淺談南京地鐵三號線列車網絡系統及故障分析

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絡系統及故障分析

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，沿線經過江北浦口區，江南下關區、玄武區、白下區、秦淮區、雨花區和江寧區等重要片區，終點位于江寧區的秣周路站。地鐵列車的網絡控制系統是地鐵車輛的核心，目前南京地鐵三號線還處于試運營及調試階段，本文主要對南京地鐵三號線的列車網絡系統及相關的故障分析進行了簡單的分析。

關鍵詞：南京地鐵；地鐵車輛；網絡控制；故障分析

1　南京地鐵三號線TCMS網絡

1.1TCMS系統網絡概述

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

1.2TCMS系統網絡組成

列車級MVB網絡、 RS485點對點通訊、本地MVB總線、維護專用以太網。

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，支持過程數據和信息數據。以太網通信速率為100Mbps，物理長度到100米，用于監控和軟件的下載，DDU與CCU之間的通訊。

1.4TCMS網絡介紹

當列車啟用備用模式后，該信號將會通過列車硬線傳輸到牽引系統，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，司機可以通過司控器進行設置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置到牽引系統。

1.5TCMS系統主要功能

（1）TCMS系統主要功能有監視功能、控制功能、記錄功能、顯示、故障診斷等功能。在A車司機室內配置的CCU-O主機，主要是負責對列車狀態進行監視、總線管理、執行列車運行相關的控制功能。整列車的控制功能采用中央控制單元通過列車通信網絡來完成。在控制方面具有冗余措施，即與安全和運行有關的控制由中央控制單元和列車通信網絡來完成時，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直接通過列車通信網絡與中央控制單元通信；非微機控制系統通過遠程輸入/輸出終端與中央控制單元通信。

列車診斷系統（TDS）包含在CCU-D中，它將監控模塊中的事件并將這些事件報告到數據庫。事件數據庫（OBDS）位于每個CCU-D的備用電池空間。儲存的數據用于通過顯示屏報告不同子系統的當前狀態給司機，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。TCMS對牽引系統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執行牽引變流器控制邏輯；MITRAC DCU/A 執行輔助變流器控制邏輯。

TCMS與牽引系統之間交換的信息有：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還對列車高壓系統進行監測和控制的信息有：直流系統的啟動使能、受電弓控制、主斷路器監視和控制、網壓和網流檢測。

（3）TCMS與制動系統。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）、空電聯合制動和停放制動控制，TCMS通過MVB網絡與BCU進行通信。

TCMS對制動系統進行控制和監視：制動子系統的控制和監視、制動力參考值、實際制動力的監視、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　三號線網絡故障分析

三號線TCMS系統采用的是龐巴迪的Mitrac?TCMS。該系統以可靠的軟硬件產品及可靠的車輛通信網絡及TCP/IP網絡為基礎，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。

整個列車的網絡拓撲如圖所示，主要分為四類：列車級MVB網、本地MVB網、維護專用以太網和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如牽引、制動、輔助、車門、空調等都是通過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（數字輸入輸出模塊）硬線信號通過本地MVB總線進行通信，實現硬線車輛控制功能，與列車TCMS控制成為冗余設計。維護專用以太網主要用于牽引控制單元、輔助控制單元及CCU等設備的數據下載和軟件上傳和DDU（司機顯示單元）與CCU之間通信數據的交換。RS485點對點通信主要是ATC與PIS設備與CCU之間進行通信。

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

此外，在處理其余MVB網絡通道故障的過程中，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車廂測試結果發現中間線纜存在斷路的情況，后根據結果發現由于DX模塊的X2連接器內5號針腳縮針導致了該網絡通道的中斷；另一起是由于列車跨接線連接器CF02TCMS21插座內311B與311C母針插反導致了網絡通道故障的存在。

列車的網絡拓撲