李延強(qiáng)

（中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司邯鄲機(jī)務(wù)段，河北邯鄲 056000）

0 引言

中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司邯鄲機(jī)務(wù)段共配屬58 臺(tái)HXD2B 型機(jī)車，主要擔(dān)當(dāng)京廣線豐臺(tái)—鄭州區(qū)段的貨運(yùn)任務(wù)。2019 年12 月以來(lái)，機(jī)車運(yùn)行中頻繁出現(xiàn)牽引無(wú)流、切流、電流波動(dòng)等故障現(xiàn)象，但微機(jī)屏幕并無(wú)故障詞條記錄，此故障是行車安全的嚴(yán)重隱患。

故障機(jī)車回庫(kù)后，分析機(jī)車TCMS（Train Control and Management System，列車控制和管理系統(tǒng)）數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，對(duì)比機(jī)車故障點(diǎn)時(shí)刻，每臺(tái)機(jī)車都多次報(bào)“ME_FIP:CHANGEMENT DE TOPOLOGIE FIP”（FIP 網(wǎng)拓?fù)涓模湫桶咐缦拢?/p>

（1）2019 年12 月12 日，HXD2B-0407 機(jī)車在運(yùn)行中多次發(fā)現(xiàn)牽引制動(dòng)時(shí)電流切流，機(jī)車回庫(kù)下載TCMS 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)TCU1-6 報(bào)FIP 網(wǎng)拓?fù)涓淖?3 次。

（2）2020 年4 月12 日，HXD2B-0450 機(jī)車在開(kāi)車后發(fā)現(xiàn)機(jī)車功率最高達(dá)到20%時(shí)自動(dòng)切流、無(wú)法提速，在停車過(guò)程中又出現(xiàn)一次無(wú)顯示跳主斷。機(jī)車回庫(kù)下載TCMS 數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)TCU2-6 報(bào)FIP 網(wǎng)拓?fù)涓淖?0 次。

（3）2021 年3 月1 日，HXD2B-0433 機(jī)車在湯陰站進(jìn)站前電制工況無(wú)流一次，湯陰站內(nèi)牽引運(yùn)行時(shí)無(wú)流一次，重回手柄后正常。機(jī)車回庫(kù)下載TCMS 數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)TCU1-6 報(bào)FIP 網(wǎng)拓?fù)涓淖?13 次。

1 HXD2B 機(jī)車網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與功能

HXD2B 型機(jī)車采用了基于WorldFIP 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的TCMS 網(wǎng)絡(luò)控制，具有控制、檢測(cè)、檢修等功能，網(wǎng)絡(luò)通信均采用雙通道介質(zhì)冗余設(shè)計(jì)。其故障信息主要來(lái)源于司機(jī)顯示單元（DDU）屏幕的故障信息以及下載的主處理單元（MPU）數(shù)據(jù)，微機(jī)屏故障信息不能涵蓋所有故障信息，詳細(xì)的機(jī)車故障數(shù)據(jù)必須通過(guò)分析MPU 數(shù)據(jù)，其中FIP 網(wǎng)拓?fù)涓淖児收现荒芡ㄟ^(guò)MPU 數(shù)據(jù)記錄。

HXD2B 機(jī)車網(wǎng)絡(luò)部件包括6 個(gè)TCU、2 個(gè)MPU、2 個(gè)遠(yuǎn)程輸入輸出單元（RIOM）、4 個(gè)輔助控制單元（ACU）、4 個(gè)DDU、1 個(gè)制動(dòng)控制單元（BCU），其中MPU 用于機(jī)車的主要控制命令功能，RIOM 用于單元的輸入輸出管理，TCU 用于牽引整流器和轉(zhuǎn)換器功能。每個(gè)TCU 驅(qū)動(dòng)1 個(gè)異步電機(jī)，控制和檢測(cè)一個(gè)軸，DDU 用于機(jī)車乘務(wù)員顯示信息和控制功能，BCU用于制動(dòng)控制監(jiān)視功能。

機(jī)車上使用兩種車輛網(wǎng)絡(luò)，①FIPV：車輛FIP 網(wǎng)絡(luò)是靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)（節(jié)點(diǎn)地址固定），這是主網(wǎng)絡(luò)；②MVB：車輛網(wǎng)絡(luò)是靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)（節(jié)點(diǎn)地址不固定），此網(wǎng)絡(luò)用于ACU 與RIOM 之間的通信，控制此網(wǎng)絡(luò)作為冗余主站，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 HXD2B 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

