天津中车唐车轨道车辆有限公司 300300
摘要：随着城市轨道交通的快速发展，车辆PIS系统功能也日益丰富，本文针对城轨车辆PIS系统故障问题做了分析介绍，并针对频发故障提出整改优化方案和应急处理措施，为后续车辆的生产调试、检修提供一定的参考和借鉴作用。
关键词：城轨车辆；PIS系统；优化；方案
前言
在电客车的生产调试、日常检修和正线运营过程中，车辆PIS系统的故障困扰着调试人员，是车辆系统中故障率最高的系统。为此，准确查找出PIS系统故障原因，快速处理其故障，成为保障车辆运营质量的关键环节。本文介绍了电客车PIS系统在生产、检修和运营过程中存在的常见故障情况，结合目前整改的实际情况进行分析，对故障原因进行了梳理，为车辆PIS系统的调试提供技术支持。
1 数据统计及分类梳理
对以往PIS问题的数据统计进行分类梳理，确定故障频发部件，详见下表。
2 整改方案
针对问题频发部件进行试验分析，提出整改方案。
2.1 客室控制器死机
关于客室控制器LCU死机问题，需优化LCU软件，增加站点信息容错机制并增加LCU死机后重启的看门狗机制，修改软件更改方案并将软件提交至现场测试。
2.2 无列车广播
（1）增加LCU软件的防护机制，针对非法站点ID进行防护，保证LCU稳定运行，修改软件更改方案并将软件提交至现场测试；同时排查设备记录的日志数据以及程序代码，查找非法站 ID“0”发生的原因和来源，核对每一包的数据进行对比，完成数据分析。
（2）口播按钮打开忘关和到站（预到站）前使用口播导致无列广。司机在预到站触发前后均没有结束人工广播，导致当时预到站广播没有正常播报。由于程序对广播业务的处理机制为人工广播的优先级大于报站广播，所以当有人工广播状态存在时，虽已接收到报站触发，但不响应报站，故预到站广播没有播报。且由于当时是口播状态，在接收到报站触发以后，程序中会产生报站标志位，此标志位只有当广播结束后或有更高优先级业务产生时才会清除。因只有接收到触发但报站广播没有开始，故无法结束。但当司机再次触发人工广播时，此标志位清除，在司机结束人工广播后，方可正常报站。
2.3 口播声音小
关于口播声音小问题，优化广播控制盒软件，将口播参数在程序中写成固定值，修改软件更改方案并将软件提交至现场测试；针对口播声音小的的根本问题-FLASH丢数问题，修改软件更改方案并将软件提交至现场测试。
2.4 广播控制盒按键灯显逻辑不正确
需按照广播控制盒上播音/停止按键正确显示逻辑进行更改，即在非手动报站模式下报站时，广播控制盒上播音/停止按键指示灯不亮，在手动报站模式下报站时，广播控制盒上播音/停止按键指示灯点亮。修改软件更改方案并将软件提交至现场测试。
2.5 广播控制盒面板丝印部分丢失
在广播控制盒的表面增加贴膜。基于如下考虑：该设备为现场或库内设置手动报站功能试验中频繁使用的设备，需要频繁接触丝印，因为汗渍油等均会对丝印造成损伤；面板的丝印合成在贴膜内部，从表面无法进行擦除；设备拆卸由于嵌入安装，拆卸此设备比较繁琐。若实际应用过程中若后期出现划痕，则更换贴膜（3M背胶粘贴）即可，若喷漆裸露，则需拆卸设备进行更换。
2.6 口播偶发失效
分别在广播控制盒硬件电路及软件底层程序进行修改，具体整改方案如下：
广播控制盒硬件电路整改：如图1司机口播原理框图所示，操作流程如下：司机室按下广播盒PA按键→广播盒内部继电器吸合→客室控制器光耦通过R导通→光耦LCU_CHECK由高电平变成低电平→客室控制器检测到电平变化，打开音频通道→此时司机按下话筒PTT按键进行口播。目前电阻R阻值为5.1K，光耦的导通电流为：（24-12）/5.1K=2.35mA，光耦手册推荐电流为5mA左右，整改方案为将客室控制器中的R由5.1K改为2.2K，保证光耦彻底导通，避免客室控制器的误判。[1]
.png)
图1 司机口播原理框图
