HXD2B 型机车FIP 网络拓扑改变故障解决措施

李延强

（中国铁路北京局集团有限公司邯郸机务段，河北邯郸 056000）

0 引言

中国铁路北京局集团有限公司邯郸机务段共配属58 台HXD2B 型机车，主要担当京广线丰台—郑州区段的货运任务。2019 年12 月以来，机车运行中频繁出现牵引无流、切流、电流波动等故障现象，但微机屏幕并无故障词条记录，此故障是行车安全的严重隐患。

故障机车回库后，分析机车TCMS（Train Control and Management System，列车控制和管理系统）数据发现，对比机车故障点时刻，每台机车都多次报“ME_FIP:CHANGEMENT DE TOPOLOGIE FIP”（FIP 网拓扑改），典型案例如下：

（1）2019 年12 月12 日，HXD2B-0407 机车在运行中多次发现牵引制动时电流切流，机车回库下载TCMS 数据进行分析，发现TCU1-6 报FIP 网拓扑改变33 次。

（2）2020 年4 月12 日，HXD2B-0450 机车在开车后发现机车功率最高达到20%时自动切流、无法提速，在停车过程中又出现一次无显示跳主断。机车回库下载TCMS 数据分析发现TCU2-6 报FIP 网拓扑改变20 次。

（3）2021 年3 月1 日，HXD2B-0433 机车在汤阴站进站前电制工况无流一次，汤阴站内牵引运行时无流一次，重回手柄后正常。机车回库下载TCMS 数据分析，发现TCU1-6 报FIP 网拓扑改变313 次。

1 HXD2B 机车网络拓扑结构与功能

HXD2B 型机车采用了基于WorldFIP 网络通信技术的TCMS 网络控制，具有控制、检测、检修等功能，网络通信均采用双通道介质冗余设计。其故障信息主要来源于司机显示单元（DDU）屏幕的故障信息以及下载的主处理单元（MPU）数据，微机屏故障信息不能涵盖所有故障信息，详细的机车故障数据必须通过分析MPU 数据，其中FIP 网拓扑改变故障只能通过MPU 数据记录。

HXD2B 机车网络部件包括6 个TCU、2 个MPU、2 个远程输入输出单元（RIOM）、4 个辅助控制单元（ACU）、4 个DDU、1 个制动控制单元（BCU），其中MPU 用于机车的主要控制命令功能，RIOM 用于单元的输入输出管理，TCU 用于牵引整流器和转换器功能。每个TCU 驱动1 个异步电机，控制和检测一个轴，DDU 用于机车乘务员显示信息和控制功能，BCU用于制动控制监视功能。

机车上使用两种车辆网络，①FIPV：车辆FIP 网络是静态网络（节点地址固定），这是主网络；②MVB：车辆网络是静态网络（节点地址不固定），此网络用于ACU 与RIOM 之间的通信，控制此网络作为冗余主站，网络拓扑结构如图1 所示。

图1 HXD2B 网络拓扑图

用于机车中本地交换的FIPV 网络以标准FIP（工厂仪表协议或现场总线信息协议）为基础。这种网络的拓扑是固定的，必须定义每个设备在这些网络上的地址才能在设备之间传输数据，当网络拓扑发生改变介质丢失时，MPU 就会记录故障。HXD2B 型机车FIP 网络部件地址见表1。

表1 HXD2B 型机车FIP 网络部件地址

2 FIP 网络拓扑改变故障分析

当TCU 报“ME_FIP:CHANGEMENT DE TOPOLOGIE FIP”（FIP 网拓扑改）故障前后，FIP 网络通信发生异常，造成TCU 工作状态不稳，影响牵引电机电流输出，造成切流等故障。以HXD2B-0412 机车数据为例，FIP 网拓扑改变故障时，查看MPU 数据发现多个TCU 同时报出FIP 网拓扑改（表2）。从FIP网拓扑结构和其工作原理上分析是因为MPU 在寻找TCU 地址时发生错误、且状态异常，但多个TCU 同时发生的故障率较低，且RIOM 会伴随报出“PAS_VEI_MVB”（RIOM 辅控制）、“DAMED3：Loss of a FIP medium（媒介丢失）”故障词条，RIOM 在正常工作状态下不会报出此类词条，故分析认为MPU 和TCU之间介质信号传输异常造成FIP 网拓扑改变，根本原因为RIOM 或者MPU 在FIPV 网上通信异常，导致MPU 或TCU 接收不到正常的反馈信号，传输异常的原因有MPU 故障、RIOM 故障、或者RIOM、MPU 同时故障。

表2 HXD2B-421 机车FIP 拓扑改变数据（2020-5-19）

3 FIP 网拓扑改变处理措施

由于无法判断是哪一个网络部件造成设备寻址时发生异常，RIOM 用于介质单元的输入输出管理，起到一个中枢作用，因此目前针对FIP 拓扑改变的处理方法主要有更换MPU、RIOM、互倒RIOM、同时更换MPU、RIOM。

据统计，2020 年以来邯郸机务段共发生FIP 网拓扑改变故障48 件，具体施修方案件数如表3 所示，其中造成重复修件数是指在第一次施修后，经过一段时间后机车重复报故障，故障没有消除；一次施修成功率是指经过第一次施修后机车未再报FIP 网拓扑改变。

表3 HXD2B 型机车FIP 网拓扑改变件数统计

图2、图3 更直观地显示了施修方案的正确性，可以看出，当TCU 报FIP 网拓扑改变时，更换RIOM1 件数最多，占到总件数的44%，一次施修成功率达86%。

由图2、图3 统计发现，FIP 网拓扑改变施修方案最有效的是更换RIOM1，其次是RIOM1、RIOM2 全部更换，再次为更换主控MPU 和RIOM，施修方案最多的是更换RIOM1。

图2 施修方案件数统计

图3 一次施修成功率统计

4 总结

本文分析了造成FIP 网拓扑改变的主要原因，并通过跟踪7 个月的数据发现最有效的处理方案为更换RIOM1，如果方案不行再将RIOM1、RIOM2 全部更换，更换RIOM 无效后再考虑更换主控MPU。当遇到机车报FIP 网拓扑改变故障时，不要首先互倒RIOM1、RIOM2，互倒后判断不出RIOM1 和RIOM2 哪个故障，数据统计显示施修成功率只有40%，单独更换MPU 或者单独更换RIOM2 成功率只有33%。