广州地铁广佛线列车车门冗余功能无法实现的分析及改进

方向明

（广州市地下铁道总公司运营事业总部运营一中心，广东 广州510000）

0 引言

广州至佛山线（简称广佛线）是国内首条城际轨道交通线路，其列车车门采用南京康尼股份有限公司生产的外挂密闭门，每节车8个门，采用主门控器及从门控器控制。从门控通过RS485总线进行门之间通讯以及开关门控制，主门控通过集成的MVB网络接口卡为车门系统和列车控制系统提供接口。列车车门作为整个列车的关键部分，开关门应能实现网络、硬线2种控制方式，同时网络控制应具有冗余功能。广佛线列车在运营中发现列车车门冗余功能无法实现，影响列车正常运营。

1 广佛线列车车门通讯存在的问题

2013年9月，广佛线列车在正线运营过程中首次出现以下问题：当GFB003车2＃门门控器失电时，车辆屏显示GFB003车2＃、4＃、6＃、8＃车门状态异常。

2 广佛线列车车门通讯故障分析

按照设计要求，每节车的1＃门、2＃门门控器均为主门控器，两者相互冗余，单个主门控器故障，即使将故障门控器的电源切断，也不会影响车门的正常显示。

读取GFB003车1＃门门控器数据，未发现有相关的故障记录。读取GFB003车2＃门门控器数据，发现在2012年8月31日，GFB003车1＃门门控器曾多次出现“通讯中断”记录。

更换GFB003车1＃门的门控器并重新进行MVB配置后，列车开关门功能恢复正常。尝试断开GFB003车2＃门的门控器电源，多次试验开关门功能正常。

初步分析GFB003车1＃门门控器出现故障，在GFB003车的2＃门门控器电源被切除后，GFB003车的车门网络控制无法实现冗余，导致该节车的状态显示不正常。

2.1 故障件检测

（1）对存在类似问题的2个门控器进行检查，情况如表1所示。

表1 故障件检测记录

（2）将存在类似问题的门控器和正线出现故障的门控器分别进行多次不同车厢MVB配置测试、静态MVB通讯测试和重复通断电测试，测试结果均正常。

2.2 故障模拟

（1）将出现故障的GFB003车的1＃门门控器重新安装到列车上进行故障复现，通过维护软件查看MVB的端口号及相关数据，确认该主门控器能够成功进行MVB配置操作，且通讯端口号均正确。但发现在某些车厢中通讯正常，HMI显示正常；在某些车厢中通讯不正常，RS485通讯工作模式标志在0和1之间频繁跳变，H MI显示不正常。由此怀疑在某些车厢中MVB通讯不稳定，导致通讯异常，HMI显示异常。

（2）后续对广佛线出现的1＃门主门控器通讯功能失效问题进行了故障复现和测试分析：

将普查时发现的故障门控器和正线出现故障的门控器分别安装到A2车1＃门上进行测试，发现MVB通讯正常，RS485通讯正常，H MI显示正常。

将该2个故障门控器安装到A1车1＃门上进行测试，发现MVB通讯正常，RS485通讯不正常（主门控器RS485通讯工作模式标志在0和1之间频繁跳变，从门控器报通讯中断故障），H MI显示不正常。减少RS485网络中一定数量的从门控器后，通讯恢复正常。通过仿真器跟踪调试发现，故障情况下，1＃门主门控器的RS485通讯接收到的数据始终为0，同时检测到总线冲突故障，导致退出总线轮询控制。

（3）对复现故障的车厢中1＃门主门控器的RS485插头进行检查，测试插头内1、2、3引脚（插针）两两之间的电阻值，发现电阻值有异常，电阻测试结果如表2所示。

表2 电阻值测试

2.3 故障原因

根据故障现象和测试结果，初步分析是由于MVB通讯不稳定，致使RS485通讯无法完成对所有车门的轮询过程，导致不能更新车门状态等信息，造成H MI显示不正常。

但在后续的测试过程中，发现 MVB通讯正常，未出现MVB通讯中断的情况。而RS485通讯有如下异常点：

（1）1＃门主门控器的RS485通讯轮询过程中，在总线冲突检测时间段内，不停地接收到数据，同时接收到的数据均为0（正常情况下，2＃门主门控器失电时，在总线冲突检测时间段内，1＃门主门控器不发出轮询请求，其他从门控器也不会发出任何响应数据，故在此期间，1＃门主门控器不会接收到任何数据）。

（2）故障情况下，所有从门控器均报通讯中断故障，即此时从门控器接收不到1＃门主门控器发送的轮询请求，因此从门控器就不会对外发送轮询响应数据。

（3）拔下2＃门主门控器上的RS485插头，对一些从门控器进行断电后，RS485通讯就恢复正常。

（4）主门控器的RS485插头内未接终端电阻桥接线。

通过上述分析可知，在RS485总线终端未连接终端电阻的情况下，RS485总线的A路和B路阻抗达到一定差异值时，会产生信号反射，严重时将导致总线数据无法传输。1＃门主门控器在总线冲突检测时间段内接收到的数据是信号反射产生的干扰数据，且接收不到任何从门控器的响应数据；从门控器无法接收到主门控器的轮询请求数据。

综上所述，主门控器的RS485插头的终端电阻桥接线未接，可能导致了某些车厢的RS485总线产生信号反射而影响了RS485通讯，致使主门控器无法采集到车厢中所有门控器的车门信息，导致H MI的显示与实际车门状态不符。

3 解决方案

在RS485网络的终端即主门控器的RS485插头上，对终端电阻进行桥接。

4 结语

我国正处于城市轨道交通建设的高速增长期，而车门作为地铁列车的关键组成部分，其安全性能的提高受到越来越多的关注。随着列车通讯网络的发展，如何更好地利用通讯网络来提高列车车门的安全性能，将是一项长期的研究工作。

［1］钟碧羿.广三线北延项目车辆车门控制系统设计［J］.电力机车与城轨车辆，2010（6）

［2］尚江傲.上海轨道交通11号线北段车辆车门控制系统设计［J］.电力机车与城轨车辆，2012（1）

［3］宋德松.深圳地铁一期22列车客室车门可靠性技术研究［J］.技术与市场，2013（3）

［4］周俊龙，王建兵.上海地铁车辆客室车门可靠性和安全性技术研究［J］.电力机车与城轨车辆，2006（4）