淺談南京地鐵三號線列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及故障分析

劉　非

（南京地鐵運營有限責任公司,南京 210012）

淺談南京地鐵三號線列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及故障分析

劉非

（南京地鐵運營有限責任公司,南京 210012）

摘要：地鐵三號線起自京滬普鐵林場站附近，沿線經(jīng)過江北浦口區(qū)，江南下關(guān)區(qū)、玄武區(qū)、白下區(qū)、秦淮區(qū)、雨花區(qū)和江寧區(qū)等重要片區(qū)，終點位于江寧區(qū)的秣周路站。地鐵列車的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是地鐵車輛的核心，目前南京地鐵三號線還處于試運營及調(diào)試階段，本文主要對南京地鐵三號線的列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及相關(guān)的故障分析進行了簡單的分析。

關(guān)鍵詞：南京地鐵；地鐵車輛；網(wǎng)絡(luò)控制；故障分析

1　南京地鐵三號線TCMS網(wǎng)絡(luò)

1.1TCMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)概述

南京3號線采用的是MITRAC CC系統(tǒng)，該系統(tǒng)完全由龐巴迪開發(fā),包括從它的硬件到控制應(yīng)用軟件的每個部分。Mitrac CC是一個分布式控制系統(tǒng)，也就是說，輸入和輸出計算機系統(tǒng)的信號將連接到分布于整個列車的各個單元內(nèi)。這些單元可分別安裝于車下設(shè)備箱中、司機臺或車廂內(nèi)的控制柜中。

1.2TCMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成

列車級MVB網(wǎng)絡(luò)、 RS485點對點通訊、本地MVB總線、維護專用以太網(wǎng)。

1.3總線介紹

MVB接口型式：線路冗余EMD（電氣中距離總線），物理長度達到200米。同時使用兩個MVB通道（A+B），傳輸速率為1.5Mbps，支持過程數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)通信速率為100Mbps，物理長度到100米，用于監(jiān)控和軟件的下載，DDU與CCU之間的通訊。

1.4TCMS網(wǎng)絡(luò)介紹

當列車啟用備用模式后，該信號將會通過列車硬線傳輸?shù)綘恳到y(tǒng)，此時，列車功率制動參考通過一組三條列車線傳遞到牽引系統(tǒng)，司機可以通過司控器進行設(shè)置100％制動、50％制動、惰行、50％牽引、100％牽引，列車的行駛方向也同樣通過硬線設(shè)置到牽引系統(tǒng)。

1.5TCMS系統(tǒng)主要功能

（1）TCMS系統(tǒng)主要功能有監(jiān)視功能、控制功能、記錄功能、顯示、故障診斷等功能。在A車司機室內(nèi)配置的CCU-O主機，主要是負責對列車狀態(tài)進行監(jiān)視、總線管理、執(zhí)行列車運行相關(guān)的控制功能。整列車的控制功能采用中央控制單元通過列車通信網(wǎng)絡(luò)來完成。在控制方面具有冗余措施，即與安全和運行有關(guān)的控制由中央控制單元和列車通信網(wǎng)絡(luò)來完成時，還具有同樣功能的硬件電路作備用。

列車上所有微機控制的系統(tǒng)直接通過列車通信網(wǎng)絡(luò)與中央控制單元通信；非微機控制系統(tǒng)通過遠程輸入/輸出終端與中央控制單元通信。

列車診斷系統(tǒng)（TDS）包含在CCU-D中，它將監(jiān)控模塊中的事件并將這些事件報告到數(shù)據(jù)庫。事件數(shù)據(jù)庫（OBDS）位于每個CCU-D的備用電池空間。儲存的數(shù)據(jù)用于通過顯示屏報告不同子系統(tǒng)的當前狀態(tài)給司機，也可以向維修人員給予支持，從而更好地增加列車的可靠性，降低了維護的成本。

