張 強(qiáng)

（蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司，江蘇蘇州 215000）

0 引言

多功能車(chē)輛總線（Multifunction Vehicle Bus，MVB）是針對(duì)車(chē)輛環(huán)境下，車(chē)輛內(nèi)部功能設(shè)備數(shù)據(jù)通信的現(xiàn)場(chǎng)總線，是列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（Train Communication Network，TCN）的核心部分之一。MVB總線以實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，被越來(lái)越多的地鐵項(xiàng)目所采用，極大地提升了地鐵車(chē)輛的性能，但網(wǎng)絡(luò)通信故障原因復(fù)雜、隱蔽性高，查找周期長(zhǎng)、難度較大。蘇州2號(hào)線自開(kāi)通以來(lái)發(fā)生多起總線故障，積累了豐富的MVB總線類(lèi)故障處理經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)歸納總結(jié)，以實(shí)例分析MVB總線故障原因及處理方法。

1 MVB總線故障原因

MVB總線是連接列車(chē)控制單元、司機(jī)室顯示單元、輸入輸出單元、牽引、輔逆、制動(dòng)、車(chē)門(mén)、空調(diào)等控制單元的一條串行數(shù)據(jù)總線，由互相冗余的A，B雙通道組成，采用EMD（Electrical Middle Distance，電氣中距離）介質(zhì)。MVB總線故障一般有3種原因。

（1）MVB總線系統(tǒng)的鏈路故障。主要表現(xiàn)為通信線路斷路、短路或線路物理性質(zhì)變化引起的信號(hào)衰減、失真，都可能導(dǎo)致總線通信異常，部分系統(tǒng)無(wú)法正常工作等情況。

（2）總線上設(shè)備故障引起的通信異常。設(shè)備接地不良雜散電流干擾或者設(shè)備故障誤發(fā)信息影響總線通信不暢等情況。

（3）軟件故障。程序存在缺陷、端口沖突，導(dǎo)致總線通信混亂，部分或全部設(shè)備無(wú)法正常工作，此類(lèi)故障一般批量出現(xiàn)。

2 MVB總線故障檢測(cè)

（1）終端電阻阻值測(cè)量。為了防止信號(hào)反射，MVB總線在線路的終端會(huì)帶有一個(gè)終端電阻，阻值120 Ω。蘇州2號(hào)線列車(chē)MVB總線采用雙絞線，雙通道冗余，連接器采用IEC 61375—2015中標(biāo)準(zhǔn)的D-sub 9連接器，共有 1，2，4，5 的 4 根線，其中 1，2為 MVB A通道，4，5為 MVB B 通道（圖1）。因?yàn)橛薪K端電阻的存在，只要測(cè)量1和2以及4和5之間是否存在120 Ω電阻即可確認(rèn)線路的通斷。該方法主要適用于總線單通道或雙通道均斷開(kāi)的情況。

圖1 MVB連接器

（2）線纜分析設(shè)備測(cè)量。線纜分析儀能夠精確地測(cè)量雙絞線的長(zhǎng)度（包括斷點(diǎn)位置）、插入損耗、串?dāng)_、傳輸時(shí)延等參數(shù)，在處理疑難總線故障時(shí)能夠發(fā)揮巨大優(yōu)勢(shì)，操作簡(jiǎn)單，參數(shù)測(cè)量速度快，故障定位精準(zhǔn)。蘇州2號(hào)線采用的是Fluke DTX系列線纜分析儀，能夠方便地判斷出線纜質(zhì)量、連接器連接是否達(dá)標(biāo)。

（3）MVB分析儀。根據(jù)MVB傳輸協(xié)議，實(shí)時(shí)采集并診斷總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，對(duì)于因設(shè)備故障導(dǎo)致的通信異常，該儀器能夠迅速判斷出故障設(shè)備位置，大大提高了故障處理效率，對(duì)于診斷軟件問(wèn)題導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)異常也有很大幫助。

3 MVB故障案例分析

3.1 MVB網(wǎng)絡(luò)單通道故障

司機(jī)室顯示屏報(bào)“MVB A（B）通道斷開(kāi)或損壞”，故障診斷中A或者B通道顯紅。該故障在2號(hào)線多次發(fā)生。

故障主要原因是連接器匹配、連接器未緊固、連接器縮針或損壞?？刹捎媒K端電阻測(cè)量的方法，始終向一個(gè)終端方向測(cè)量有無(wú)120 Ω阻值，逐步縮小故障點(diǎn)，直至確認(rèn)最終故障位置，檢查連接器有無(wú)縮針等情況（對(duì)于疑難的通道故障，使用線纜分析儀也有一定效果）。

為控制2號(hào)線MVB單通道故障的發(fā)生，將所有MVB連接器按照緊固標(biāo)準(zhǔn)，重新批量附0.5 N·m的扭力。措施實(shí)施后對(duì)于控制該故障的發(fā)生具有一定效果。

