武漢地鐵4號線D27車DXMe1通信故障分析

(武漢地鐵運營有限公司，湖北 武漢 430030)

1 武漢地鐵4號線二期車列車監控與診斷系統概述

4號線二期列車為6輛編組(4M2T)，其列車控制及診斷系統(TCMS)采用網絡控制平臺(DTECS)多種功能模塊構建組成，該系統采用符合IEC61375國際標準的TCN網絡，TCMS系統網絡拓撲圖如圖1所示。整個網絡分為2級：列車總線和車輛總線。列車總線和車輛總線都采用EMD的MVB總線，具有傳輸距離遠、實時性和可靠性高等特點。列車總線和車輛總線用中繼器模塊連接。列車控制級總線和車輛控制級總線均采用EMD電器中距離介質的MVB多功能車輛總線。中繼模塊REP作為列車級總線和車輛級總線的網關，實現列車級總線到車輛級總線的數據轉發功能。

圖1 TCMS系統網絡拓撲圖

此外，事件記錄模塊ERMe具備以太網接口，TCMS可以通過ERM的以太網接口或者車輛總線MVB-EMD接口借助車載無線傳輸系統將MVB總線上的列車狀態和故障數據實時傳輸到地面運營控制中心，實現列車遠程監控功能。

按照不同的功能與硬件配置分為2種車型：帶司機室的拖車Tc車、動車M車。不同車型由數量不同的車輛控制模塊(VCMe)、事件記錄模塊(EDRM)、中繼器(REP)、數字量輸入輸出模塊(DXMe)、數字量輸入模塊(DIMe)、模擬量輸入輸出模塊(AXMe)、人機接口模塊(HMI )和維護和調試設備(PTU)構成。列車控制級總線和車輛控制級總線均采用EMD電器中距離介質的MVB多功能車輛總線。中繼模塊REP作為列車級總線和車輛級總線的網關，實現列車級總線到車輛級總線的數據轉發功能。

2 故障處理過程

2019年1月18日-2019年3月6日，依據故障現象進行分析以及4號線二期車牽引網絡問題積累的相關經驗，對D27車進行了如下處理。

1)對D27車M1車掛于網絡上的設備依次同其他車進行對調，故障未轉移，包括DXMe1模塊、BCU網絡通信板卡、REP模塊、7門和8門主門控器、空調網關、DCU機箱內SMC板卡。

圖2 M1車車輛級總線

對于M1車車輛級總線，如圖2所示，其終端設備為BCU和門控器。終端設備MVB插頭保留終端電阻，其他設備MVB插頭終端電阻需剪切掉。如漏剪或者多剪，將導致線路阻抗和終端阻抗不匹配引起信號反射和回波，出現網絡通信故障。其終端匹配電阻值取決于傳輸線的特征阻抗，經推算為120 Ω。當A總線連接到終端設備時，需將B通道BRB跨接線絞斷；當B總線連接到終端設備時，需將A通道BRA跨接線絞斷。

2)使用時代電氣的網絡測試軟件和力德廠家的網絡測試設備測試D27車網絡系統，發現網絡存在丟幀的情況。對于D27其他車掛于網絡上的設備依次同其他二期車進行對調，故障未轉移，包括Tc2車EDRM模塊、Tc1車和Tc2車煙火主機、Tc1車和Tc2車列廣主機MVB通信板卡、Tc1車VCMe模塊。

對于掛于車輛級總線上的網絡設備(包含中繼器REP)為并聯方式，各設備通過MVB插頭進行連接；對于列車級總線，如圖3所示，掛于網絡上的設備為中繼器REP，采用并聯方式連接，其終端設備為Tc車的中繼器。

圖3 列車網絡拓撲圖

3)對D27車全車MVB網絡系統所有相關接線和MVB插頭進行檢查。檢查發現D27車1車DIMe2模塊的B通道MVB插頭航插接線B1+、B1-與B2+、B2-接線接反，A通道MVB插頭航插接線A1+、A1-與A2+、A2-接線接反，VCMe模塊A通道MVB插頭的航插接線A1+、A1-與A2+、A2-接線接反；D27車6車DIMe2模塊的B通道MVB插頭航插接線B1+、B1-與B2+、B2-接線接反，A通道MVB插頭航插接線A1+、A1-與A2+、A2-接線接反，VCMe模塊A通道MVB插頭的航插接線A1+、A1-與A2+、A2-接線接反，B通道MVB插頭航插接線B1+、B1-與B2+、B2-接線接反；4車8門門控器A通道MVB插頭的航插接線A1+、A1-與A2+、A2-接線接反，已按電路圖正確連接相關接線。在此過程中，未發現插頭有縮針現象、未發現接線有毛刺和虛接現象、測量MVB插頭終端電阻正常，并重新壓接了M1車DXMe通信模塊插頭。

對于Tc車車輛級總線，如圖4所示，其終端設備為BCU和ATC設備。掛于網絡上的每一個設備有2個MVB插頭，分別為A通道和B通道。每個通道2根進線和2根出線，進線正線和出線正線連接到一起，進線副線和出線副線連接到一起。

圖4 Tc車車輛級總線

4)時代電氣派技術人員到現場處理。時代使用軟件測量車輛網絡錯幀率，發現6車EDRM模塊連接組網時，錯幀率較高；使用MVB總線測量儀與對應軟件分析，發現二期車輛牽引系統DCU地址配置文件存在漏洞，升級更新配置文件后，故障未消除。

5)時代電氣、長客股份派技術人員到柏林進行故障處理。時代電氣通過力德的網絡故障診斷分析儀查看MVB列車級總線，發現B通道存在大量丟幀情況，此時查看HMI網絡拓撲界面發現2車DXMe1通信模塊一直閃紅。后斷電對MVB列車級總線B通道每個車挑線進行終端阻值測量，發現2車和3車阻值存在差異(3車到1車阻值為無窮，2車到1車阻值為120 Ω，正常情況下3車到1車阻值應為120 Ω)。然后單獨對2車和3車校線，發現2車和3車之間總線航插存在不通情況(X2航插副線)，拆解下來后單獨與2車和3車校線均正常，檢查航插無明顯縮針情況，后插上航插再次校線，發現校線正常，上電后發現DXMe1通信故障未再發生。列車回青山車輛段后，對D27車2車與3車之間X2總線航插進行拆解后發現白線(副線)虛接，用手輕拔該線即掉落。將航插插頭拆解后發現插針壓接部分線股斷裂，后重新進行壓接線后故障消除。截止目前D27車上線后未再報出DXMe1通信故障、BCU通信故障、轉向架切除故障。

列車級總線通過中繼器擴展到全車，車與車之間通過航插進行連接，中繼器并聯掛于列車級總線上，如圖5所示。MVB采用A/B冗余設計，當B通道副線虛接時，由于A通道正常，故不會導致網絡大面積報紅。

圖5 MVB列車總線

3 結論及經驗

由于2車和3車之間MVB列車級總線航插B通道接線存在虛接情況，導致網絡存在丟幀情況，進而影響列車通信，M1車閃報DXMe1通信故障、BCU通信故障、轉向架切除故障。

對此次故障的排查經驗總結如下。

1)對于網絡類閃報通信故障，要想辦法讓故障重現，以方便校線。

2)要善于借鑒網絡測試設備，對網絡進行診斷，同時采用化整為零的方法確定故障點。

3)要善于對MVB車輛級總線和列車級總線分別進行排查和校線。