施奇堅(jiān)

（廈門軌道交通集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361000）

電客車廣播系統(tǒng)由司機(jī)室廣播控制主機(jī)、客室綜合主機(jī)、廣播控制臺(tái)、乘客緊急報(bào)警器、噪聲檢測(cè)器和揚(yáng)聲器等組成。廣播系統(tǒng)是車載旅客信息系統(tǒng)的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)電客車正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下的各種信息廣播，并在發(fā)生災(zāi)害或其它緊急情況下啟動(dòng)緊急廣播或緊急對(duì)講和報(bào)警，以指揮旅客疏散、調(diào)度工作人員搶險(xiǎn)救災(zāi)，減少意外造成的損失。廣播系統(tǒng)的好壞直接影響到乘客的服務(wù)質(zhì)量，針對(duì)正線電客車廣播無(wú)法播報(bào)故障，本文詳細(xì)分析了故障原因，提出了改進(jìn)建議，供借鑒參考。

1 故障及原因分析

1．1 優(yōu)先級(jí)被篡改導(dǎo)致無(wú)電客車廣播

（1）故障現(xiàn)象。電客車起始站上行出站后全車自動(dòng)廣播、半自動(dòng)廣播、人工廣播均無(wú)法播報(bào)，司機(jī)復(fù)位廣播主機(jī)仍無(wú)效后退出服務(wù)。

（2）廣播優(yōu)先級(jí)介紹。乘客信息系統(tǒng)廣播功能包含OCC廣播、人工廣播、緊急廣播、報(bào)站廣播、多媒體伴音，其中報(bào)站又分為：自動(dòng)報(bào)站、半自動(dòng)報(bào)站、手動(dòng)報(bào)站。電客車廣播系統(tǒng)設(shè)置了優(yōu)先級(jí)控制功能，在高級(jí)別的通信要求到來(lái)時(shí)，正在播送的低一級(jí)的通信立即中斷，而在高級(jí)別通信結(jié)束后自動(dòng)恢復(fù)。

低級(jí)別的廣播通信不能打斷高級(jí)別廣播通信，需要等候高級(jí)別廣播通信結(jié)束后才能開(kāi)始。電客車廣播優(yōu)先級(jí)從高往低依次為：OCC廣播、人工廣播、緊急廣播、報(bào)站廣播、多媒體伴音（網(wǎng)絡(luò)設(shè)置優(yōu)先級(jí)數(shù)值，數(shù)值越小，優(yōu)先級(jí)越高）。廣播優(yōu)先級(jí)配置分別儲(chǔ)存在主端PA主控和從端PA主控，電客車運(yùn)行過(guò)程中以主端優(yōu)先級(jí)配置為準(zhǔn)，主端會(huì)周期性通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和RS485總線更新優(yōu)先級(jí)配置至從端，確保從端優(yōu)先級(jí)與主端狀態(tài)一致。從端接收網(wǎng)絡(luò)和RS485的數(shù)據(jù)后，比對(duì)兩次數(shù)據(jù)一致性，若當(dāng)發(fā)現(xiàn)RS485數(shù)據(jù)出錯(cuò)，則會(huì)以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)來(lái)修正RS485數(shù)據(jù)。

（3）故障分析。分析電客車廣播日志發(fā)現(xiàn)電客車廣播優(yōu)先級(jí)被多次自動(dòng)篡改，如下所示。

“18:59:30”，”07628”，”[主控]設(shè)定優(yōu)先級(jí)：1,0,3,4,1?！?優(yōu)先級(jí)被篡改

“18:59:32”，“07629”，“[主控]設(shè)定優(yōu)先級(jí)：1,0,3,4,5?！?網(wǎng)絡(luò)校正（數(shù)字越小，優(yōu)先級(jí)越高）。

“19:07:16”，“07657”，“[主控]設(shè)定優(yōu)先級(jí)：0,0,3,4,5?！?優(yōu)先級(jí)被篡改

“19:07:17”，“07658”，“[主控]設(shè)定優(yōu)先級(jí)：1,0,3,4,5。”#網(wǎng)絡(luò)校正（數(shù)字越小，優(yōu)先級(jí)越高）。

