葛兴亮 邓举明 毕善翔
青岛地铁集团有限公司运营分公司 青岛 266041
摘要：地铁车辆控制及监控系统（TCMS）是集列车的控制、监控和诊断为一体的集成控制系统，为列车各子系统提供各种实时控制信号，完成对列车的控制，实现对列车主要设备的运行状态和故障信息的采集、记录和显示，为司机对车辆的正确驾驶提供信息参考，为车辆检修提供信息提示和数据提取途径。本文从TCMS的网络拓扑及硬件组成引入，对重要控制功能进行详述，最后对典型故障及处理技巧进行分析总结。
关键词：地铁车辆；TCMS；故障
0 引言
目前地铁车辆大部分采用TCMS列车控制诊断系统，实现列车控制和监控功能。在车辆运行过程中，经常会出现MVB通讯故障、网络设备显红等故障，采取常规思维模式排查此类故障具有一定局限性，排查范围广、耗时较长，为检修作业带来一定的困扰。通过分析TCMS 数据，结合列车控制相关功能逻辑，可以快速锁定故障范围或故障设备，缩小故障排查点，进而推断出故障原因，为车辆的检修作业进一步提升效率。
1 系统概述
地铁列车TCMS系统按照IEC61375标准规定的列车通信网络组建，列车总线与车辆总线均采用MVB总线。总线采用冗余传输，保证数据传输的可靠性。MVB总线可以传输过程数据、消息数据和监视数据。
TCMS系统为所有子系统设备留有标准的通信接口，并具有成熟可靠的接口通讯规范，所有具有MVB通讯接口的子系统都能可靠接入。连接到车辆总线上各个子系统的控制单元主要包括：信号控制单元、牵引控制单元、制动控制单元、辅助电源控制单元、空调控制单元、车门主控制单元、列车乘客信息系统控制单元等。
2 功能描述
2.1 MVB冗余功能
为提高列车运行的安全性和可靠性，MVB总线采用符合IEC-61375标准的MVB-EMD电缆，具有冗余结构，即线路A、线路B两路通道，对关键区域提供部分冗余，即在MVB中单点故障不会导致列车运行停止。多功能车辆总线（MVB）通过总线连接器或RIOM与各子系统连接，传递过程数据、消息数据、监视数据，控制各子系统完成相应的功能。
MVB通信具有双线冗余机制，两条线路分别标识为信任线和监视线。信任线被识别，数据会被存储；监视线被识别，但数据不会被存储。中继器本身不具备冗余功能，只是A/B导通存在冗余功能，中继器1对A通道起信号放大作用，中继器2对B通道起放大作用。
2.2 级位控制
TCMS通过RIOM采集牵引制动指令列车线，发送给牵引制动系统用于列车控制。TCMS牵引制动级位信息来源于ATC和司控器。ATO 模式下，TCMS 将ATC发送的级位信息转发给牵引制动系统；手动模式下，TCMS 采集司控器级位信号，进行相应转换后发送给牵引制动系统，用于列车控车。 司控器两路输出为同位同时输出，TCMS 的两个 RIOM 分别对两路司控器进行采集，在 RIOM1 正常且采集信号在正常范围内时，TCMS 优先使用 RIOM1 采集的第一路司控器 信号，当 RIOM1 故障时，TCMS 使用 RIOM2 采集的第二路司控器信号。
2.3 MVB通信机制
TCMS与各子系统之间建立通讯是实现列车控制的基础，通讯协议主要包括：协议端口、变量名称、字节偏移、位偏移、轮训周期等；变量类型分为硬线信号和MVB信号。
MVB传输介质采用电气中距离介质（EMD），并且传输介质是冗余的。报文由主帧以及为响应此主帧而送出的从帧组成。在总线任何位置的一个报文的时序如下图所示。
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图1 报文时序示意图
3 典型故障分析与处理技巧
3.1 故障现象
TCMS网络系统界面显示某单个或多个设备显红
3.2 故障分析
司机室内的中继器连接网络系统的主网与子网。全列车以半组车为单元，中间通过3车电气柜内的两个中继器进行连接。当出现网络系统故障时，通过分断四个中继器的方法，可确定故障单元及主网或子网故障，从而进一步缩短故障范围。
中继器本身不具备冗余功能，只是网络通道存在冗余功能，即在A、B通道通讯质量都正常情况下，MPU上的MVB协议控制器会选择其中一个通讯质量较高的通道作为主通道。中继器1的电源短接线对A通道起信号放大作用，中继器2对B通道起放大作用，当MVB协议控制器选择A通道为主通道时，断掉中继器1此时通道A中放大信号中断，MVB协议控制器会选择性切换至B通道作为主通道。
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3.3 排查步骤
3.3.1 断开3 车电气柜内的两个中继器QFREP1、QFREP2，分别在两端司机室观察DDU-维护-MVB 界面，此时每端的DDU 显示的紧是所在单元车的网络设备状态。本单元为全绿色，另单元为全红色，因此可将故障锁定为某单元车。如两个单元均正常显示，则考虑两个中继器故障。
3.3.2 如未恢复，则断开司机室中继器QFREP，如主网设备全绿色，则可排除主网的故障，可考虑司机室中继器或子网故障。
3.3.3 确定主网或子网故障后，优先考虑是否设备本身故障。通过断开设备空开的方式逐个排查，锁定故障设备。如无效则考虑接线、插头紧固情况造成的故障。
3.3.4 使用MVB数据分析仪测试是MPU发送主帧信号环节的问题还是各设备反馈的从帧信号环节的问题。使用线缆分析仪对MVB总线物理层进行测量，查看是线缆质量。
4 结语
本文主要结合典型故障案例，在进行故障处理时，要充分了解MVB的通讯逻辑、各系间的连接关系。采用TCMS 数据解析故障，旁路线路设备，逐步分项和假设故障的方法拓宽排故思路，这样才能将隐性的、疑难的问题得以发现和解决。
参考文献?
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