廣州地鐵廣佛線列車車門冗余功能無法實現(xiàn)的分析及改進

方向明

（廣州市地下鐵道總公司運營事業(yè)總部運營一中心，廣東 廣州510000）

0 引言

廣州至佛山線（簡稱廣佛線）是國內(nèi)首條城際軌道交通線路，其列車車門采用南京康尼股份有限公司生產(chǎn)的外掛密閉門，每節(jié)車8個門，采用主門控器及從門控器控制。從門控通過RS485總線進行門之間通訊以及開關(guān)門控制，主門控通過集成的MVB網(wǎng)絡(luò)接口卡為車門系統(tǒng)和列車控制系統(tǒng)提供接口。列車車門作為整個列車的關(guān)鍵部分，開關(guān)門應(yīng)能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、硬線2種控制方式，同時網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)具有冗余功能。廣佛線列車在運營中發(fā)現(xiàn)列車車門冗余功能無法實現(xiàn)，影響列車正常運營。

1 廣佛線列車車門通訊存在的問題

2013年9月，廣佛線列車在正線運營過程中首次出現(xiàn)以下問題：當GFB003車2＃門門控器失電時，車輛屏顯示GFB003車2＃、4＃、6＃、8＃車門狀態(tài)異常。

2 廣佛線列車車門通訊故障分析

按照設(shè)計要求，每節(jié)車的1＃門、2＃門門控器均為主門控器，兩者相互冗余，單個主門控器故障，即使將故障門控器的電源切斷，也不會影響車門的正常顯示。

讀取GFB003車1＃門門控器數(shù)據(jù)，未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)的故障記錄。讀取GFB003車2＃門門控器數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在2012年8月31日，GFB003車1＃門門控器曾多次出現(xiàn)“通訊中斷”記錄。

更換GFB003車1＃門的門控器并重新進行MVB配置后，列車開關(guān)門功能恢復(fù)正常。嘗試斷開GFB003車2＃門的門控器電源，多次試驗開關(guān)門功能正常。

初步分析GFB003車1＃門門控器出現(xiàn)故障，在GFB003車的2＃門門控器電源被切除后，GFB003車的車門網(wǎng)絡(luò)控制無法實現(xiàn)冗余，導致該節(jié)車的狀態(tài)顯示不正常。

2.1 故障件檢測

（1）對存在類似問題的2個門控器進行檢查，情況如表1所示。

表1 故障件檢測記錄

（2）將存在類似問題的門控器和正線出現(xiàn)故障的門控器分別進行多次不同車廂MVB配置測試、靜態(tài)MVB通訊測試和重復(fù)通斷電測試，測試結(jié)果均正常。

2.2 故障模擬

（1）將出現(xiàn)故障的GFB003車的1＃門門控器重新安裝到列車上進行故障復(fù)現(xiàn)，通過維護軟件查看MVB的端口號及相關(guān)數(shù)據(jù)，確認該主門控器能夠成功進行MVB配置操作，且通訊端口號均正確。但發(fā)現(xiàn)在某些車廂中通訊正常，HMI顯示正常；在某些車廂中通訊不正常，RS485通訊工作模式標志在0和1之間頻繁跳變，H MI顯示不正常。由此懷疑在某些車廂中MVB通訊不穩(wěn)定，導致通訊異常，HMI顯示異常。

（2）后續(xù)對廣佛線出現(xiàn)的1＃門主門控器通訊功能失效問題進行了故障復(fù)現(xiàn)和測試分析：

將普查時發(fā)現(xiàn)的故障門控器和正線出現(xiàn)故障的門控器分別安裝到A2車1＃門上進行測試，發(fā)現(xiàn)MVB通訊正常，RS485通訊正常，H MI顯示正常。

將該2個故障門控器安裝到A1車1＃門上進行測試，發(fā)現(xiàn)MVB通訊正常，RS485通訊不正常（主門控器RS485通訊工作模式標志在0和1之間頻繁跳變，從門控器報通訊中斷故障），H MI顯示不正常。減少RS485網(wǎng)絡(luò)中一定數(shù)量的從門控器后，通訊恢復(fù)正常。通過仿真器跟蹤調(diào)試發(fā)現(xiàn)，故障情況下，1＃門主門控器的RS485通訊接收到的數(shù)據(jù)始終為0，同時檢測到總線沖突故障，導致退出總線輪詢控制。

（3）對復(fù)現(xiàn)故障的車廂中1＃門主門控器的RS485插頭進行檢查，測試插頭內(nèi)1、2、3引腳（插針）兩兩之間的電阻值，發(fā)現(xiàn)電阻值有異常，電阻測試結(jié)果如表2所示。

表2 電阻值測試

2.3 故障原因

根據(jù)故障現(xiàn)象和測試結(jié)果，初步分析是由于MVB通訊不穩(wěn)定，致使RS485通訊無法完成對所有車門的輪詢過程，導致不能更新車門狀態(tài)等信息，造成H MI顯示不正常。

但在后續(xù)的測試過程中，發(fā)現(xiàn) MVB通訊正常，未出現(xiàn)MVB通訊中斷的情況。而RS485通訊有如下異常點：

（1）1＃門主門控器的RS485通訊輪詢過程中，在總線沖突檢測時間段內(nèi)，不停地接收到數(shù)據(jù)，同時接收到的數(shù)據(jù)均為0（正常情況下，2＃門主門控器失電時，在總線沖突檢測時間段內(nèi)，1＃門主門控器不發(fā)出輪詢請求，其他從門控器也不會發(fā)出任何響應(yīng)數(shù)據(jù)，故在此期間，1＃門主門控器不會接收到任何數(shù)據(jù)）。

（2）故障情況下，所有從門控器均報通訊中斷故障，即此時從門控器接收不到1＃門主門控器發(fā)送的輪詢請求，因此從門控器就不會對外發(fā)送輪詢響應(yīng)數(shù)據(jù)。

（3）拔下2＃門主門控器上的RS485插頭，對一些從門控器進行斷電后，RS485通訊就恢復(fù)正常。

（4）主門控器的RS485插頭內(nèi)未接終端電阻橋接線。

通過上述分析可知，在RS485總線終端未連接終端電阻的情況下，RS485總線的A路和B路阻抗達到一定差異值時，會產(chǎn)生信號反射，嚴重時將導致總線數(shù)據(jù)無法傳輸。1＃門主門控器在總線沖突檢測時間段內(nèi)接收到的數(shù)據(jù)是信號反射產(chǎn)生的干擾數(shù)據(jù)，且接收不到任何從門控器的響應(yīng)數(shù)據(jù)；從門控器無法接收到主門控器的輪詢請求數(shù)據(jù)。

綜上所述，主門控器的RS485插頭的終端電阻橋接線未接，可能導致了某些車廂的RS485總線產(chǎn)生信號反射而影響了RS485通訊，致使主門控器無法采集到車廂中所有門控器的車門信息，導致H MI的顯示與實際車門狀態(tài)不符。

3 解決方案

在RS485網(wǎng)絡(luò)的終端即主門控器的RS485插頭上，對終端電阻進行橋接。

4 結(jié)語

我國正處于城市軌道交通建設(shè)的高速增長期，而車門作為地鐵列車的關(guān)鍵組成部分，其安全性能的提高受到越來越多的關(guān)注。隨著列車通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，如何更好地利用通訊網(wǎng)絡(luò)來提高列車車門的安全性能，將是一項長期的研究工作。

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［3］宋德松.深圳地鐵一期22列車客室車門可靠性技術(shù)研究［J］.技術(shù)與市場，2013（3）

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