設(shè)定優(yōu)先級(jí)順序依次為OCC廣播、人工廣播、緊急廣播、報(bào)站廣播、多媒體伴音。從日志分析可知，網(wǎng)絡(luò)校正使用的優(yōu)先級(jí)為1,0,3,4,5，即人工廣播的優(yōu)先級(jí)高于OCC廣播，同樣存在優(yōu)先級(jí)設(shè)置錯(cuò)誤，但日常使用過(guò)程中不涉及OCC廣播，因此日常未報(bào)出使用故障。

電客車故障時(shí)刻廣播優(yōu)先級(jí)被自動(dòng)篡改為：16,160,32,65,65，由于系統(tǒng)主從切換導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)正確優(yōu)先級(jí)未能及時(shí)修正，導(dǎo)致電客車無(wú)法進(jìn)行報(bào)站及人工廣播，日志內(nèi)容如下所示。

“19:41:32”，“07792”，“[TCMS][占用激活]司機(jī)室由非激活轉(zhuǎn)激活?！?/p>

“19:42:34”，“07797”，“[主控]設(shè)定優(yōu)先級(jí)：16,160,32,65,65?！?/p>

“19:42:35”，“07798”，“[系 統(tǒng)]0x93,＜0xc3全,對(duì)端為從，本端由從轉(zhuǎn)為[主].”

根據(jù)日志記錄情況，廣播優(yōu)先級(jí)被錯(cuò)誤設(shè)定的可能原因?yàn)橥ㄓ嵏蓴_的可能性較大。模擬RS485總線干擾情況，通訊數(shù)據(jù)被隨機(jī)篡改，日志解析說(shuō)明如下：

”00012”，“[主控]設(shè)定優(yōu)先級(jí)：1,2,3,4,4.RS485[0x00000000]?！?正確數(shù)據(jù)為1,2,3,4,5,被篡改為1,2,3,4,4

”00013”,“[PRI]FA 00 00 FF 03 07 05 00 68 01 02 03 04 04 FC”#FA為幀頭，F(xiàn)C為幀尾。

（4）故障排查。使用示波器測(cè)量RS485的通訊波形，發(fā)現(xiàn)RS485的通訊波形存在異常干擾，如圖1、圖2所示。

圖2 RS485采集正常波形（峰值一致）

如圖1所示，故障電客車RS485波形的峰值被削減。經(jīng)排查后發(fā)現(xiàn)M2車廂客室RS485總線的X3B母線端子1腳和3腳線序接反，TC1車廂客室主控X3B端子1腳公針缺失。將線序恢復(fù)正確、更換連接端子后，再次測(cè)量RS485總線的波形，波形恢復(fù)正常。模擬正常車相同故障點(diǎn)，故障復(fù)現(xiàn)。

圖1 RS485采集異常波形（峰值削減）

綜上分析，由于RS485總線上個(gè)別節(jié)點(diǎn)接線錯(cuò)誤，使RS485總線數(shù)據(jù)抗干擾性能降低，偶發(fā)主從端同步數(shù)據(jù)通訊異常，導(dǎo)致從端RS485接收到的廣播優(yōu)先級(jí)同步數(shù)據(jù)被隨機(jī)篡改。由于從端還會(huì)同時(shí)從網(wǎng)絡(luò)端接收到正確的廣播優(yōu)先級(jí)同步數(shù)據(jù)，從端PA主控優(yōu)先級(jí)設(shè)置以1秒間隔重復(fù)出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)端及時(shí)修正了RS485的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，當(dāng)從端沒(méi)有切換到主端時(shí)，電客車都以主端正確的優(yōu)先級(jí)配置正常運(yùn)行。電客車的有效優(yōu)先級(jí)配置沒(méi)有被真正篡改。

當(dāng)電客車進(jìn)行主從端切換，概率性發(fā)生從端錯(cuò)誤的優(yōu)先級(jí)配置未及時(shí)被網(wǎng)絡(luò)端修正，則從端將會(huì)按照錯(cuò)誤的優(yōu)先級(jí)配置切換為主端。此時(shí)，錯(cuò)誤的優(yōu)先級(jí)配置將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和RS485總線同步給從端。電客車的有效優(yōu)先級(jí)配置就真正發(fā)生了一次篡改。

