（電源模塊）、CAPU 模塊（駕駛室廣播音頻處理模塊模塊）和PISC模塊（駕駛室廣播控制模塊）。

首先進(jìn)行列車廣播報(bào)站實(shí)驗(yàn)。按壓廣播控制盒按鈕進(jìn)行廣播報(bào)站實(shí)驗(yàn)，司機(jī)室HMI （人機(jī)接口模塊）和客室動(dòng)態(tài)地圖等均正常聯(lián)動(dòng)，但司機(jī)室及客室揚(yáng)聲器均無聲音，可確認(rèn)各系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)正常。接著轉(zhuǎn)入廣播系統(tǒng)司機(jī)室音視頻控制單元各子模塊進(jìn)行分析。

①PSU模塊：分為PSU1模塊和PSU2模塊。電源模塊1（PSU1）與電源模塊2（PSU2）為工業(yè)級(jí)車載電源，其特點(diǎn)是：模塊化，易拆裝，便于維護(hù)。采用高可靠性工業(yè)用電源，保證在惡劣電磁環(huán)境下的可靠性。作為電磁兼容性考慮，通過電源模塊中的DC/DC變換器將廣播系統(tǒng)與列車進(jìn)行電氣隔離。在模塊的前面板設(shè)計(jì)有工作指示燈，方便目視檢測電源的工作狀態(tài)。

電源模塊1（PSU1）主要是把DC110V的直流電變換為各單元所需的DC24V電源。電源模塊1配置了兩塊相同的DC110V-DC24V電源電路，互為熱備份，一個(gè)電源出現(xiàn)故障不會(huì)影響司機(jī)室音視頻控制單元的供電，保證司機(jī)室音視頻控制單元和廣播控制盒的供電具有冗余性。

電源模塊2（PSU2）主要是把電源模塊1（PSU1）輸出的DC24V電源轉(zhuǎn)換為各單元所需的DC12V、DC-12V、5V。

根據(jù)現(xiàn)場驗(yàn)證，PSU模塊的DC110V電源指示燈、DC24V電源指示燈、+12V指示燈、-12V指示燈和5V指示燈均正常顯示。故排除PSU模塊故障的可能性。

②CAPU 模塊：CAPU是廣播音源的前級(jí)，負(fù)責(zé)對(duì)無線電臺(tái)語音、數(shù)字報(bào)站器的音頻和LCD伴音等信號(hào)源的選擇和切換，以及對(duì)音源信號(hào)的前級(jí)放大等處理。

根據(jù)CAPU模塊上的報(bào)站相關(guān)指示燈進(jìn)行判斷。按壓廣播控制盒按鈕進(jìn)行廣播報(bào)站實(shí)驗(yàn)，報(bào)站時(shí)數(shù)字語音播放指示燈綠色常亮（正常播放數(shù)字語音時(shí)其綠色常亮）;P_DATA指示燈閃爍（正常播放語音文件時(shí)閃爍，無SD卡時(shí)常亮）。由此排除CAPU模塊故障的可能性。

③PISC模塊：駕駛控制模塊負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的管理和調(diào)配，能夠集中控制列車廣播、無線電廣播、數(shù)字式語音廣播等功能，并作為設(shè)備間系統(tǒng)控制總線的通信管理。

根據(jù)PISC模塊上的報(bào)站相關(guān)指示燈進(jìn)行判斷。TMS指示燈呈黃色，高頻閃爍（MVB通信指示燈，與MVB通信正常時(shí)高頻閃爍且呈黃色）;本地通信指示燈呈黃色，時(shí)亮?xí)r滅，低頻閃爍（通信正常時(shí)呈黃色，高頻閃爍）。故可初步判斷PISC模塊內(nèi)部本地通信相關(guān)硬件故障。

考慮PISC模塊板卡負(fù)責(zé)總線通信芯片供電的內(nèi)置電源模塊 NN1-05S05A故障。首先使用萬用表分別檢測各批次PISC模塊板卡的輸入端及輸出端：產(chǎn)品輸入端的三極管CE極均正常，輸出端的整流二極管異常（檢測不到其正向壓降）。然后，再對(duì)不良品使用熱風(fēng)槍加熱測試（約 180℃）進(jìn)行解剖，解剖過程中盡量減少解剖對(duì)PCB板上的元器件作用力，盡可能保持產(chǎn)品失效時(shí)的原始狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品無輸出或輸出時(shí)有時(shí)無，不良原因?yàn)檎鞫O管虛焊。對(duì)不良品進(jìn)行拆解分析，6只無輸出產(chǎn)品均為輸出二極管脫焊或翹起造成的。

造成輸出二極管脫焊的原因主要是二極管兩端焊盤較小，導(dǎo)致焊錫不飽滿，不能完全覆蓋二極管引腳，并且微功率產(chǎn)品封裝較小，元器件的封裝也小，二極管引腳與焊錫接觸面很小，容易造成脫焊，將拆下的二極管重新焊接回原位置，列車廣播報(bào)站恢復(fù)正常工作。二極管脫焊還有另外一種可能性，就是產(chǎn)品在貼片過程中由于回流焊溫度不穩(wěn)定，錫膏受熱不均勻，導(dǎo)致某個(gè)時(shí)間段局部錫膏融化不完全，焊盤與元件腳有冷焊狀態(tài)，有可能造成元器件脫焊。

2.3 分析結(jié)論

通過軟硬件的分析，得出以下結(jié)論：司機(jī)室音視頻控制單元PISC模塊板卡內(nèi)置電源供電異常，導(dǎo)致通信異常，無法將該端主機(jī)的狀態(tài)準(zhǔn)確傳輸至備機(jī)端，備機(jī)端也無法轉(zhuǎn)為主機(jī)，從而出現(xiàn)不能報(bào)站的故障。

2.4 故障處理

PISC模塊板卡內(nèi)所使用的電源模塊NN1-05S05A異常，統(tǒng)一進(jìn)行更換整改。整改保證加大電源模塊NN1-05S05A二極管引腳與焊錫接觸面并且盡量控制回流焊溫度，確保二極管不脫焊，從而保證PISC模塊板卡內(nèi)置電源供電穩(wěn)定，PISC模塊正常工作。

3 結(jié)束語

隨著城市軌道交通迅速發(fā)展，為滿足現(xiàn)代化發(fā)展的時(shí)代要求，地鐵車輛各系統(tǒng)設(shè)計(jì)不斷完善不斷進(jìn)步，各系統(tǒng)均趨于智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。但受制于地鐵列車在運(yùn)營過程中系統(tǒng)本身穩(wěn)定性不足，或受各類外部因素影響，其廣播系統(tǒng)極易出現(xiàn)故障，給乘客造成不佳的乘車體驗(yàn)。所以要加強(qiáng)列車廣播系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在這個(gè)基礎(chǔ)上，加強(qiáng)故障判定及處理能力，軟硬件結(jié)合，一一排除故障點(diǎn)，切實(shí)為車輛正常運(yùn)營作保障，給乘客提供更可靠優(yōu)質(zhì)的出行服務(wù)。

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