软件底层程序整改：广播控制盒口播功能最初的程序是广播盒上电后打开一次口播通道，之后按下口播按键，冗余总线电平为12伏，每个客室控制器检测到12伏控制功放放出声音。由于程序的bug运行一段时间后可能通道关闭了，所以口播声音出不去了。整改方案为将底层程序改为按一次口播按键打开一次通道，避免口播通道因异常关闭导致口播功能失效。
2.7 广播控制盒通信LED灯故障
如图2通信LED灯部分电路图所示，流过通信LED灯的电流为：（5-2（LED灯自身压降））/220=13.6mA，流过LED的电流（LED灯流过的最大电流25mA）越大，越加速LED的老化，寿命越低。一般设计流过LED灯的电流为3~5mA，也就是将R更改为1K，对应的流过LED灯电流为（5-2）/1000=3mA。更换通信LED灯的限流电阻R，减小驱动电流。[2]
.png)
图2 通信LED灯部分电路图
2.8 无自动报站
（1）经查看故障点时录像发现，在列车换端后广播控制盒的“主备”灯没有正常亮起，而是处在长灭状态。因广播盒的主备状态由主机柜内中央控制器的占用状态决定，若广播控制盒死机或中央控制器死机或中央控制器和广播盒中间网络发生故障都会引起该问题。后经过分析日志文件后发现，中央控制器当时处于正常工作状态，但广播控制盒在故障发生时处于离线状态，故初步判断发生广播控制盒“主备”灯熄灭为中央控制器和广播盒中间网络发生故障或广播控制盒死机导致广播控制盒无法收到正确的中央控制器数据。由于程序系统设计为触发广播报站时需要广播控制盒的数据信息，因当时广播盒已离线，所以当时没有广播报站。对中央控制器和广播控制盒中间网络发生故障或广播控制盒死机这两个问题，修改广播控制盒的软件程序，并将软件提交至现场测试。
（2）发现广播控制盒显示站名不对，按灭TMS逻辑灯，手动调整站名，再次按亮TMS逻辑灯，出站口无自动报站。司机在折返轨发现广播控制盒显示站名不对，这个是因为司机在换端的时候插拔钥匙，这个过程相当于切换了一次手动和自动模式，由于此时信号发出的下一站不是合法站号（合法站号为1-28站）因此TC1和TC2的广播盒同步了上一次手动储存的站号（1-28站中的任意一站，取决于出库时最后一次手动站名）司机发现站名不对，于是手动进行更改。司机在折返轨操作TMS逻辑灯，由于自动报站程序BUG，导致出站无自动报站。建议更新软件前车辆在折返换端后不要操作TMS逻辑灯。等修复程序bug后刷程序进行测试。
2.9 直播字幕显示不全
地面下发新版直播字幕，正线巡查发现多辆车无法正常显示字幕，只能显示 部分内容。对视频服务器程序进行优化：修改程序逻辑，原来是挨个字节进行遍历判断是否与后一个字节构成连续的0x00，现在改为按照字符进行遍历判断是否构成连续的0x00。
2.10 到站广播不播报
查看中央控制器配置信息，确认为到站触发距离设置错误，修改后站恢复正常；司机用口播播报语音时MVB发送到站广播信号，因口播优先级高于广播导致广播未播报。
2.11 扬声器杂音
（1）固定位置出现的问题，扬声器杂音是由于因声音过大造成扬声器和内装侧顶板发生共振。此问题在刷新新版音库后出现，早期未出现该问题是由于早期音库音量适中，未造成共振情况。通过对比音库发现新音库的某些音频基础音量比原有音库大，音源音量较大，经过广播系统功率放大器放大后可能造成扬声器共振。对音库文件进行音量标准化，对车上音量进行统一测量及调整。
（2）司机在司机室内测试人工口播，由于司机室间闭门打开，由手麦发出的人工口播声音通过客室空间又传回司机室内的手麦，会造成循环回受，导致司机会听到客室的人工口播的杂音，关上司机室间闭门后，阻断了回受，杂音就会消失，但关上司机室间闭门后司机又不能听到客室内的口播声音情况。现在通过以下方法司机在库内测试人工口播时可以听清客室内的口播声音并且客室内口播不会有口播的杂音啸叫：司机半关闭司机室间闭门并站在司机台左侧进行人工广播，就会消除了口播杂音的问题，并且能听清客室内的口播声音。