有效優(yōu)先級(jí)配置被篡改的數(shù)據(jù)存在一定的隨機(jī)性，僅當(dāng)自動(dòng)廣播和人工廣播優(yōu)先級(jí)被設(shè)置為最低時(shí)，才有可能發(fā)生自動(dòng)廣播及人工廣播均失效的故障。

1．2 網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴導(dǎo)致無(wú)電客車廣播

（1）故障現(xiàn)象。電客車起始站上行出站后全車自動(dòng)廣播、半自動(dòng)廣播、人工廣播、司機(jī)對(duì)講均無(wú)法播報(bào)，司機(jī)復(fù)位廣播主機(jī)仍無(wú)效后退出服務(wù)。

（2）廣播主控主從原理分析。廣播主控的主從關(guān)系位置根據(jù)占用信號(hào)、MVB通訊狀況、SD卡狀況來(lái)確定。在兩端MVB通訊狀況、SD卡狀況均正常的情況下，占用信號(hào)與廣播主控的主從關(guān)系如表1所示。

表1 主從關(guān)系表

（3）故障分析。為提醒乘客終點(diǎn)站下車，軟件設(shè)置了終點(diǎn)站循環(huán)廣播功能，循環(huán)廣播的打斷邏輯為：占用換端后停止循環(huán)報(bào)站廣播。

故障正向邏輯分析：如圖3所示，在整個(gè)循環(huán)播放過(guò)程中，當(dāng)“打開(kāi)語(yǔ)音文件”和“讀取語(yǔ)音數(shù)據(jù)”環(huán)節(jié)失敗時(shí)，播放狀態(tài)不會(huì)退出，但是無(wú)法從客室廣播聽(tīng)到相關(guān)的語(yǔ)音。在“打開(kāi)語(yǔ)音文件”和“讀取語(yǔ)音數(shù)據(jù)”環(huán)節(jié)，需要足夠的內(nèi)存保證其正常執(zhí)行，內(nèi)存不足時(shí)會(huì)概率性發(fā)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴。

圖3 循環(huán)廣播播放原理

故障反向分析：故障發(fā)生前TC1車廣播主控為主，切換為TC2車占用后，廣播系統(tǒng)應(yīng)切換為TC2車為主，而實(shí)際故障時(shí)刻仍為TC1車為主，且廣播系統(tǒng)仍處于TC1車工作狀態(tài)。實(shí)際在故障發(fā)生時(shí)，客室無(wú)循環(huán)廣播聲音，客室廣播聲音播放異常且未退出廣播播放狀態(tài)，而此時(shí)終點(diǎn)站廣播沒(méi)有被終止，內(nèi)存持續(xù)處于高占用狀態(tài)，在占用換端時(shí)，PA主控軟件對(duì)內(nèi)存分配使用不當(dāng)，概率性發(fā)生內(nèi)存不足導(dǎo)致廣播一直處于循環(huán)廣播狀態(tài)，此時(shí)車輛折返主控不能通過(guò)占用信號(hào)切換到從端。

故障現(xiàn)象驗(yàn)證：通過(guò)調(diào)整內(nèi)存調(diào)用參數(shù)及接收數(shù)據(jù)的復(fù)制份數(shù)，使得內(nèi)存占用增大，偶發(fā)性的會(huì)復(fù)現(xiàn)故障現(xiàn)象，即司機(jī)按下廣播控制盒請(qǐng)求人工廣播及司機(jī)對(duì)講，由于廣播主控沒(méi)有足夠的內(nèi)存空間接收此請(qǐng)求指令，固人工廣播和司機(jī)對(duì)講請(qǐng)求無(wú)法得到廣播主控的正確響應(yīng)，造成人工廣播及司機(jī)對(duì)講無(wú)法正常發(fā)起。此故障與實(shí)際正線故障表現(xiàn)一致，從而確認(rèn)由于內(nèi)存占用過(guò)多導(dǎo)致正線故障的發(fā)生。

