和谐号高速动车组列车总线故障的研究与分析

和谐号高速动车组列车总线故障的研究与分析

江小刚

青岛四方阿尔斯通铁路运输设备有限公司   山东青岛  266000

摘要： 在铁路高速发展的时期，和谐号高速动车组在运行过程中实现稳定性以及可靠性发展十分重要，为乘客安全性提供保障，随着运营线路的增加和运行时间的延长，动车组电气系统故障时有发生，在动车组列车布线时，比较容易发现的问题是线缆产生断路、短路或者是线序错误等问题，但列车的网络数据传输质量问题往往容易忽视，随着动车组列车的运行，车辆数据传输故障会不断出现，基于此，需更加重视车辆数据传输过程中的安全性因素以及实时性因素，为此需满足更高的要求。在这一要求指引下，需确定三个核心参数，分别为插入损耗，线对间串扰以及回波损耗内容，通过测试以上参数，以此实现针对三种参数数值的差异性数据分析，可快速查找故障原因，保证动车组列车的网络数据传输安全可靠[1]。

关键词：数据传输；插入损耗（IL）；线对间串扰（NEXT）；回波损耗(RL)；

1.绪论

现阶段动车组经常遇到的问题是数据传输过程不具备稳定性，出现时断时续问题，产生此种类型故障情况下，用户选择的措施是重启设备、重装系统、更换模块等，还不能解决问题时，才会考虑到链路的问题，因此会更换链路，以此问题得到有效解决，过程中会分析测试数据，确定故障点的实际位置，列车在换线上工作量相对较大，不可轻易而为之， 本文通过综合性分析列车通信网络线缆数据分析相关工作，为后续工作开展提供重要支持。

动车组列车总线主要分为两种，其中一种类型是多功能车辆总线方式（MVB），ＣＲＨ１型车，整个动车组８辆列车，前三个后三个各为一个单元组，中间两个为一个单元组，单元组内用ＭＶＢ总线连接主要传输一些过程数据、消息数据、监视数据等， 如列车的速度、电机温度、操作员的命令等等。还有一种类型是绞线式列车总线方式（ＷＴB） ，ＷＴＢ列车总线使用稳定的屏蔽双绞线，以便连接各车辆，形成完整的列车总线，因此需要结合上述列车总线类型相关数据参数实现综合性分析，开展讨论[2]。

2.开展参数分析及故障处理相关措施

当动车组列车出现网络数据传输故障后，在实际运行中需要按照电气原理图，依据实际故障情况，对故障部件进行分析，可选择更换故障部分或者是进行修复，可以消除故障现象，但针对部分故障，其现象持续时间可控制在毫秒单位上，现场总线传输过程中缺乏稳定性，因此难以有效排除故障，直接更换线缆后故障排除，在这里我们可以测试相关参数，通过具体数据来分析故障原因，以此结合三个核心参数数据，进行分析讨论。

2.1 插入损耗(IL)

线缆的插入损耗，就是线缆信号传输的衰减，通常情况下线缆长度与信号衰减成正比，其另外比较突出的特点是信号传输过程中的频率数值越高，信号产生衰减行为也更加严重。

过程中插入损耗程度较高，信号难以实现远距离传输，因此可确定的是插入损耗与线缆长度存在重要联系，基于此，数据电缆通常限制长度设置为100米，其中插入损耗会与材质产生重要联系，同时会伴随工作频率不断上升出现加剧现象，为了传输信号的稳定，因此高速数据线芯部分需保证粗度足够。

如果在动车组列车布线初期连接不到位、不牢固，但在这一情况下线缆也有效连接后，列车出厂后，数据通信功能保持正常，但伴随运行一段时间后，连接部分会逐渐受到氧化以及铜锈等影响，传输信号会受到影响，在环境湿度数值较大情况下，外部环境较为恶劣，因此网络运行也会缺乏稳定性。