2.12 CCTV进站黑屏卡滞
当列车首次报出列车CCTV屏进站卡滞或者黑屏现象，由跟车人员及时跟车，跟踪3站之后未恢复，由车辆PIS厂家及时上车在司机室车载AP交换机连接视频，用VLC视频监控软件抓取视频连接情况。如果视频显示黑屏或者卡滞现象，问题转地面PIS及时介入调查。
3 应急处理方案
针对运营过程中存在的重点问题，提出应急处理措施。
3.1 ATO模式下无列广
贯通道LED、LCD屏、动态地图显示的站点信息不正确，没有报站广播。查看HMI屏上列车模式是否为全自动。查看广播控制盒上TMS/逻辑灯是否点亮。激活端广播盒指示灯状态为：电源灯常亮、主备灯常亮、通信灯闪烁（常亮）、对讲灯不亮。如果模式不对请改为全自动，点亮TMS/逻辑灯。查看广播盒上指示灯状态是否正常。重启广播盒和司机室PIS主机。
有部分站点音频播放不出来广播，播音灯亮一下就熄灭。缺少对应站点音库文件或者音库文件损坏。正线无法处理回库解决（通过口播补报）。
到站或者遇到站广播没有播报。询问司机，出站后和进站前是否使用口播功能，查看录像确认是不是因为口播优先级高导致该问题。等待下一站报站情况，如果恢复可以不作处理。
广播控制盒站点信息不变，播音灯闪烁。通信灯熄灭。使用ping命令ping一下广播控制盒，查看设备在线状态。重启广播控制盒，看看能不能恢复。
切回手动模式下按下播音键后，播音键灯闪烁。当前广播盒网络异常或主中央控制器工作异常。重启广播盒和司机室PIS主机。
报站过程中广播盒的播音键灯亮起后快速熄灭。中央控制器语音报站功能异常。重启司机室PIS主机。
3.2 无口播
当按下司机室广播控制盒人工广播按键，有无继电器响声。进入调试界面，打印调试信息，并输入dev_info（）查看当前状态，或考虑硬件故障。
通过电压表测量音频总线有无12V电压。考虑硬件故障。正线无法处理回库解决。
3.3 无对讲
当按下司机室广播控制盒PTT按键，对讲灯是否亮起，有无继电器响声。进入调试界面，打印调试信息，并输入dev_info（）查看当前状态，或考虑硬件故障。
如当前运行为半双工模式下，通过电压表测量音频总线有无0V电压。考虑硬件故障。正线无法处理回库解决。
3.4 话筒无输出
当无对讲或无口播时，请尝试其他用于话筒输入的功能，并验证功能是否正常，且记录口播功能或对讲功能是否自动恢复。语音芯片工作异常或者话筒损坏。正线无法处理回库解决。
3.5 全列LCD红屏
全车LCD红屏无图像显示。查看Server模块的网络灯和电源灯是否正常，ping一下server模块是否在线。telnet到server模块上reboot重启。
3.6 单客室LCD红屏
单节客室LCD红屏其他客室正常。telnet到该客室媒体控制器，reboot重启。如果未恢复，回库处理。
3.7 触摸监控屏不亮或画面定格
触摸监控屏不亮或画面定格。通过Ping命令确认一下监控屏的在线状态，如果下线可能是死机或者硬件问题。重启监控屏，如果没恢复回库处理。
3.8 监控触摸屏到站黑屏
到站切站台画面黑屏，出站切车内画面正常。需要联系地面PIS查看故障时间内CCTV服务器的日志。
结论
通过本文的分析可以了解到城轨车辆 PIS系统常见频发故障，针对问题频发部件提出整改方案和应急处理措施，最终形成一套PIS故障问题优化系统性方案。虽然在调试、运营的过程中会遇到一些问题，但是只要采取相应的措施预防和解决，就能够有效的降低故障率，提高产品质量。
参考文献：
[1]天津地铁5号线口播偶发失效整改报告.天津津航计算技术研究所，2019.
[2]天津地铁5号线广播控制盒通信LED灯故障分析及整改方案.天津津航计算技术研究所，2019.