浅谈南京地铁三号线列车网络系统及故障分析

刘　非

（南京地铁运营有限责任公司,南京 210012）

浅谈南京地铁三号线列车网络系统及故障分析

刘非

（南京地铁运营有限责任公司,南京 210012）

摘要：地铁三号线起自京沪普铁林场站附近，沿线经过江北浦口区，江南下关区、玄武区、白下区、秦淮区、雨花区和江宁区等重要片区，终点位于江宁区的秣周路站。地铁列车的网络控制系统是地铁车辆的核心，目前南京地铁三号线还处于试运营及调试阶段，本文主要对南京地铁三号线的列车网络系统及相关的故障分析进行了简单的分析。

关键词：南京地铁；地铁车辆；网络控制；故障分析

1　南京地铁三号线TCMS网络

1.1TCMS系统网络概述

南京3号线采用的是MITRAC CC系统，该系统完全由庞巴迪开发,包括从它的硬件到控制应用软件的每个部分。Mitrac CC是一个分布式控制系统，也就是说，输入和输出计算机系统的信号将连接到分布于整个列车的各个单元内。这些单元可分别安装于车下设备箱中、司机台或车厢内的控制柜中。

1.2TCMS系统网络组成

列车级MVB网络、 RS485点对点通讯、本地MVB总线、维护专用以太网。

1.3总线介绍

MVB接口型式：线路冗余EMD（电气中距离总线），物理长度达到200米。同时使用两个MVB通道（A+B），传输速率为1.5Mbps，支持过程数据和信息数据。以太网通信速率为100Mbps，物理长度到100米，用于监控和软件的下载，DDU与CCU之间的通讯。

1.4TCMS网络介绍

当列车启用备用模式后，该信号将会通过列车硬线传输到牵引系统，此时，列车功率制动参考通过一组三条列车线传递到牵引系统，司机可以通过司控器进行设置100％制动、50％制动、惰行、50％牵引、100％牵引，列车的行驶方向也同样通过硬线设置到牵引系统。

1.5TCMS系统主要功能

（1）TCMS系统主要功能有监视功能、控制功能、记录功能、显示、故障诊断等功能。在A车司机室内配置的CCU-O主机，主要是负责对列车状态进行监视、总线管理、执行列车运行相关的控制功能。整列车的控制功能采用中央控制单元通过列车通信网络来完成。在控制方面具有冗余措施，即与安全和运行有关的控制由中央控制单元和列车通信网络来完成时，还具有同样功能的硬件电路作备用。

列车上所有微机控制的系统直接通过列车通信网络与中央控制单元通信；非微机控制系统通过远程输入/输出终端与中央控制单元通信。

列车诊断系统（TDS）包含在CCU-D中，它将监控模块中的事件并将这些事件报告到数据库。事件数据库（OBDS）位于每个CCU-D的备用电池空间。储存的数据用于通过显示屏报告不同子系统的当前状态给司机，也可以向维修人员给予支持，从而更好地增加列车的可靠性，降低了维护的成本。

（2）TCMS与牵引系统。TCMS对牵引系统控制的范围包括了对牵引和辅助变流器的控制和管理：MITRAC DCU/M执行牵引变流器控制逻辑；MITRAC DCU/A 执行辅助变流器控制逻辑。

TCMS与牵引系统之间交换的信息有：牵引变流器的控制和管理、辅助变流器的控制和管理、列车速度计算、速度校准、超速保护、空转滑行控制、冲击率、加速度和制动测试等。

此外，TCMS还对列车高压系统进行监测和控制的信息有：直流系统的启动使能、受电弓控制、主断路器监视和控制、网压和网流检测。

（3）TCMS与制动系统。在G阀上安装了制动管理卡（BCU），BCU负责制动控制、压缩机控制、防滑保护（WSP）、空电联合制动和停放制动控制，TCMS通过MVB网络与BCU进行通信。

TCMS对制动系统进行控制和监视：制动子系统的控制和监视、制动力参考值、实际制动力的监视、牵引安全、紧急制动缓解、停放制动缓解等信息，TCMS将这些信息显示到DDU上。

2　三号线网络故障分析

三号线TCMS系统采用的是庞巴迪的Mitrac®TCMS。该系统以可靠的软硬件产品及可靠的车辆通信网络及TCP/IP网络为基础，提供给用户很多好处：减少了电线和电缆；降低了重量；可靠性高；功能性强；降低维修成本；适用性强。

整个列车的网络拓扑如图所示，主要分为四类：列车级MVB网、本地MVB网、维护专用以太网和RS485点对点通信。列车级MVB总线上有微机电子控制单元的车载子系统如牵引、制动、辅助、车门、空调等都是通过MVB列车总线与CCU（中央控制单元）进行通讯，并由CCU负责整列车的总线控制管理；本地MVB总线用于紧急牵引情况下牵引、辅助与DX（数字输入输出模块）硬线信号通过本地MVB总线进行通信，实现硬线车辆控制功能，与列车TCMS控制成为冗余设计。维护专用以太网主要用于牵引控制单元、辅助控制单元及CCU等设备的数据下载和软件上传和DDU（司机显示单元）与CCU之间通信数据的交换。RS485点对点通信主要是ATC与PIS设备与CCU之间进行通信。

在三号线列车调试过程中，有多列车故障记录中出现MVB网某个通道故障的情况。正常的MVB网络上的每一个设备都有定义好的地址编码，EBCU1的地址码为80、DOOR3设备的地址码为62、BCT设备的地址则根据电源跳线来定义。在3号线网络通道故障的事件里，有2起是由于BCT1设备地址码多接了b5接线造成两个BCT电源接线一样，导致了列车MVB网通道故障。

此外，在处理其余MVB网络通道故障的过程中，采用了FLUKE线缆认证分析仪对列车线缆进行了分段测试，其中一起是在第二节车厢测试结果发现中间线缆存在断路的情况，后根据结果发现由于DX模块的X2连接器内5号针脚缩针导致了该网络通道的中断；另一起是由于列车跨接线连接器CF02TCMS21插座内311B与311C母针插反导致了网络通道故障的存在。

列车的网络拓扑