用于機(jī)車中本地交換的FIPV 網(wǎng)絡(luò)以標(biāo)準(zhǔn)FIP（工廠儀表協(xié)議或現(xiàn)場(chǎng)總線信息協(xié)議）為基礎(chǔ)。這種網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涫枪潭ǖ?，必須定義每個(gè)設(shè)備在這些網(wǎng)絡(luò)上的地址才能在設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生改變介質(zhì)丟失時(shí)，MPU 就會(huì)記錄故障。HXD2B 型機(jī)車FIP 網(wǎng)絡(luò)部件地址見(jiàn)表1。

表1 HXD2B 型機(jī)車FIP 網(wǎng)絡(luò)部件地址

2 FIP 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓淖児收戏治?/h2>

當(dāng)TCU 報(bào)“ME_FIP:CHANGEMENT DE TOPOLOGIE FIP”（FIP 網(wǎng)拓?fù)涓模┕收锨昂?，F(xiàn)IP 網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)生異常，造成TCU 工作狀態(tài)不穩(wěn)，影響牽引電機(jī)電流輸出，造成切流等故障。以HXD2B-0412 機(jī)車數(shù)據(jù)為例，F(xiàn)IP 網(wǎng)拓?fù)涓淖児收蠒r(shí)，查看MPU 數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)多個(gè)TCU 同時(shí)報(bào)出FIP 網(wǎng)拓?fù)涓模ū?）。從FIP網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和其工作原理上分析是因?yàn)镸PU 在尋找TCU 地址時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤、且狀態(tài)異常，但多個(gè)TCU 同時(shí)發(fā)生的故障率較低，且RIOM 會(huì)伴隨報(bào)出“PAS_VEI_MVB”（RIOM 輔控制）、“DAMED3：Loss of a FIP medium（媒介丟失）”故障詞條，RIOM 在正常工作狀態(tài)下不會(huì)報(bào)出此類詞條，故分析認(rèn)為MPU 和TCU之間介質(zhì)信號(hào)傳輸異常造成FIP 網(wǎng)拓?fù)涓淖?，根本原因?yàn)镽IOM 或者M(jìn)PU 在FIPV 網(wǎng)上通信異常，導(dǎo)致MPU 或TCU 接收不到正常的反饋信號(hào)，傳輸異常的原因有MPU 故障、RIOM 故障、或者RIOM、MPU 同時(shí)故障。

表2 HXD2B-421 機(jī)車FIP 拓?fù)涓淖償?shù)據(jù)（2020-5-19）

3 FIP 網(wǎng)拓?fù)涓淖兲幚泶胧?/h2>

由于無(wú)法判斷是哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部件造成設(shè)備尋址時(shí)發(fā)生異常，RIOM 用于介質(zhì)單元的輸入輸出管理，起到一個(gè)中樞作用，因此目前針對(duì)FIP 拓?fù)涓淖兊奶幚矸椒ㄖ饕懈鼡QMPU、RIOM、互倒RIOM、同時(shí)更換MPU、RIOM。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020 年以來(lái)邯鄲機(jī)務(wù)段共發(fā)生FIP 網(wǎng)拓?fù)涓淖児收?8 件，具體施修方案件數(shù)如表3 所示，其中造成重復(fù)修件數(shù)是指在第一次施修后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后機(jī)車重復(fù)報(bào)故障，故障沒(méi)有消除；一次施修成功率是指經(jīng)過(guò)第一次施修后機(jī)車未再報(bào)FIP 網(wǎng)拓?fù)涓淖儭?/p>

表3 HXD2B 型機(jī)車FIP 網(wǎng)拓?fù)涓淖兗?shù)統(tǒng)計(jì)

圖2、圖3 更直觀地顯示了施修方案的正確性，可以看出，當(dāng)TCU 報(bào)FIP 網(wǎng)拓?fù)涓淖儠r(shí)，更換RIOM1 件數(shù)最多，占到總件數(shù)的44%，一次施修成功率達(dá)86%。

由圖2、圖3 統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)IP 網(wǎng)拓?fù)涓淖兪┬薹桨缸钣行У氖歉鼡QRIOM1，其次是RIOM1、RIOM2 全部更換，再次為更換主控MPU 和RIOM，施修方案最多的是更換RIOM1。

圖2 施修方案件數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖3 一次施修成功率統(tǒng)計(jì)

4 總結(jié)

本文分析了造成FIP 網(wǎng)拓?fù)涓淖兊闹饕?，并通過(guò)跟蹤7 個(gè)月的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)最有效的處理方案為更換RIOM1，如果方案不行再將RIOM1、RIOM2 全部更換，更換RIOM 無(wú)效后再考慮更換主控MPU。當(dāng)遇到機(jī)車報(bào)FIP 網(wǎng)拓?fù)涓淖児收蠒r(shí)，不要首先互倒RIOM1、RIOM2，互倒后判斷不出RIOM1 和RIOM2 哪個(gè)故障，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示施修成功率只有40%，單獨(dú)更換MPU 或者單獨(dú)更換RIOM2 成功率只有33%。