TCN系統在地鐵列車故障診斷中的應用

中車長春軌道股份有限公司　王　威　李長新

TCN系統在地鐵列車故障診斷中的應用

中車長春軌道股份有限公司王威李長新

本文主要闡述了TCN系統對于地鐵列車故障的監測、記錄，以及對地鐵列車故障診斷的幫助。

TCN；故障監測；故障記錄；故障診斷

1.概述

地鐵車輛是當今城市交通系統的重要組成部分，也是當今解決城市交通擁塞的重要措施，但它是技術含量較高的機電設備。隨著現代經濟技術的高速發展，現代列車也正朝著自動化、高速化、舒適化的方向發展。在當今時代，目前TCN（列車網絡系統）技術已逐漸在鐵路車輛行業受到了廣泛的重視，并被逐步應用到各種新型的地鐵車輛上。越來越多的列車狀態和故障信息迫切需要在機車車輛各計算機之間互相傳輸與交換。為滿足上述要求，TCN（列車通信網絡）系統應運而生。

地鐵列車通信網絡是面向監控的一種連接列車車載設備的數據通信系統，TCN是一個分布式總線通信系統，各個不同的分布式單元使用符合IEC61375標準的多功能車輛總線連接，能夠大量減少各箱柜之間的連線，減少了大量繼電器、接觸器、端子排和連接器及車輛/列車布線的使用，能夠很方便將來系統功能的擴展，也方便適應不同形式的列車編組；具有強大的系統接口能力，如具有MVB接口、I/O接口、485接口、RS232接口機以太網接口等。

列車總線由具有獨立冗余結構的列車總線和車輛總線組成，具有很強的實時性和容錯性，它將整個列車微機控制系統（包含各個子系統，如門、空調、牽引、制動等等）的各個單元之間連接起來，作為系統信息交換和共享的渠道，實現全列車環境下的信息交換。 車載設備通過TCN通道將各自的狀態信息及故障系統傳遞給TCN的中央控制單元CCU，CCU接收到信息后經過處理及邏輯計算得出當前列車的狀態情況，再將信息上報給司機和維護人員，甚至存儲起來以便日后查詢分析。

列車通信網絡的拓撲結構如圖1所示［1］。

圖1　列車通信網絡拓撲結構

2.故障監測及記錄

列車故障診斷是TCN系統的重要組成部分，可借助列車維護軟件進行列車故障、狀態監測及故障分析。如Monitor維護軟件，可以用來監視或記錄MVB總線上變量，變量監測窗口視圖內容如圖2所示。

當然還有其它相關監視軟件，如Serlink-Serdeb、Winscope等軟件，可在線監視列車狀態和故障信息，幫助列車調試工程師和列車維護人員進行列車調試及故障診斷，及時糾正不正確軟件及硬件控制功能［2］。

同時，TCN中也有專門數據記錄單元，對列車狀態信息、故障信息及累計數據進行記錄，并將記錄相應數據儲存起來。

圖2　TCMS功能模塊通信中監測窗口界面

3.故障診斷

當故障發生時，TCN系統可協助司機和檢修人員進行工作，以便司機采取適當的操作，并使維護人員更容易地查找及解決故障。

TCN系統可監視列車車載設備的狀態，如列車方向、牽引制動狀態、列車速度、總風壓力、網壓、各設備的狀態、日期、時間、診斷記錄等信息。并將部分主要運行狀態信息通過司機顯示屏提供給操作人員。每條純文本信息都配有故障代碼、故障等級。故障等級通常分輕微故障、中等故障、嚴重故障。對于嚴重故障，當故障報警時通常可能伴有蜂鳴器鳴響，提示文本更醒目。蜂鳴器持續不斷的響直至司機在顯示屏上確認后，表示事件已被發現。

司機顯示屏除了將故障提報給司機和維護人員外，還常常提供相應的必須實施的操作指導說明。點擊故障查詢按鈕或相應的菜單按鈕，可進入事件信息界面。該界面提供了各個子系統當前故障信息，如故障代碼、具體故障信息、故障等級、故障發生的時間等。

圖3　事件信息界面

如果在上述事件信息界面選中其中某一條故障后，則可進入該條故障的詳細信息界面，此界面提供了司機應急處理指南及維護人

員的檢修指引，從中可以獲得相應的幫助。

圖4　故障的詳細信息界面

在故障檢修方面，維護人員也可以從數據記錄儀中檢索故障期間相關狀態數據，并且用PTU分析軟件對檢索的相關數據進行顯示出連續的運行數據曲線，借助這些信息，維護人員可以方便的進行故障數據進行分析和處理。

4.結論

TCN系統能夠準確監控并記錄地鐵列車的各個相關子系統的工作狀態及故障信息，并將相關信息提報給司機及維護人員并存儲。這對地鐵列車的運用、維護、研究都有極大的幫助，相信以后我們的各種軌道車輛都會大量應用此類系統。

［1］常振臣，牛得田，王立德，田永洙.列車通信網絡研究現狀及展望［J］.電力機車與城軌車輛，2005年5月20日，第28卷第3期.

［2］張泰基CRH-1型動車組系統監控與故障檢測的應用研究［D］.青島大學，2009.