2.2 线对间串扰模式分析（NEXT）

此种模式会对邻近线对的传输信号波形方式产生影响，在邻居线对正常运输过程中，产生极大干扰，导致误码率上升甚至完全不能联网。通常情况会处于水晶头位置，模块运行中，会存在局部平行线结构，平行线绞接率为零，串扰最大,通常情况会处于水晶头位置，模块运行中，会存在局部平行线结构，以此这一位置产生的串扰值也会增加。如果线对是平行线的话，外来辐射干扰就不能被完全消除，这是因为，外来辐射源相对于线对中的两根芯线 A、B 的距离总有一根会离得更近些，哪怕只近1mm, 离的近的这根芯线就会比离的远的那根芯线感应的电磁波能量稍多。线对越长，累积下来的“微能量差”就越大，这样到达接收端口处就会有数量可观的累积“差信号”。会被下一级入口处的差分放大器放大，这样一来外来辐射信号就会进入 下一级信号处理系统，这就相当于外来辐射干扰，入侵了系统，而这是需要绝对 避免的。选择避免入侵的根本性办法是屏蔽每对线，具备独立性，避免辐射信号进入到线对中，此种方式凸显较好的效果，但实际产生的成本较高。另外一种方式是线对绞起来，之后实现两个芯线完成互相绞线结构，各自均会与干扰源之间形成轮番靠近，并且交替性远离，此种方式可避免差信号出现，并且外来辐射问题也会被此种特别的结构进行抵消。

下面对一故障总线举例分析：

红线处为不合格，本例中问题主要在连接处，造成以上参数不合格的， 比如解开的双绞线过长，屏蔽层未连接，或接触效果较差，电缆部分出现弯曲过度情况，被测试链路周围信号干扰过多，线缆之间产生过分挤压问题，线缆性能差等。

串扰的影响，干扰信号数值较大，会对原来的信号进行破坏，也有可能会被错误性的识别为信号，站点部分面临间歇性锁死问题，因此网络连接判断为完全失败。

2.3 开展回波损耗模式分析(RL)

此种损耗模式会联系到阻抗连续性因素，其中回波会与线对中的正常传输信号波形产生叠加，对正常信号传输产生干扰问题，造成误码率数值逐渐上升，过程中由于回波与阻抗之间产生不连续相关现象，因此界定为高速数据电缆通常不会测试特性阻抗值，相反会测定回波损耗值，此种方式比较有利的一点是帮助工作人员更好的确定阻抗故障的产生位置。

产生阻抗失败问题或者是阻抗连接效果较差的现象会形成信号能量的反射行为，以此形成以下结果，其一是信号反射后会叠加在设备端口正常发出的信号上，出现波形畸变问题，对正常信号接收造成干扰；其次是减弱向前传输的信号能量，基于此，需选择一个参数对反射回来的信号相对值大小进行衡量，此种参数就是回波损耗。过程中阻抗不连接会生成回波现象，阻抗匹配度数值较低，产生的信号反射会越严重，基于此，回波损耗数值大小可更有效的反应阻抗不连续的水平和程度。产生回波损耗质量不够的主要原因有以下几点，跳线特性阻抗不是100Ω，线缆线对绞结现象被破坏，或者是存在纽绞问题，连接设备效果较差，线缆阻抗不稳定等问题，此种问题经常产生的位置是链路连接位置，电缆以及模块的连接位置，以及水晶头和插座的连接位置等，上述位置均属于回波损耗经常产生的不合格点，参数判定为不合格，会造成列车网络运行缺乏稳定性，数据传输过程也不够稳定，出现经常断断续续等故障问题[3]。

3.结论

通过上述分析，和谐号高速动车组列车总线测试显得异常重要，在故障排除过程中缺乏目标会造成大量的时间和金钱成本浪费，通过针对性的开展测试工作，综合性分析测试数据，故障范围得以缩小，锁定故障位置，以此可有效提高故障诊断质量，确保动车组运行的安全性以及有序性。

参考文献：

[1] 马建坤,梁涛基于云贝叶斯网络的无线通信干扰威胁评估方法[J]通信技术.2018(12)

[2]霍壮志,王云霞,曹芳芳刘润波基于模糊故障树的城轨列车客室塞拉门的可靠性分析[J]南京工程学院学报(自然科学版)2019(02)

[3] 张强.城轨车辆多功能车辆总线故障案例分析[J].设备管理与维修.2018(15)