趙云婷

摘要：本文主要分析了MVB網(wǎng)絡(luò)通信原理，重點(diǎn)介紹了地鐵車輛MVB網(wǎng)絡(luò)故障及解決方案，其不僅可以降低MVB網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生，而且還可以確保地鐵車輛的安全、高效運(yùn)行。通過對(duì)MVB網(wǎng)絡(luò)故障及解決方案進(jìn)行研究，以期為地鐵車輛的安全運(yùn)行提供可靠保障，創(chuàng)造出最大化的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛;MVB;網(wǎng)絡(luò)故障;解決方案

1. MVB網(wǎng)絡(luò)通信原理介紹

1.1周期輪詢

對(duì)于MVB網(wǎng)絡(luò)總線拓?fù)涠?，一般需要設(shè)置一個(gè)主設(shè)備，也稱總線管理器（BA），通常是由地鐵車輛監(jiān)視與控制系統(tǒng)TCMS中的主控制器VCU擔(dān)任，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè) MVB通信過程的有效控制。通常情況下，總線管理器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備端口的周期輪詢，并且把輪回時(shí)間定義為固定時(shí)間片，即所謂的基本周期Tbp，其對(duì)應(yīng)的基本周期范圍在1.0ms-2.5ms。實(shí)際上，每個(gè)基本周期涵蓋了如下階段：（1）監(jiān)管階段。主要是通過網(wǎng)絡(luò)管理器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各MVB傳遞管理器和子設(shè)備權(quán)限進(jìn)行監(jiān)控;（2）周期階段。其主要負(fù)責(zé)過程數(shù)據(jù)傳輸;（3）消息階段。主要負(fù)責(zé)消息數(shù)據(jù)傳輸工作;（4）空閑階段。需要按照要求預(yù)留一定時(shí)間，以確保下一個(gè)基本周期的順利進(jìn)行。圖1描述的是基本周期的4個(gè)階段。

在MVB總線正常工作之前，需要明確主設(shè)備讀端口的順序和構(gòu)建端口參數(shù)值，并對(duì)每個(gè)端口特征周期給予準(zhǔn)確定義。為了實(shí)現(xiàn)總線同步，則需要對(duì)應(yīng)的特征周期T_ip（i）= T_bp×2n，其中n=（0～10）。實(shí)際上，在MVB網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行階段，要求特征周期小于1024Tbp。在特征周期T_ip內(nèi)輪詢過程中，主設(shè)備的每一個(gè)周期數(shù)據(jù)均需要根據(jù)周期掃描表將預(yù)先定義好的主幀序列發(fā)送至MVB網(wǎng)絡(luò)中，該過程中最長(zhǎng)特征周期稱之為宏周期，但是要求其最大特征周期小于1024ms。

1.2數(shù)據(jù)交換

在MVB網(wǎng)絡(luò)通信過程中，當(dāng)主設(shè)備對(duì)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行周期性地發(fā)送，且請(qǐng)求主幀報(bào)文（Process_Data_Request）時(shí)，唯一一個(gè)相應(yīng)的源設(shè)備將會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)主幀，并對(duì)其源緩沖區(qū)中的內(nèi)容進(jìn)行讀取，并將此內(nèi)容用一個(gè)不可分割的操作以從幀報(bào)文方式（Process_Data_Response）進(jìn)行發(fā)送。在數(shù)據(jù)交換過程中，當(dāng)主幀報(bào)文F_code指定幀長(zhǎng)度與該邏輯地址設(shè)置長(zhǎng)度不匹配時(shí)，此時(shí)設(shè)備將不會(huì)發(fā)出任何響應(yīng)，而此時(shí)的從幀報(bào)文能夠被一個(gè)或多個(gè)宿設(shè)備完成接收工作。在數(shù)據(jù)接收過程中，在所選擇的宿設(shè)備中如果在Process_Data_Request中出現(xiàn)標(biāo)識(shí)符時(shí)，將總線上接收到的幀內(nèi)容通過不可分割的操作來(lái)存儲(chǔ)于相應(yīng)緩存區(qū)，同時(shí)把緩存區(qū)的先前內(nèi)容覆蓋掉，此時(shí)只有總線管理器能夠?qū)χ鲙瑘?bào)文進(jìn)行發(fā)送，且其他MVB設(shè)備需要嚴(yán)格按照MVB網(wǎng)絡(luò)管理器要求開展輪循訪問操作。實(shí)際上，在MVB數(shù)據(jù)交換過程中，從幀報(bào)文需要嚴(yán)格按照主幀報(bào)文形式執(zhí)行相關(guān)操作。

2.地鐵車輛MVB網(wǎng)絡(luò)故障機(jī)理

在地鐵車輛中，MVB網(wǎng)絡(luò)屬于比較常見的共享介質(zhì)通信網(wǎng)絡(luò)，可以在同一個(gè)物理層線路上完成對(duì)所有數(shù)據(jù)的傳輸工作，此時(shí)需要按照規(guī)定的協(xié)議來(lái)確保所有設(shè)備完成數(shù)據(jù)傳輸操作。否則，如果某一個(gè)或多個(gè)設(shè)備在運(yùn)行階段發(fā)生故障時(shí)，將無(wú)法根據(jù)協(xié)議要求來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)MVB網(wǎng)絡(luò)存在異常，甚至導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。地鐵車輛MVB網(wǎng)絡(luò)通訊極易受電磁干擾（EMI）、超出工作溫度范圍、供電質(zhì)量等環(huán)境因素影響。如果MVB網(wǎng)絡(luò)所處的工作環(huán)境偏離適用范圍時(shí)，將會(huì)誘發(fā)網(wǎng)絡(luò)故障，也可能誘發(fā)通信存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)和寄存器內(nèi)容丟失，致使MVB網(wǎng)路數(shù)據(jù)不能完成傳輸和發(fā)送工作。通常情況下，MVB總線與設(shè)備的通信中斷，不會(huì)影響總線上其余網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的正常通信。然而，通信數(shù)據(jù)混亂并不是由于接收和發(fā)送參數(shù)丟失所致，而是該部分參數(shù)被修改，出現(xiàn)了非法的MVB傳輸。與通信中斷和參數(shù)丟失相比，通信數(shù)據(jù)混亂造成的MVB網(wǎng)絡(luò)故障將會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)生干擾。