（2）TCMS與牽引系統(tǒng)。TCMS對牽引系統(tǒng)控制的范圍包括了對牽引和輔助變流器的控制和管理：MITRAC DCU/M執(zhí)行牽引變流器控制邏輯；MITRAC DCU/A 執(zhí)行輔助變流器控制邏輯。

TCMS與牽引系統(tǒng)之間交換的信息有：牽引變流器的控制和管理、輔助變流器的控制和管理、列車速度計算、速度校準、超速保護、空轉(zhuǎn)滑行控制、沖擊率、加速度和制動測試等。

此外，TCMS還對列車高壓系統(tǒng)進行監(jiān)測和控制的信息有：直流系統(tǒng)的啟動使能、受電弓控制、主斷路器監(jiān)視和控制、網(wǎng)壓和網(wǎng)流檢測。

（3）TCMS與制動系統(tǒng)。在G閥上安裝了制動管理卡（BCU），BCU負責制動控制、壓縮機控制、防滑保護（WSP）、空電聯(lián)合制動和停放制動控制，TCMS通過MVB網(wǎng)絡(luò)與BCU進行通信。

TCMS對制動系統(tǒng)進行控制和監(jiān)視：制動子系統(tǒng)的控制和監(jiān)視、制動力參考值、實際制動力的監(jiān)視、牽引安全、緊急制動緩解、停放制動緩解等信息，TCMS將這些信息顯示到DDU上。

2　三號線網(wǎng)絡(luò)故障分析

三號線TCMS系統(tǒng)采用的是龐巴迪的Mitrac?TCMS。該系統(tǒng)以可靠的軟硬件產(chǎn)品及可靠的車輛通信網(wǎng)絡(luò)及TCP/IP網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，提供給用戶很多好處：減少了電線和電纜；降低了重量；可靠性高；功能性強；降低維修成本；適用性強。

整個列車的網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖所示，主要分為四類：列車級MVB網(wǎng)、本地MVB網(wǎng)、維護專用以太網(wǎng)和RS485點對點通信。列車級MVB總線上有微機電子控制單元的車載子系統(tǒng)如牽引、制動、輔助、車門、空調(diào)等都是通過MVB列車總線與CCU（中央控制單元）進行通訊，并由CCU負責整列車的總線控制管理；本地MVB總線用于緊急牽引情況下牽引、輔助與DX（數(shù)字輸入輸出模塊）硬線信號通過本地MVB總線進行通信，實現(xiàn)硬線車輛控制功能，與列車TCMS控制成為冗余設(shè)計。維護專用以太網(wǎng)主要用于牽引控制單元、輔助控制單元及CCU等設(shè)備的數(shù)據(jù)下載和軟件上傳和DDU（司機顯示單元）與CCU之間通信數(shù)據(jù)的交換。RS485點對點通信主要是ATC與PIS設(shè)備與CCU之間進行通信。

在三號線列車調(diào)試過程中，有多列車故障記錄中出現(xiàn)MVB網(wǎng)某個通道故障的情況。正常的MVB網(wǎng)絡(luò)上的每一個設(shè)備都有定義好的地址編碼，EBCU1的地址碼為80、DOOR3設(shè)備的地址碼為62、BCT設(shè)備的地址則根據(jù)電源跳線來定義。在3號線網(wǎng)絡(luò)通道故障的事件里，有2起是由于BCT1設(shè)備地址碼多接了b5接線造成兩個BCT電源接線一樣，導致了列車MVB網(wǎng)通道故障。

此外，在處理其余MVB網(wǎng)絡(luò)通道故障的過程中，采用了FLUKE線纜認證分析儀對列車線纜進行了分段測試，其中一起是在第二節(jié)車廂測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)中間線纜存在斷路的情況，后根據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)由于DX模塊的X2連接器內(nèi)5號針腳縮針導致了該網(wǎng)絡(luò)通道的中斷；另一起是由于列車跨接線連接器CF02TCMS21插座內(nèi)311B與311C母針插反導致了網(wǎng)絡(luò)通道故障的存在。

列車的網(wǎng)絡(luò)拓撲