基于地鐵列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)典型MVB通信故障分析

李鎮(zhèn)江

【摘要】本文主要分析了基于地鐵列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)典型MVB通信故障，重點(diǎn)介紹了MVB通信原理以及典型故障分析。通過對(duì)基于地鐵列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)典型MVB通信故障進(jìn)行分析，有效解決故障問題，從而能夠?qū)︻愃栖壍澜煌ㄜ囕v調(diào)查給與一定參考。

【關(guān)鍵詞】地鐵車輛;列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng);MVB通信故障

1. MVB通信原理

MVB的物理層通常可以利用三種物理介質(zhì)，包含無電隔離的短距離電氣介質(zhì)、變壓器隔離的中距離電氣介質(zhì)和長(zhǎng)距離光纖介質(zhì)。MVB網(wǎng)絡(luò)能夠使用中繼器對(duì)總線段進(jìn)行劃分，MVB總線傳輸通常包含三種類型，即過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)以及監(jiān)視數(shù)據(jù)。過程數(shù)據(jù)能夠按照時(shí)間周期進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，通常來說該類數(shù)據(jù)短但是時(shí)間要求比較緊急，一般使用源尋址廣播數(shù)據(jù)來進(jìn)行傳送。列車控制指令和運(yùn)輸狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸包括方向指令、級(jí)位指令以及開門指令等。消息數(shù)據(jù)是對(duì)于非緊迫情況下偶發(fā)信息，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度沒有確定，針對(duì)較長(zhǎng)的消息數(shù)據(jù)通常以分包的形式進(jìn)行傳輸，一般列車故障信息和服務(wù)信息作為消息數(shù)據(jù)。監(jiān)視數(shù)據(jù)通常數(shù)據(jù)幀短，總線管理器使用監(jiān)視故障來掌握設(shè)備的狀態(tài)。根據(jù)MVB設(shè)備性能，主要將其分為六類：0類設(shè)備，該類設(shè)備在MVB網(wǎng)絡(luò)中屬于特殊設(shè)備，不進(jìn)行總線數(shù)據(jù)交換，0類設(shè)備包含中繼器等。1類設(shè)備，該類設(shè)備沒有應(yīng)用處理器，不能進(jìn)行組態(tài)，在總線控制器下才能進(jìn)行工作，能夠使MVB總線更好的實(shí)施設(shè)備狀態(tài)查詢功能以及過程數(shù)據(jù)通訊功能。2類設(shè)備，該類設(shè)備有應(yīng)用處理器，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單組態(tài)，但是沒有編程能力，不僅具體1類設(shè)備功能，還能夠提供消息功能。3類設(shè)備，其不僅擁有2類設(shè)備的功能，而且還可以進(jìn)行編程，尤其是支持用戶編程。4類設(shè)備，其不僅擁有2類設(shè)備的功能，而且還能夠進(jìn)行總線管理，在MVB網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常當(dāng)作總線管理器。5類設(shè)備，該類設(shè)備不僅有4類設(shè)備的所有功能，還有TCN網(wǎng)關(guān)公民功能，使用該設(shè)備能夠進(jìn)行列車自動(dòng)重聯(lián)和動(dòng)態(tài)編組。