3.地鐵車輛MVB網(wǎng)絡(luò)故障類型

3.1 MVB網(wǎng)卡故障

在地鐵車輛運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)卡模塊（PC104卡）故障和空調(diào)控制器MVB網(wǎng)卡模塊（PC104卡）故障，具體影響如下：（1）兩次故障均導(dǎo)致MVB網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)完全癱瘓;（2）如果上述故障超過兩次時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致MVB網(wǎng)絡(luò)部分系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障。同時(shí)對(duì)MVB網(wǎng)卡故障進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，在所有故障案例中，MVB接口模塊上的芯片均存在明顯的高溫灼傷痕跡（圖2）。

3.2 MVB連接器問題

在地鐵車輛MVB網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用過程中，MVB連接器問題是比較常見的故障類型，具體如下：（1）MVB線纜接線問題。該問題將會(huì)冬至MVB網(wǎng)絡(luò)故障頻發(fā)，并且每次發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，均有類似的故障狀態(tài)出現(xiàn)，進(jìn)而對(duì)部分子系統(tǒng)產(chǎn)生了短暫的不利影響，導(dǎo)致列車進(jìn)入限速運(yùn)行狀態(tài)。通過對(duì)該故障進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，MVB插頭在多個(gè)設(shè)備上均存在接線不規(guī)范的情況，有的電纜線芯與MVB插頭的外殼發(fā)生接觸，進(jìn)而導(dǎo)致接地現(xiàn)象，同時(shí)也有電纜連接松動(dòng)，導(dǎo)致接觸不良的情況（圖3）;（2）MVB連接器內(nèi)阻抗處理不理想。目前，大多數(shù)MVB網(wǎng)絡(luò)連接器均選擇了HARTING公司生產(chǎn)的D-SUB MVB專用連接器，并且在連接器內(nèi)設(shè)置終端電阻，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)設(shè)備處于中間設(shè)備時(shí)，需要剪斷連接器內(nèi)的BRA和BRB。如果當(dāng)設(shè)備分布在各網(wǎng)絡(luò)的終端時(shí)，則需要保留A線連接器內(nèi)的 BRA，并剪斷BRB，同時(shí)需保留B線連接器內(nèi)的BRB，剪斷BRA，以此來(lái)確保線路阻抗和終端電阻匹配。如果電阻配置不符合要求時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致終端電阻和線路阻抗不匹配，進(jìn)而對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的傳輸產(chǎn)生不利影響。

4.地鐵車輛MVB網(wǎng)絡(luò)故障解決方案

4.1 MVB一致性型式試驗(yàn)

在地鐵車輛運(yùn)行過程中，要想提高M(jìn)VB網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性，在裝車前均需要供應(yīng)商對(duì)接入MVB網(wǎng)絡(luò)的所有微機(jī)控制單元進(jìn)行一致性試驗(yàn)，其目的是對(duì)被測(cè)試MVB設(shè)備是否滿足標(biāo)準(zhǔn)給予驗(yàn)證。通過該測(cè)試能夠?qū)υO(shè)備的電氣和機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)范，進(jìn)而保證系統(tǒng)整體表現(xiàn)、信號(hào)接收能力及數(shù)據(jù)輸出波形滿足TCN標(biāo)準(zhǔn)。

4.2看門狗功能

在地鐵車輛MVB網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行階段，看門狗功能是預(yù)防MVB網(wǎng)絡(luò)故障的常見方案，如果發(fā)現(xiàn)MVB網(wǎng)卡故障時(shí)，則會(huì)降看門狗功能激活，進(jìn)而導(dǎo)致MVB網(wǎng)卡停止工作。在完成初始化后，MVB控制器只可以通過在通信存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，以此來(lái)確保MVB網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的完整性。

4.3增加網(wǎng)絡(luò)通信檢查

為了降低地鐵車輛MVB網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生，則需要增加網(wǎng)絡(luò)通信檢查工作，一般是借助FLUKE DSX5000線纜測(cè)試儀來(lái)對(duì)MVB線纜的特性阻抗、線纜拓?fù)涞忍匦允欠癯瑯?biāo)進(jìn)行檢查。通過協(xié)議分析儀來(lái)對(duì)周期掃描、端口掃描、AB 線狀態(tài)監(jiān)視及丟幀錯(cuò)幀統(tǒng)計(jì)等進(jìn)行測(cè)試，一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)采取有效措施給予解決。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，MVB網(wǎng)絡(luò)是地鐵車輛中比較重要的組成部分，此時(shí)就需要對(duì)常見的MVB網(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行分析，并制定針對(duì)性、系統(tǒng)性的解決方案，以此來(lái)發(fā)揮MVB網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，提高地鐵車輛運(yùn)行效率。

參考文獻(xiàn)：

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