地铁列车通信网络系统的典型故障及其解决方案

尹一萌

【摘要】本文主要围绕地铁列车通信网络系统故障进行讨论，首先阐述了基于地铁列车通信网络系统背景下的多功能车辆总线和列车通信网络故障的显示和定位方式，介绍了与中继器距离较近的频繁离线故障，并以此为基础提出了具有针对性的故障解决方案。

【关键词】地铁列车 列车通信网络系统 故障

一、列车通信网络系统的多功能车辆总线

多功能车辆总线，即MVB协议，作为构成列车通信网络的重要的环节，是列车控制系统的重要技术，通常用作列车状态检测、故障诊断以及车载设备开发和调试等操作，是建构在列车内的用于连接各子系统设备的重要因素。存在于列车内的各个子系统控制器均以自身MVB-EMD通信接口为依托，完成与MVB网络的连接。其中，以牵引控制系统为主的关键子系统都设有硬线接口，以此确保网络控制系统故障发生时能够更好地进行紧急牵引操作。无论是列车总线还是车辆总线均以A、B路冗余传输为主，MVB总线传输速率为1.5Mbit/s。HMI是列车司机室控制台上重要设备，其依托MVB不仅可以获取列车和设备信息，而是也可以将车辆参数和系统运行状态、车辆故障信息清晰显示出来，一般，显示屏通信状态界面为红色，则表示通信异常。此外，RPT也是列车司机室中安装的又一重要设备，用于信号放大和中继传输。现阶段，T型拓扑结构可以对通信故障起到隔离作用，从而保证网络通信质量。其前面板也会设置相应的指示灯，以此来提示通信状态或故障的发生。在具体应用过程中，HMI和RPT是最常采用的用于指示和定位故障的方法。

二、列车通信网络系统故障分析

据了解，导致列车通信网络故障的原因并不是单方面造成的，而是受多种因素影响。以表面角度而言，整体通信网络通信缺乏稳定性和单个设备或多个设备离线情况频繁发生是列车通信网络系统故障的主要表现形式。本文主要围绕第二种故障，并结合现场实际情况进行探索与研究。

以某项目调试为例，距离RPT非常近的D3设备离线情况频繁发生。虽然采取了更换硬件等方式，但是此种故障依然未得到有效的解决。之后，以MVB线路和连接器作为主要排查对象，依然未发现异常情况，且线路阻抗均与IEC 61375标准相吻合。故障线路拓扑示意图如图1所示，由图可以看出，中继器RPT两侧分别为总线主BA和离线从设备D3。

以专用差分信号采集探头作为辅助工具，将示波器与线路进行连接处理，借助协议分析仪与端口触发相结合，实现对波形的有效获取。在此过程中发现，设备D3端口0×350在未进入RPT前其从帧一直处于较为稳定且正常的状态，然而，其从帧随着进入RPT却消失不见。为了证明故障不是出于RPT自身原因，故采用了更换RPT的方式，上述依然存在。测试波形由图2可见。

在图2中，测试点位于RPT左右两侧网段形成的波形分别用绿色波形和橙色波形得以体现。圆圈①中的数据帧是基于主设备BA发送的0×350未进入到RPT背景下其主帧的主要体现;而②则代表的是经过RPT处理后的0×350主帧;③中呈现出的数据帧是以设备D3为基点回复的0×350端口的从帧。就正常情况来讲，④应该呈现出受RPT处理后0×350端口的从帧，但是就图中可以发现，其中并未有此现象出现。

纵观整个线路通信状态可以看出，RPT在转发其他所有设备端口数据过程中，均处于正常状态。以测试波为主体将其局部予以提取并放大。就此可以看出，主帧和从帧之间的线路存在空闲时间，具体值为1.76μs，且线路受干扰特征较为突出，噪声浮动值也高于600mV，这与相关标准规定不符，且比标准值要高出许多。

三、解决方案

在就上述故障的发生原因予以深入研究的过程中可以发现，除了具有线路通信质量的原因外，源设备和RPT配合情况也是导致故障发生的重要因素。基于此，笔者认为，想要使上述故障能够得到有效的解决，可以借助以下解决方案。

首先，要对整车的电磁环境进行优化，从而使其对MVB通信线路的干扰能够得到有效的控制与缩减;其次，推动MVB连接器制作工艺的持续规范与优化，其中，对于电缆的屏蔽处理要给予高度的重视;再次，前期针对MVB予以一致性测试过程中，要做出适当的调整与完善，将t_source试验项点纳入到一致性测试内容当中，并对基于网络范围内的所有控制器通信板卡的t_source参数有充分的了解与掌握，通常而言，t_source参数需要控制在高于4μs低于6μs区间范围内。如果受到设备自身因素影响而导致上述参数无法实现，那么就要将拓扑设计作为着手点，使这些设备保持在与RPT较远距离内，从而借助线路传输延时的方式使T_LI得以延长;最后，RPT接收器的不灵敏度也是排除干扰的一种有效措施。以笔者经验为依据，通常将RPT接收器的不灵敏度提高到350mV以上，可以使多数干扰能够得到有效的过滤与排除。

结束语

综上所述，地铁列车通信网络系统具有较高的复杂性，属于集成系统的范畴。同时，其容易受到多方面因素的影响，这也是导致故障多样化的原因所在。本文主要围绕现场调试过程中的典型故障进行了分析，并以此为基础提出了具体的解决方案

参考文献：

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