2. 典型故障以及分析

對(duì)于地鐵列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)而言，當(dāng)發(fā)生偶報(bào)通信故障時(shí)可以自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位，并且故障發(fā)生時(shí)間和產(chǎn)生故障系統(tǒng)均可以隨機(jī)出現(xiàn)，但是無法對(duì)故障點(diǎn)位置給予準(zhǔn)確定位。此時(shí)可以借助MVB分析儀器來對(duì)列車MVN通信質(zhì)量進(jìn)行檢查，但最終結(jié)果是MVB通信質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果不符合要求。在全部過程數(shù)據(jù)報(bào)文統(tǒng)計(jì)工作中，滿足CRC和BNI等評(píng)價(jià)要素的報(bào)文數(shù)量大于1個(gè)。此外，針對(duì)外部電磁干擾、物理線路、軟硬件設(shè)計(jì)閃報(bào)通信故障要給予全面排除，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TCMS設(shè)備自身是故障點(diǎn)。MVB板卡廠家在處理該故障時(shí)，選擇了實(shí)驗(yàn)室故障模擬測(cè)驗(yàn)，所得到的模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果相匹配，根據(jù)實(shí)際測(cè)試，MVB板卡廠通過對(duì)板卡底層軟件優(yōu)化來處理該故障。MVB板卡底層軟件優(yōu)化過后，ACU廠家在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)換1車ACU通信控制器，此時(shí)故障問題并未隨設(shè)備發(fā)生轉(zhuǎn)移，HMI依然報(bào)1車ACU存在通信故障。借助MVB分析儀來對(duì)列車MVB通信質(zhì)量進(jìn)行檢查，所得到的MVB通信質(zhì)量評(píng)價(jià)要素不符合相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)，其中ESF評(píng)價(jià)要素的報(bào)文和MVB過程數(shù)據(jù)報(bào)文數(shù)量出現(xiàn)了遞增情況，超出1個(gè)。對(duì)外部電磁干擾、物理線路、軟硬件設(shè)計(jì)等因素所產(chǎn)生的影響給予進(jìn)一步排查，最終判定TCMS設(shè)備存在故障。對(duì)于該故障，TCMS廠家對(duì)VCU的MVB板卡通信配置程序進(jìn)一步優(yōu)化。

3.3故障處理總結(jié)

通過對(duì)故障進(jìn)行調(diào)查，針對(duì)車輛軌道交通車輛故障可以從下述內(nèi)容進(jìn)行調(diào)查：（1）物理路線排查。通常情況下，物理線路連接正確與否是決定通信的正常運(yùn)行。因軌道車輛在實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)振動(dòng)以及通信線路松動(dòng)的情況，導(dǎo)致系統(tǒng)通信出現(xiàn)故障。（2）電磁干擾排查。因?yàn)橥ㄐ啪€路運(yùn)行過程中，極易受到電磁干擾，進(jìn)而誘發(fā)通信線路故障，基于此，要使用專用設(shè)備來解決通信線路外圍所存在的電磁干擾，進(jìn)而使電磁干擾得到有效排除，有效提高通信質(zhì)量。（3）應(yīng)用層分析。通常情況下，TCMS應(yīng)用層與心跳信號(hào)結(jié)合在一起來判斷子系統(tǒng)的運(yùn)行情況。因此，對(duì)子系統(tǒng)應(yīng)用層心跳信號(hào)進(jìn)行檢查，同時(shí)要主要TCMS處理子系統(tǒng)心跳信號(hào)的合理性也要開展故障排查。（4）MVB板檢查。MVB底層軟件和板硬件相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)水平高低將會(huì)對(duì)系統(tǒng)通信質(zhì)量高低產(chǎn)生決定性影響。實(shí)際上，在MVB板卡裝車前，要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)其開展相關(guān)測(cè)試工作，當(dāng)測(cè)試結(jié)果滿足相關(guān)要求時(shí)，則可以確保MVB板卡裝車后可以正常運(yùn)行，并提高其通信質(zhì)量。針對(duì)類似通信故障要做好排查工作，通過MVB分析儀以及示波器等，對(duì)故障發(fā)生時(shí)刻的數(shù)據(jù)幀波形進(jìn)行采集，進(jìn)一步分析，保證MVB板卡參數(shù)設(shè)計(jì)科學(xué)合理。

4.總結(jié)

簡(jiǎn)而言之，TCMS能夠有效的控制、監(jiān)視以及診斷列車故障，對(duì)列車的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性有著直接影響，保證列車的安全性和可靠性。對(duì)TCMS聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)、上車前并組網(wǎng)測(cè)試和例行測(cè)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)TCMS設(shè)備存在的問題，從而采取優(yōu)化措施，以確保其可以正常運(yùn)行。本文對(duì)列車運(yùn)營(yíng)過程中TCMS典型故障進(jìn)行分析，制定相應(yīng)解決方案，希望具有借鑒意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 全國(guó)牽引電氣設(shè)備與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) （SAC/TC 278）. 牽引電氣設(shè)備列車總線第 1 部分：列車通信網(wǎng)絡(luò) ： GB/T 28029.1— 2011 [S].北京 ： 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 ， 2012.

[2] 劉長(zhǎng)遠(yuǎn) ， 劉霄 ， 李紹博 . 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)安全性研究 [J]. 城市軌道交通研究 ， 2013， 16（4）： 1-4