关于地铁列车主备机无法报站的故障分析

于百惠

摘 要：为了给乘客提供更优质稳定的乘车服务和方便快捷的乘车体验，现代地铁列车通常配备一套完善的列车广播系统。列车广播系统主要功能是实现自动接收数字广播信息，进行语音信号的播放（如到站信息，紧急信息）、两司机室之间的对话、司机与乘客之间的对话、以及人工口广播功能。其稳定性和可靠性直接关乎地铁运营服务质量和服务可靠度，所以针对地铁列车广播系统的故障分析很有必要。

关键词：地铁车辆;故障分析;列车广播系统

1 项目概况

武汉地铁4号线一期和二期分别于2013年12月28日和2014年12月28日开通，为武汉第三条运营的地铁线路，列车使用6节编组，为B型车。截止2021年4月，共有70列可上线运营列车（其中一期列车15列，二期列车24列，三期列车31列），其列车广播系统供应商为相同供应商。

武汉地铁4号线车辆在列车两端司机室内各配置一台ACSU（司机室音视频控制单元），作为整列车广播与乘客信息显示系统的主控制设备。两台ACSU互为冗余，互为热备份。一般情况下，一端司机室的ACSU为主机，另一端司机室内的ACSU为备机，主机完成系统工作需要的全部功能。当主机出现故障时，原来的备机自动接管系统控制权成为主机，完成原主机的全部工作，从而不影响列车廣播与乘客信息显示系统的功能。

2 列车广播主备机无法报站故障分析

2.1 故障概况

2018年3月6日17：19分 D01车（6车为头车）岳家嘴下行，有乘客反映列车无广播，司机确认沿途司机室内监听正常，音量正常。回库后更换 1 车列广主机 PISC模块（驾驶室广播控制模块）2#板卡，库内测试正常。

2018年3月12日6：10分 D32（6车为头车）王家湾下行，进站司机室广播监听无声音，后续发现列车广播自动、手动、人工广播无报站声音，司机重启 6车司机室音视频控制单元空开后人工报站恢复有声音。回库后重新刷新 MVB（MVB通信模块）程序，库内测试正常。

2018年3月12日19：30分D22车（6车为头车）洪山广场下行，进站和出站时，列车自动广播、手动广播都无法报站，司机人工广播，下一站楚河汉街下行进站时自动广播、手动广播也无法报站，楚河汉街下行出站后自动广播恢复正常，报检修，终点站检修人员断开1车司机室音视频控制单元空开后故障恢复。回库后重新刷新 MVB（MVB通信模块）程序，库内测试正常。

2.2 故障分析

针对主备机无法报站的故障，考虑从软件、硬件两个大的方面进行分析如下：

（1）软件方面：分析MVB通信日志。

截取故障列车D326车两端司机室MVB通信日志，MVB模块内部通信数据未见异常。所以无法广播报站故障与软件通信无关，从而转入硬件分析。

（2）硬件方面：从如下硬件模块进行分析，PSU模块（电源模块）、CAPU 模块（驾驶室广播音频处理模块模块）和PISC模块（驾驶室广播控制模块）。

首先进行列车广播报站实验。按压广播控制盒按钮进行广播报站实验，司机室HMI （人机接口模块）和客室动态地图等均正常联动，但司机室及客室扬声器均无声音，可确认各系统联动正常。接着转入广播系统司机室音视频控制单元各子模块进行分析。

①PSU模块：分为PSU1模块和PSU2模块。电源模块1（PSU1）与电源模块2（PSU2）为工业级车载电源，其特点是：模块化，易拆装，便于维护。采用高可靠性工业用电源，保证在恶劣电磁环境下的可靠性。作为电磁兼容性考虑，通过电源模块中的DC/DC变换器将广播系统与列车进行电气隔离。在模块的前面板设计有工作指示灯，方便目视检测电源的工作状态。

电源模块1（PSU1）主要是把DC110V的直流电变换为各单元所需的DC24V电源。电源模块1配置了两块相同的DC110V-DC24V电源电路，互为热备份，一个电源出现故障不会影响司机室音视频控制单元的供电，保证司机室音视频控制单元和广播控制盒的供电具有冗余性。

