地鐵列車通信網絡系統的典型故障及其解決方案

尹一萌

【摘要】本文主要圍繞地鐵列車通信網絡系統故障進行討論，首先闡述了基于地鐵列車通信網絡系統背景下的多功能車輛總線和列車通信網絡故障的顯示和定位方式，介紹了與中繼器距離較近的頻繁離線故障，并以此為基礎提出了具有針對性的故障解決方案。

【關鍵詞】地鐵列車 列車通信網絡系統 故障

一、列車通信網絡系統的多功能車輛總線

多功能車輛總線，即MVB協議，作為構成列車通信網絡的重要的環節，是列車控制系統的重要技術，通常用作列車狀態檢測、故障診斷以及車載設備開發和調試等操作，是建構在列車內的用于連接各子系統設備的重要因素。存在于列車內的各個子系統控制器均以自身MVB-EMD通信接口為依托，完成與MVB網絡的連接。其中，以牽引控制系統為主的關鍵子系統都設有硬線接口，以此確保網絡控制系統故障發生時能夠更好地進行緊急牽引操作。無論是列車總線還是車輛總線均以A、B路冗余傳輸為主，MVB總線傳輸速率為1.5Mbit/s。HMI是列車司機室控制臺上重要設備，其依托MVB不僅可以獲取列車和設備信息，而是也可以將車輛參數和系統運行狀態、車輛故障信息清晰顯示出來，一般，顯示屏通信狀態界面為紅色，則表示通信異常。此外，RPT也是列車司機室中安裝的又一重要設備，用于信號放大和中繼傳輸。現階段，T型拓撲結構可以對通信故障起到隔離作用，從而保證網絡通信質量。其前面板也會設置相應的指示燈，以此來提示通信狀態或故障的發生。在具體應用過程中，HMI和RPT是最常采用的用于指示和定位故障的方法。

二、列車通信網絡系統故障分析

據了解，導致列車通信網絡故障的原因并不是單方面造成的，而是受多種因素影響。以表面角度而言，整體通信網絡通信缺乏穩定性和單個設備或多個設備離線情況頻繁發生是列車通信網絡系統故障的主要表現形式。本文主要圍繞第二種故障，并結合現場實際情況進行探索與研究。

以某項目調試為例，距離RPT非常近的D3設備離線情況頻繁發生。雖然采取了更換硬件等方式，但是此種故障依然未得到有效的解決。之后，以MVB線路和連接器作為主要排查對象，依然未發現異常情況，且線路阻抗均與IEC 61375標準相吻合。故障線路拓撲示意圖如圖1所示，由圖可以看出，中繼器RPT兩側分別為總線主BA和離線從設備D3。

以專用差分信號采集探頭作為輔助工具，將示波器與線路進行連接處理，借助協議分析儀與端口觸發相結合，實現對波形的有效獲取。在此過程中發現，設備D3端口0×350在未進入RPT前其從幀一直處于較為穩定且正常的狀態，然而，其從幀隨著進入RPT卻消失不見。為了證明故障不是出于RPT自身原因，故采用了更換RPT的方式，上述依然存在。測試波形由圖2可見。

在圖2中，測試點位于RPT左右兩側網段形成的波形分別用綠色波形和橙色波形得以體現。圓圈①中的數據幀是基于主設備BA發送的0×350未進入到RPT背景下其主幀的主要體現;而②則代表的是經過RPT處理后的0×350主幀;③中呈現出的數據幀是以設備D3為基點回復的0×350端口的從幀。就正常情況來講，④應該呈現出受RPT處理后0×350端口的從幀，但是就圖中可以發現，其中并未有此現象出現。

縱觀整個線路通信狀態可以看出，RPT在轉發其他所有設備端口數據過程中，均處于正常狀態。以測試波為主體將其局部予以提取并放大。就此可以看出，主幀和從幀之間的線路存在空閑時間，具體值為1.76μs，且線路受干擾特征較為突出，噪聲浮動值也高于600mV，這與相關標準規定不符，且比標準值要高出許多。

三、解決方案

在就上述故障的發生原因予以深入研究的過程中可以發現，除了具有線路通信質量的原因外，源設備和RPT配合情況也是導致故障發生的重要因素。基于此，筆者認為，想要使上述故障能夠得到有效的解決，可以借助以下解決方案。

首先，要對整車的電磁環境進行優化，從而使其對MVB通信線路的干擾能夠得到有效的控制與縮減;其次，推動MVB連接器制作工藝的持續規范與優化，其中，對于電纜的屏蔽處理要給予高度的重視;再次，前期針對MVB予以一致性測試過程中，要做出適當的調整與完善，將t_source試驗項點納入到一致性測試內容當中，并對基于網絡范圍內的所有控制器通信板卡的t_source參數有充分的了解與掌握，通常而言，t_source參數需要控制在高于4μs低于6μs區間范圍內。如果受到設備自身因素影響而導致上述參數無法實現，那么就要將拓撲設計作為著手點，使這些設備保持在與RPT較遠距離內，從而借助線路傳輸延時的方式使T_LI得以延長;最后，RPT接收器的不靈敏度也是排除干擾的一種有效措施。以筆者經驗為依據，通常將RPT接收器的不靈敏度提高到350mV以上，可以使多數干擾能夠得到有效的過濾與排除。

結束語

綜上所述，地鐵列車通信網絡系統具有較高的復雜性，屬于集成系統的范疇。同時，其容易受到多方面因素的影響，這也是導致故障多樣化的原因所在。本文主要圍繞現場調試過程中的典型故障進行了分析，并以此為基礎提出了具體的解決方案

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