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

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

1 MVB總線故障原因

MVB總線是連接列車控制單元、司機(jī)室顯示單元、輸入輸出單元、牽引、輔逆、制動、車門、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)變化引起的信號衰減、失真，都可能導(dǎo)致總線通信異常，部分系統(tǒng)無法正常工作等情況。

（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)備無法正常工作，此類故障一般批量出現(xiàn)。

2 MVB總線故障檢測

（1）終端電阻阻值測量。為了防止信號反射，MVB總線在線路的終端會帶有一個終端電阻，阻值120 Ω。蘇州2號線列車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）。因為有終端電阻的存在，只要測量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的情況。

圖1 MVB連接器

（2）線纜分析設(shè)備測量。線纜分析儀能夠精確地測量雙絞線的長度（包括斷點(diǎn)位置）、插入損耗、串?dāng)_、傳輸時延等參數(shù)，在處理疑難總線故障時能夠發(fā)揮巨大優(yōu)勢，操作簡單，參數(shù)測量速度快，故障定位精準(zhǔn)。蘇州2號線采用的是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，實時采集并診斷總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，對于因設(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，對于診斷軟件問題導(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“MVB A（B）通道斷開或損壞”，故障診斷中A或者B通道顯紅。該故障在2號線多次發(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端電阻測量的方法，始終向一個終端方向測量有無120 Ω阻值，逐步縮小故障點(diǎn)，直至確認(rèn)最終故障位置，檢查連接器有無縮針等情況（對于疑難的通道故障，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。措施實施后對于控制該故障的發(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車每當(dāng)TC2車輔逆高壓輸入開始工作時，網(wǎng)絡(luò)MVB1線路通信異常，列車切換至緊急牽引模式。每當(dāng)輔逆高壓輸入時，MVB1線路誤碼率上升、錯誤計數(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）。

通過該現(xiàn)象可以判斷該輔助逆變器工作時電磁兼容干擾導(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，輔逆與車體接地處存在電勢，輔逆正常工作產(chǎn)生的電磁干擾未能正常通過接地過濾。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MVB2線路上設(shè)備主要是車門、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、錯誤計數(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TC2車空調(diào)控制盤斷路器后故障消失，通信恢復(fù)正常，判斷為空調(diào)控制盤故障。

圖2 幀周期變化較大

通過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、錯誤計數(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)送的錯誤幀，有效提高故障處理效率。

3.3 軟件問題

軟件問題主要體現(xiàn)在某些特定情況下，列車網(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號線出現(xiàn)的軟件問題：當(dāng)列車控制單元VCU（Vehicle Control Unit，列車控制單元）因故障冗余時，經(jīng)常發(fā)生單個牽引控制單元故障，車門閃紅的現(xiàn)象，經(jīng)過嘗試幾乎每個車VCU切換時均有一定概率出現(xiàn)該情況。列車控制單元因故障切換時會導(dǎo)致總線端口沖突，影響部分總線設(shè)備的正常通信，經(jīng)過升級軟件，優(yōu)化端口打開邏輯，可避免該問題的發(fā)生。

3.4 其他外因?qū)е碌耐ㄐ殴收?/h3>

2017年4月7日0208車“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個連接器2，5針接反，同時總線中存在連接器未緊固導(dǎo)致B通道斷開，因A（1，2針子）、B（4，5針子）雙通道互相冗余，2個通道所傳輸?shù)碾娦盘柣疽恢?，在雙通道均工作正常時，網(wǎng)絡(luò)通信正常，當(dāng)單通道故障斷開時，雙通道均會斷開，無法冗余，影響了正?？偩€通信。

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

4 結(jié)語

多功能車輛總線技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，采用該總線的項目越來越多，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)總線類故障，同時也能開拓思路，對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)故障可以考慮從最基本的總線功能開始檢查。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)列車網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

圖3 物理波形失真