电源模块2（PSU2）主要是把电源模块1（PSU1）输出的DC24V电源转换为各单元所需的DC12V、DC-12V、5V。

根据现场验证，PSU模块的DC110V电源指示灯、DC24V电源指示灯、+12V指示灯、-12V指示灯和5V指示灯均正常显示。故排除PSU模块故障的可能性。

②CAPU 模块：CAPU是广播音源的前级，负责对无线电台语音、数字报站器的音频和LCD伴音等信号源的选择和切换，以及对音源信号的前级放大等处理。

根据CAPU模块上的报站相关指示灯进行判断。按压广播控制盒按钮进行广播报站实验，报站时数字语音播放指示灯绿色常亮（正常播放数字语音时其绿色常亮）;P_DATA指示灯闪烁（正常播放语音文件时闪烁，无SD卡时常亮）。由此排除CAPU模块故障的可能性。

③PISC模块：驾驶控制模块负责整个系统的管理和调配，能够集中控制列车广播、无线电广播、数字式语音广播等功能，并作为设备间系统控制总线的通信管理。

根据PISC模块上的报站相关指示灯进行判断。TMS指示灯呈黄色，高频闪烁（MVB通信指示灯，与MVB通信正常时高频闪烁且呈黄色）;本地通信指示灯呈黄色，时亮时灭，低频闪烁（通信正常时呈黄色，高频闪烁）。故可初步判断PISC模块内部本地通信相关硬件故障。

考虑PISC模块板卡负责总线通信芯片供电的内置电源模块 NN1-05S05A故障。首先使用万用表分别检测各批次PISC模块板卡的输入端及输出端：产品输入端的三极管CE极均正常，输出端的整流二极管异常（检测不到其正向压降）。然后，再对不良品使用热风枪加热测试（约 180℃）进行解剖，解剖过程中尽量减少解剖对PCB板上的元器件作用力，尽可能保持产品失效时的原始状态。发现产品无输出或输出时有时无，不良原因为整流二极管虚焊。对不良品进行拆解分析，6只无输出产品均为输出二极管脱焊或翘起造成的。

造成输出二极管脱焊的原因主要是二极管两端焊盘较小，导致焊锡不饱满，不能完全覆盖二极管引脚，并且微功率产品封装较小，元器件的封装也小，二极管引脚与焊锡接触面很小，容易造成脱焊，将拆下的二极管重新焊接回原位置，列车广播报站恢复正常工作。二极管脱焊还有另外一种可能性，就是产品在贴片过程中由于回流焊温度不稳定，锡膏受热不均匀，导致某个时间段局部锡膏融化不完全，焊盘与元件脚有冷焊状态，有可能造成元器件脱焊。

2.3 分析结论

通过软硬件的分析，得出以下结论：司机室音视频控制单元PISC模块板卡内置电源供电异常，导致通信异常，无法将该端主机的状态准确传输至备机端，备机端也无法转为主机，从而出现不能报站的故障。

2.4 故障处理

PISC模块板卡内所使用的电源模块NN1-05S05A异常，统一进行更换整改。整改保证加大电源模块NN1-05S05A二极管引脚与焊锡接触面并且尽量控制回流焊温度，确保二极管不脱焊，从而保证PISC模块板卡内置电源供电稳定，PISC模块正常工作。

3 结束语

随着城市轨道交通迅速发展，为满足现代化发展的时代要求，地铁车辆各系统设计不断完善不断进步，各系统均趋于智能化、信息化、网络化发展。但受制于地铁列车在运营过程中系统本身稳定性不足，或受各类外部因素影响，其广播系统极易出现故障，给乘客造成不佳的乘车体验。所以要加强列车广播系统的稳定性，在这个基础上，加强故障判定及处理能力，软硬件结合，一一排除故障点，切实为车辆正常运营作保障，给乘客提供更可靠优质的出行服务。

参考文献：

[1]路象群.广州地铁A2型车对标不准原因分析及改进[J].机电工程技术，2017（8）：220.

[2]李洁，黄文静.城市轨道交通领域列车制动力管理应用技术[J].装备制造技术，2016（9）：115.