广州地铁二号线列车控制网络模拟I-O的应用及故障分析

1、广州地铁二号线列车控制网络模拟I-O的应用及故障分析第3O卷第5期2O1O年10月铁道机车车辆RAIIWAYI0C()M0TIVE&CAR文章编号:10087842(2Ol0)05006603广州地铁二号线列车控制网络模拟I/o的应用及故障分析秦征(广州市地下铁道总公司地铁运营事业总部,广东广州5103lO)摘要介绍了在列车控制网络(TCN)中模拟输入输出模块(AX模块)的特性以及功能,并且举例分析了该模块故障在正线运营过程中对列车性能的影响.关键词广州地铁二号线列车;模拟输入输出模块中图分类号:U239.5文献标志码:A广州地铁二号线列车采用了总线型网络通信与控制技术,网络的核心是车

2、辆列车控制单元(VTcu).VTCU与列车上一些车设备直接以总线相连,另一些设备则需要通过输入输出接口相连,实现对列车各个系统的控制,监测和诊断.模拟输入输出模块(AX模块)是列车网络的接口设备之一,它的作用是先对输入通道信号进行A/D转换,再将转换信号编译为总线报文输入到网络系统,同时将接收到的总线报文经过解码,D/节编组列车共有4个AX模块,分布在两个A车和两个C车,实现以下4种功能:司控器牵引/制动力参考值输入,列车自动驾驶(ATO)牵引/制动力参考值输入,空故障率较高,给正线运营带来很大的影响.1AX模块的网络配置在列车网络中,AX模块和VTCU之问以总线连都整合在前部面板的4个插头中

3、(X一x).其中x,X连接MVB总线,X.连接电源线和地址桥接线,X是输入输出通道插头.(1)MVB总线接口X,X是总线连接端曰.两个接口功能相同,其中针脚1(TRXA),针脚2(TRXA)为总线报文的收发通道;针脚3是屏蔽线;针脚6是0V线,针脚8是+5V电源线.针脚4,针脚5,针脚7,针脚9均为空接.(2)电源及地址接口x.是电源接口和地址配置接VI(如图1),其中左边标注是地址配置针脚DA1lDA04,设置模块高8位地址,管脚内部接有上拉电阻,没有连接桥接线时管脚电压为+5V.中间标注的是模块正负极输入针脚,外部输入110V直流,模块内部有DC/DC转换装置,将l1OV直流电转换为+5V

4、电压给模块内部供电,以及+15V是保护接地.X.接口还有断流警告继电器的常闭,常开触点的接口和蓄电池输入电压测量的正负极接口.图1AX模块X接口针脚图(3)AX模块地址配置每个MVB网络单元都有一个12位地址,而且地址必须是全网唯一的,VTCU网关板(地址20H),诊断板(地址l1H)和应用板(地址10H)的地址都是用地址针脚桥接方式图2所示.在图2中,DA11一DA04这8个针脚表示模块的高8位地址,他们都接有+5V的高电平电压,表示高8位地址的系统默认值为l.而低4位地址系统默认为0000.外部跳线将地址配置针脚和逻辑地针脚相接,地址针脚上的高电平变为低电平,即二进制地址符由1变为0,这样

5、短接针脚不同配置的模块地址也不同.例如A车Ax模块的地址用十六进制表示为AAOH,根据图1中桥接线的连接位置,可以对应到每个地址针脚的二进制值,即配置如表1.表1地址位及逻辑值地址位DADAJ0DA09DA08DA07DA06DA05DA04逻辑值l0l01010秦征(1982)男,陕西兴平人,助理工程师(收稿日期:2O1OO402)第5期广州地铁二号线列车控制网络模拟I/O的应用及故障分析04A14AAOHlO(251)xO3j102DAl】42,140D04DVI旦Q2DAl0BO4JZ02DAo942441Z04D06DA08D08Bo6DA0742442B08Zo6DA06ZO8_D1

6、0DA0542443Z10DA04B1004A14CAOH10(131)一x03!Q2DAl1D04DVB02DAl0412310BO6lZ02DA0941231Z04D06DA08D08Bo6DA0741232B08Z06DA06Z08Dl0DA0541233Z10DA04BlOA车AX模块一地址AAOHC车AX模块一地址CA0H图2地址针脚桥接方式后4位(3一O位)地址默认逻辑值为0000,则AX模块的地址为:同样方法配置C车的地址为:2AX模块在列车上的应用模块的X接口是输入输出通道接口,共有4个输入通道(AIOAI3)和2个输出通道(AO0,AO1).送人I/o通道的信号可以是电压值也

7、可以是电流值,连接不同的针脚可以选择电压信号或电流信号输入;同样也可以选择电压信号或电流信号输出,以下举例说明AX模块实现的功能:(1)电压输入通道举例(如图3)司控器的参考值转换器(RVC)连接A车Ax模块(4A14)X接口的B06,Z04,D02管脚.D02是+15V电源,给参考值转换器(RVc)供电,B06,Z04分别是输入通道A10的电压输入正,负接线端,这样主控手柄发出牵引力大小指令,经过参考值转换器(RVc)转换为电压大小值信号后,由通道A10接收,通过AX模块将牵引/制动力参考值输送给VTcu.(2)电流输入通道举例(如图4)空气压缩机压力传感器接c车AX模块(4A14)X接口的

