龐巴迪列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用比較與發(fā)展方向

焦曰里

摘 要：隨著對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)智能化要求的提高，列車控制系統(tǒng)逐步由過(guò)去單一的分布式總線控制向大容量、高實(shí)時(shí)可靠的方向發(fā)展。該文對(duì)比分析了龐巴迪地鐵和低地板列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、冗余方式等方面的差異，研討今后網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的演進(jìn)方向。

關(guān)鍵詞：列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 龐巴迪 對(duì)比 方向

中圖分類號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（b）-0134-02

列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)近年來(lái)發(fā)展迅速，目前運(yùn)營(yíng)的主流列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)多采用多功能車輛總線MVB的形式，但隨著最新IEC 61375-2-5和IEC 61375-3-4以太網(wǎng)通信協(xié)議的頒布，龐巴迪公司在2008年首次將以太網(wǎng)協(xié)議用于列車控制管理[1]。該文通過(guò)對(duì)比其在地鐵和低地板車輛的不同應(yīng)用特點(diǎn)，給出一些自主化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向和建議。

1 龐巴迪地鐵網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

圖1可以看出中央控制單元通過(guò)列車級(jí)MVB總線與車輛的牽引、制動(dòng)、輔助、車門等關(guān)鍵電子控制單元相連接為第一層級(jí)。網(wǎng)絡(luò)第二層級(jí)通過(guò)本地MVB總線，將每個(gè)單元的輔助充電箱、牽引高壓箱和牽引輔助箱相連接，用于緊急牽引情況下實(shí)現(xiàn)列車的硬線控制功能。牽引、輔助控制單元及中央控制單元通過(guò)以太網(wǎng)相連為第三層級(jí)。信號(hào)系統(tǒng)和乘客信息系統(tǒng)與中央控制單元CCU經(jīng)由RS485接口連接，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)第四層級(jí)。

2 龐巴迪低地板網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

圖2可知列車級(jí)MVB總線將牽引、制動(dòng)控制單元與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)相連接，構(gòu)成第一個(gè)層級(jí)。輔助、車門、乘客信息系統(tǒng)、空調(diào)控制單元和司機(jī)顯示單元IDD通過(guò)以太網(wǎng)總線與中央控制單元進(jìn)行通信，構(gòu)成第二層級(jí)網(wǎng)絡(luò)。第三個(gè)層級(jí)為視頻總線，視頻監(jiān)控主機(jī)經(jīng)同軸電纜與IDD連接，將車輛內(nèi)和車輛外的后視信息實(shí)時(shí)發(fā)給司機(jī)。對(duì)于信號(hào)系統(tǒng)ATC通過(guò)RS485總線與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)CCU通信構(gòu)成第四層級(jí)。

3 應(yīng)用比較分析

3.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

龐巴迪地鐵列車級(jí)MVB將牽引、輔助、制動(dòng)和車門等主要微機(jī)控制單元與CCU中央控制單元相連，實(shí)現(xiàn)列車級(jí)網(wǎng)絡(luò)控制和監(jiān)測(cè)功能。本地MVB則為牽引和輔助之間通信提供另外一個(gè)通道，用于在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障的情況下，實(shí)現(xiàn)列車正常駕駛運(yùn)行。而低地板的MVB網(wǎng)絡(luò)僅將牽引和制動(dòng)控制單元與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)相連，MVB總線介質(zhì)為雙絞屏蔽線，通信速率為1.5Mbit/s[2]。低地板車輛網(wǎng)絡(luò)將對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的子系統(tǒng)（如車門、空調(diào)等）通過(guò)以太網(wǎng)與CCU相連進(jìn)行邏輯控制，既降低MVB總線負(fù)載，又為過(guò)渡到完全以太網(wǎng)控制打下基礎(chǔ)。

3.2 設(shè)備冗余

龐巴迪地鐵項(xiàng)目中除了兩個(gè)CCU熱備份冗余外，在C車配置兩個(gè)中繼器BCT，分別中繼放大A和B通道的MVB數(shù)據(jù)；每個(gè)司機(jī)室安裝兩個(gè)模擬量輸入輸出單元AX，同時(shí)采集司控器輸出牽引/制動(dòng)參考值信號(hào)。低地板項(xiàng)目中在每個(gè)司機(jī)室配置兩個(gè)IDD和IO硬線信號(hào)盒，每個(gè)IDD同時(shí)與兩個(gè)IO信號(hào)盒相連接，實(shí)現(xiàn)熱備份冗余。

4 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)演進(jìn)方向

4.1 完全以太網(wǎng)控制技術(shù)

由于多功能車輛總線MVB的傳輸速率為1.5Mb/s，不能適應(yīng)日益發(fā)展的大數(shù)據(jù)、多信息的需求。而以太網(wǎng)以其百兆甚至千兆的高帶寬、大容量的數(shù)據(jù)傳輸，逐步應(yīng)用到列車網(wǎng)絡(luò)控制領(lǐng)域[3]。隨著最新版IEC 61375-2-5和IEC 61375-3-4的頒布，尤其是針對(duì)實(shí)時(shí)可靠通信、自動(dòng)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)等協(xié)議功能定義，完全以太網(wǎng)控制技術(shù)有利于實(shí)現(xiàn)互相聯(lián)網(wǎng)通信，從而達(dá)到統(tǒng)一控制和資源共享的目的。

4.2 大數(shù)據(jù)智能診斷及故障預(yù)警

列車網(wǎng)絡(luò)作為車輛管理控制的重要組成部分，其網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的穩(wěn)定性直接關(guān)系運(yùn)營(yíng)效率和準(zhǔn)點(diǎn)率。近年來(lái)，隨著新造車輛和既有車輛的集中大批量運(yùn)營(yíng)，如何提高網(wǎng)絡(luò)智能控制，現(xiàn)場(chǎng)快速有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)的定位和追蹤就至關(guān)重要。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著無(wú)人駕駛智能化列車的逐步發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)控制單元是采集列車牽引、制動(dòng)、車門等控制單元的中樞，同時(shí)又是與地面控制中心傳輸故障診斷數(shù)據(jù)的車輛接口，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制單元的趨勢(shì)化分析具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] Westermo.以太網(wǎng)列車[J].軟件，2008（7）：60-61.

[2] 吳冬華.城際動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研制[J].機(jī)車電傳動(dòng)，2015 （3）：1-4.

[3] IEC 61375-3-4-2014，軌道交通電子設(shè)備 列車通信網(wǎng)絡(luò)編組子網(wǎng)[Z].