2 改進(jìn)建議

2．1 優(yōu)先級(jí)被篡改導(dǎo)致無(wú)電客車廣播改進(jìn)措施

（1）修改軟件，關(guān)閉廣播優(yōu)先級(jí)配置功能，固化廣播優(yōu)先級(jí)順序，確保不會(huì)被異常數(shù)據(jù)篡改。

（2）乘客信息系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)商增加上報(bào)通訊協(xié)議，完善軟件日志功能，加強(qiáng)異常記錄及關(guān)鍵信息上報(bào)功能，確保故障發(fā)生時(shí)能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)。

（3）增加人工獨(dú)立廣播，保證特殊情況下人工廣播可以繼續(xù)使用。

2．2 網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴導(dǎo)致無(wú)電客車廣播改進(jìn)措施

（1）取消循環(huán)廣播，防止設(shè)備內(nèi)存使用過(guò)高，對(duì)終點(diǎn)站報(bào)站音頻改為播放兩次終點(diǎn)站廣播。

（2）增加人工獨(dú)立廣播，保證特殊情況下人工廣播可以繼續(xù)使用。

3 人工獨(dú)立廣播方案

司機(jī)室增加應(yīng)急廣播開(kāi)關(guān)和應(yīng)急廣播繼電器，應(yīng)急廣播繼電器的常閉觸點(diǎn)接入廣播主機(jī)的供電電路，如圖4、圖5所示，其中圖5上方實(shí)線框部分為新增。

圖4 增加應(yīng)急廣播開(kāi)關(guān)和應(yīng)急繼電器

圖5 人工廣播示意圖

3．1 正常情況

應(yīng)急控制開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)位，繼電器常閉觸點(diǎn)未動(dòng)作，此時(shí)司機(jī)室廣播主機(jī)正常工作。由主端的司機(jī)室廣播控制主機(jī)進(jìn)行對(duì)廣播系統(tǒng)的各個(gè)終端實(shí)時(shí)輪巡監(jiān)測(cè)。當(dāng)進(jìn)行人工廣播時(shí)，廣播控制盒發(fā)起請(qǐng)求，司機(jī)室廣播控制主機(jī)的PA主控進(jìn)行優(yōu)先級(jí)判斷，當(dāng)無(wú)高優(yōu)先級(jí)時(shí)，人工廣播請(qǐng)求通過(guò)，此時(shí)廣播控制盒收到請(qǐng)求通過(guò)后，可以進(jìn)行人工廣播。

3．2 應(yīng)急情況

當(dāng)司機(jī)室廣播控制主機(jī)出現(xiàn)異常時(shí)，通過(guò)應(yīng)急廣播開(kāi)關(guān)將繼電器的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使兩端司機(jī)室廣播主機(jī)斷電，如圖6所示。

圖6 司機(jī)室廣播主機(jī)斷電示意圖

電源切除后，廣播控制盒和客室廣播主機(jī)檢測(cè)到與司機(jī)室廣播主機(jī)通訊中斷5s以上進(jìn)入故障模式，此時(shí)人工廣播功能相關(guān)的邏輯不受司機(jī)室廣播控制主機(jī)的控制。廣播控制盒不分主從，任一端廣播控制盒都能發(fā)起人工廣播。

3．3 其他功能

在PIS系統(tǒng)故障時(shí)，也可以通過(guò)控制開(kāi)關(guān)對(duì)兩端的司機(jī)室控制主機(jī)進(jìn)行同時(shí)復(fù)位操作。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)廈門地鐵1號(hào)線電客車正線無(wú)廣播故障，分析了控制線路的連接質(zhì)量問(wèn)題及控制軟件的優(yōu)化功能考慮不全均有可能導(dǎo)致廣播故障。為減少正線清客等運(yùn)營(yíng)影響，本文提出增加人工獨(dú)立廣播優(yōu)化方案，保證在應(yīng)急情況下司機(jī)能通過(guò)廣播控制盒對(duì)乘客進(jìn)行人工播報(bào)。