劉　非

（南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司,南京 210012）

淺談南京地鐵三號(hào)線列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及故障分析

劉非

（南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司,南京 210012）

摘要：地鐵三號(hào)線起自京滬普鐵林場(chǎng)站附近，沿線經(jīng)過江北浦口區(qū)，江南下關(guān)區(qū)、玄武區(qū)、白下區(qū)、秦淮區(qū)、雨花區(qū)和江寧區(qū)等重要片區(qū)，終點(diǎn)位于江寧區(qū)的秣周路站。地鐵列車的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是地鐵車輛的核心，目前南京地鐵三號(hào)線還處于試運(yùn)營(yíng)及調(diào)試階段，本文主要對(duì)南京地鐵三號(hào)線的列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及相關(guān)的故障分析進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

關(guān)鍵詞：南京地鐵；地鐵車輛；網(wǎng)絡(luò)控制；故障分析

1　南京地鐵三號(hào)線TCMS網(wǎng)絡(luò)

1.1TCMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)概述

南京3號(hào)線采用的是MITRAC CC系統(tǒng)，該系統(tǒng)完全由龐巴迪開發(fā),包括從它的硬件到控制應(yīng)用軟件的每個(gè)部分。Mitrac CC是一個(gè)分布式控制系統(tǒng)，也就是說，輸入和輸出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)將連接到分布于整個(gè)列車的各個(gè)單元內(nèi)。這些單元可分別安裝于車下設(shè)備箱中、司機(jī)臺(tái)或車廂內(nèi)的控制柜中。

1.2TCMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成

列車級(jí)MVB網(wǎng)絡(luò)、 RS485點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊、本地MVB總線、維護(hù)專用以太網(wǎng)。

1.3總線介紹

MVB接口型式：線路冗余EMD（電氣中距離總線），物理長(zhǎng)度達(dá)到200米。同時(shí)使用兩個(gè)MVB通道（A+B），傳輸速率為1.5Mbps，支持過程數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)通信速率為100Mbps，物理長(zhǎng)度到100米，用于監(jiān)控和軟件的下載，DDU與CCU之間的通訊。

1.4TCMS網(wǎng)絡(luò)介紹

當(dāng)列車啟用備用模式后，該信號(hào)將會(huì)通過列車硬線傳輸?shù)綘恳到y(tǒng)，此時(shí)，列車功率制動(dòng)參考通過一組三條列車線傳遞到牽引系統(tǒng)，司機(jī)可以通過司控器進(jìn)行設(shè)置100％制動(dòng)、50％制動(dòng)、惰行、50％牽引、100％牽引，列車的行駛方向也同樣通過硬線設(shè)置到牽引系統(tǒng)。

1.5TCMS系統(tǒng)主要功能

（1）TCMS系統(tǒng)主要功能有監(jiān)視功能、控制功能、記錄功能、顯示、故障診斷等功能。在A車司機(jī)室內(nèi)配置的CCU-O主機(jī)，主要是負(fù)責(zé)對(duì)列車狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、總線管理、執(zhí)行列車運(yùn)行相關(guān)的控制功能。整列車的控制功能采用中央控制單元通過列車通信網(wǎng)絡(luò)來完成。在控制方面具有冗余措施，即與安全和運(yùn)行有關(guān)的控制由中央控制單元和列車通信網(wǎng)絡(luò)來完成時(shí)，還具有同樣功能的硬件電路作備用。

列車上所有微機(jī)控制的系統(tǒng)直接通過列車通信網(wǎng)絡(luò)與中央控制單元通信；非微機(jī)控制系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程輸入/輸出終端與中央控制單元通信。

列車診斷系統(tǒng)（TDS）包含在CCU-D中，它將監(jiān)控模塊中的事件并將這些事件報(bào)告到數(shù)據(jù)庫。事件數(shù)據(jù)庫（OBDS）位于每個(gè)CCU-D的備用電池空間。儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)用于通過顯示屏報(bào)告不同子系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)給司機(jī)，也可以向維修人員給予支持，從而更好地增加列車的可靠性，降低了維護(hù)的成本。

（2）TCMS與牽引系統(tǒng)。TCMS對(duì)牽引系統(tǒng)控制的范圍包括了對(duì)牽引和輔助變流器的控制和管理：MITRAC DCU/M執(zhí)行牽引變流器控制邏輯；MITRAC DCU/A 執(zhí)行輔助變流器控制邏輯。