8、D08,Z12,B12与D10桥接,B08与B10桥接.D08为+15V电源,Z12为输入通道AI2的电流输入正极接线端,B12和D10短接分流,B10为电流输人负极接线端,B08为逻辑地,这样压力传感器将空气压缩机压力值转换成电流值,Ax模块AI2通道接收传来的电流值大小,经过处理后输送给VTCU.(3)电流输出通道举例(如图5)司机台上的速度表与AX模块的B30,Z30针脚相连,其中B30是电流输出通道,Z30是输出的通用回路节接收到的速度信号值大小调整送给速度表的电流值大小,速度表根据接收的电流在表盘上显示列车速度值.AXAoGlAOGDMl_埘830230,4Z一,罾位图3RVC与AX

9、模块连接电路图4空压机压力传感器与AX模块连接电路图5速度表与AX模块连接图3正线运营影响分析(1)实例1故障现象:列车以SM驾驶模式在正线运行,司机向前推动主控手柄到100位置,发现施加牵引力时有时无,观察人机交换接口(MMI)显示屏检查屏状态栏,发现牵引/制动显示有问号产生,问号时有时无.故障分析:在人工驾驶模式时,AX模块接收司控器发出的牵引/N动力大小值,经过处理后发送到VTCU.司机推动司机台主控手柄,RVC参考值转换器根据手柄位移大小输出电压值信号,AX模块接收到的是提供,电压值为+15V,经测量发现,AX模块给司控器参考值转换器提供的电压大小不稳定,万用表测量AX主控手柄推到牵引

10、100Vo时,参考值转换器送给针脚BO6的电压为10.27V,根据维修手册中记录AX模块68铁道机车车辆第3O卷的设计量程为l0V,测量结果超出了Ax模块的量程,造成输入溢出,VTCU得不到牵引参考值大小,就会在显示屏中打问号.由此进行进一步的检查分析,发现故障的原因是AX模块内部DC/DC变换器故障,输出电压不稳定.更换AX模块后,故障得以解决.(2)实例2故障现象:正线运营时,车辆屏显示后端A车控制严重故障,ATO模式不能动车,SM模式(ATP监控下的手动驾驶模式)可以缓解但是没有牵引力,切除ATP后打紧急牵引在列车紧急牵引(TRB)模式可以动车.时间记录仪记录牵引/N动逻辑有效位失效的信

11、息,同时VTCU记录到非激活端A车Ax模块故障(A14一FL).故障分析:参照逻辑图(图6)所示,VTCU在AT()激活(ATOactive)信号为高电平时,输人选择ATO牵制/制动指令有效位(VCUVbAtoTbe);VTCU在AT()激活信号为低电平时,输入选择人工驾驶牵引/制动有效位(VCUVbManTbe);输出为本端列车控制单元牵引/制动指令有效位(VCUVbTbeOwVcu),并且输出事件记录仪牵引/制动指令有效位(VCUVbTbeDumEvr)指令给事件记录仪.在ATO驾驶模式下,激活端A车的Ax模块和非激活端c车的AX模块同时接收信号设备发送的牵引信不参与牵引/N动控制,但是如

12、果有后端AT()设备有AT()牵引/制动指令信号给Ax模块,牵引/制动指令有效位产生振荡,VTCU就会报非激活端A车AX模块故障.如果出现故障,VTCU就会封锁AT()驾驶.在试车线上模拟试验,当出现后端A车AX模块出于安全的考虑,但是影响了运营效率,权衡安全与效率,弊大于利.解决方法:由于车载AT()设备可以两端同时启动,这种后端AX模块接收AT()驾驶信号报故障的情ACU-VbManTt:eACUVbAtoTlm国L.图6Arr0指令逻辑图(选择器J况也不可避免;或者非激活端A车AX模块确实发生VTcu版本提升到1.0.3.5,在非激活端A车AX模块故障时,VTCU不会封锁ATO驾驶,车辆

13、在这个方向上运营不会受到影响,但是这样最大的弊端是在折返线换端后,后端A车的故障lAx模块将接收AT0信屏故障提示,如果有后端A车AX模块故障,行驶到终点站后必须退出服务.4结束语模拟输入输出模块(AX模块)作为总线系统中的接口设备,起到连接车辆检测传感器和总线设备的作用.它将压力传感器,电压传感器信号转换成总线报文发送给VTcu,并且将总线上的速度信号传递给速度表.作为AT()设备与车辆设备连接的重要桥梁,从上面正线故障举例中可以看出,无论是ATO模式还是人工模式下,AX模块故障都会对列车运营造成严重影响.在实际运营中Ax模块的故障率也是比较高,因此有必要更深入的了解AX模块,对以后的车辆检

14、修以及部件修都有重要的指导作用.参考文献控制Ej户手册z.2006.agramsZ.2005.Applicationsoftwaredescriptionz.BOMBARDIER,2006ApplicationofAnalogI/oModuleandFaultAnalysisintheTrainControlNetwork(TCN)ofGuangzhouLine2TrainQINZheng(OperationDivisionofGuangzhouMetroCorporation,Guangzhou510310Guangdong,China)Abstract:Thisarticleintroducesthecha