3.2 MVB線路干擾

（1）接地不良導(dǎo)致的干擾。2016年9月22日，0208車(chē)每當(dāng)TC2車(chē)輔逆高壓輸入開(kāi)始工作時(shí)，網(wǎng)絡(luò)MVB1線路通信異常，列車(chē)切換至緊急牽引模式。每當(dāng)輔逆高壓輸入時(shí)，MVB1線路誤碼率上升、錯(cuò)誤計(jì)數(shù)極高。使用MVB網(wǎng)絡(luò)分析儀檢查，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的中幀周期變化較大（圖2）、大量端口丟幀及物理波形失真（圖3）。

通過(guò)該現(xiàn)象可以判斷該輔助逆變器工作時(shí)電磁兼容干擾導(dǎo)致MVB1線路通信異常。后查明此故障是由于該輔逆接地不良，輔逆與車(chē)體接地處存在電勢(shì)，輔逆正常工作產(chǎn)生的電磁干擾未能正常通過(guò)接地過(guò)濾。重新打磨接地線位置，并涂抹導(dǎo)電膏后故障消失，通信恢復(fù)正常。

（2）設(shè)備故障導(dǎo)致的干擾。2017年1月10日，0240車(chē)MVB2線路上設(shè)備主要是車(chē)門(mén)、空調(diào)、PIS（Passenger Information System，乘客信息系統(tǒng)）控制單元閃紅。

根據(jù)MVB2線路誤碼率上升、錯(cuò)誤計(jì)數(shù)很高的現(xiàn)象，可判斷MVB2線路上存在干擾，影響總線通信，當(dāng)斷開(kāi)TC2車(chē)空調(diào)控制盤(pán)斷路器后故障消失，通信恢復(fù)正常，判斷為空調(diào)控制盤(pán)故障。

圖2 幀周期變化較大

通過(guò)總線的誤碼率能夠直接反映總線的通信狀態(tài)，若誤碼率在上升、錯(cuò)誤計(jì)數(shù)很高，極有可能是線路存在干擾，使用MVB分析儀能夠很好地判斷出干擾位置，找到故障設(shè)備處發(fā)送的錯(cuò)誤幀，有效提高故障處理效率。

圖3 物理波形失真

3.3 軟件問(wèn)題

軟件問(wèn)題主要體現(xiàn)在某些特定情況下，列車(chē)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的軟件出現(xiàn)Bug（程序缺陷），導(dǎo)致總線通信異常。諸如2號(hào)線出現(xiàn)的軟件問(wèn)題：當(dāng)列車(chē)控制單元VCU（Vehicle Control Unit，列車(chē)控制單元）因故障冗余時(shí)，經(jīng)常發(fā)生單個(gè)牽引控制單元故障，車(chē)門(mén)閃紅的現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)嘗試幾乎每個(gè)車(chē)VCU切換時(shí)均有一定概率出現(xiàn)該情況。列車(chē)控制單元因故障切換時(shí)會(huì)導(dǎo)致總線端口沖突，影響部分總線設(shè)備的正常通信，經(jīng)過(guò)升級(jí)軟件，優(yōu)化端口打開(kāi)邏輯，可避免該問(wèn)題的發(fā)生。

3.4 其他外因?qū)е碌耐ㄐ殴收?/h3>

2017年4月7日0208車(chē)“DDU（Driver Display Unit，司機(jī)室顯示單元）在正常運(yùn)行模式與緊急牽引模式不停切換，TCDS（Train Control and Diagnostic System，車(chē)輛控制診斷系統(tǒng)）嚴(yán)重故障”。

經(jīng)查，該故障主要是由于MVB1總線中的1個(gè)連接器2，5針接反，同時(shí)總線中存在連接器未緊固導(dǎo)致B通道斷開(kāi)，因A（1，2針子）、B（4，5針子）雙通道互相冗余，2個(gè)通道所傳輸?shù)碾娦盘?hào)基本一致，在雙通道均工作正常時(shí)，網(wǎng)絡(luò)通信正常，當(dāng)單通道故障斷開(kāi)時(shí)，雙通道均會(huì)斷開(kāi)，無(wú)法冗余，影響了正?？偩€通信。

該故障前期處置時(shí)故障現(xiàn)象復(fù)雜，涉及設(shè)備較多，花費(fèi)了過(guò)多精力去查找網(wǎng)絡(luò)硬件是否出現(xiàn)故障，未能第一時(shí)間考慮總線是否存在異常影響了正常通信。

4 結(jié)語(yǔ)

多功能車(chē)輛總線技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，采用該總線的項(xiàng)目越來(lái)越多，總結(jié)出的總線故障處理方法，有助于檢修人員更快、更好地處理網(wǎng)絡(luò)總線類(lèi)故障，同時(shí)也能開(kāi)拓思路，對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)故障可以考慮從最基本的總線功能開(kāi)始檢查。線纜分析儀、MVB分析儀的使用也大大降低了網(wǎng)絡(luò)故障的處理難度，提升了故障處理效率。檢修人員只有掌握一定的總線故障排查方法，才能更好地適應(yīng)列車(chē)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。