TCMS與牽引系統(tǒng)之間交換的信息有：牽引變流器的控制和管理、輔助變流器的控制和管理、列車速度計(jì)算、速度校準(zhǔn)、超速保護(hù)、空轉(zhuǎn)滑行控制、沖擊率、加速度和制動(dòng)測(cè)試等。

此外，TCMS還對(duì)列車高壓系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制的信息有：直流系統(tǒng)的啟動(dòng)使能、受電弓控制、主斷路器監(jiān)視和控制、網(wǎng)壓和網(wǎng)流檢測(cè)。

（3）TCMS與制動(dòng)系統(tǒng)。在G閥上安裝了制動(dòng)管理卡（BCU），BCU負(fù)責(zé)制動(dòng)控制、壓縮機(jī)控制、防滑保護(hù)（WSP）、空電聯(lián)合制動(dòng)和停放制動(dòng)控制，TCMS通過MVB網(wǎng)絡(luò)與BCU進(jìn)行通信。

TCMS對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制和監(jiān)視：制動(dòng)子系統(tǒng)的控制和監(jiān)視、制動(dòng)力參考值、實(shí)際制動(dòng)力的監(jiān)視、牽引安全、緊急制動(dòng)緩解、停放制動(dòng)緩解等信息，TCMS將這些信息顯示到DDU上。

2　三號(hào)線網(wǎng)絡(luò)故障分析

三號(hào)線TCMS系統(tǒng)采用的是龐巴迪的Mitrac?TCMS。該系統(tǒng)以可靠的軟硬件產(chǎn)品及可靠的車輛通信網(wǎng)絡(luò)及TCP/IP網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，提供給用戶很多好處：減少了電線和電纜；降低了重量；可靠性高；功能性強(qiáng)；降低維修成本；適用性強(qiáng)。

整個(gè)列車的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D所示，主要分為四類：列車級(jí)MVB網(wǎng)、本地MVB網(wǎng)、維護(hù)專用以太網(wǎng)和RS485點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。列車級(jí)MVB總線上有微機(jī)電子控制單元的車載子系統(tǒng)如牽引、制動(dòng)、輔助、車門、空調(diào)等都是通過MVB列車總線與CCU（中央控制單元）進(jìn)行通訊，并由CCU負(fù)責(zé)整列車的總線控制管理；本地MVB總線用于緊急牽引情況下牽引、輔助與DX（數(shù)字輸入輸出模塊）硬線信號(hào)通過本地MVB總線進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)硬線車輛控制功能，與列車TCMS控制成為冗余設(shè)計(jì)。維護(hù)專用以太網(wǎng)主要用于牽引控制單元、輔助控制單元及CCU等設(shè)備的數(shù)據(jù)下載和軟件上傳和DDU（司機(jī)顯示單元）與CCU之間通信數(shù)據(jù)的交換。RS485點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信主要是ATC與PIS設(shè)備與CCU之間進(jìn)行通信。

在三號(hào)線列車調(diào)試過程中，有多列車故障記錄中出現(xiàn)MVB網(wǎng)某個(gè)通道故障的情況。正常的MVB網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)設(shè)備都有定義好的地址編碼，EBCU1的地址碼為80、DOOR3設(shè)備的地址碼為62、BCT設(shè)備的地址則根據(jù)電源跳線來定義。在3號(hào)線網(wǎng)絡(luò)通道故障的事件里，有2起是由于BCT1設(shè)備地址碼多接了b5接線造成兩個(gè)BCT電源接線一樣，導(dǎo)致了列車MVB網(wǎng)通道故障。

此外，在處理其余MVB網(wǎng)絡(luò)通道故障的過程中，采用了FLUKE線纜認(rèn)證分析儀對(duì)列車線纜進(jìn)行了分段測(cè)試，其中一起是在第二節(jié)車廂測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)中間線纜存在斷路的情況，后根據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)由于DX模塊的X2連接器內(nèi)5號(hào)針腳縮針導(dǎo)致了該網(wǎng)絡(luò)通道的中斷；另一起是由于列車跨接線連接器CF02TCMS21插座內(nèi)311B與311C母針插反導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)通道故障的存在。

列車的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>