基于MVB控制器的高速動(dòng)車組門控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高天祎　賈坤　宮健超

摘 要：本文提出了高速動(dòng)車組門控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了MVB門控系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu)，并對(duì)門控制器的內(nèi)部通信結(jié)構(gòu)和信息數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面分析。通過研究MVB現(xiàn)場(chǎng)總線并結(jié)合門控系統(tǒng)的功能，您可以應(yīng)用此設(shè)計(jì)。高速動(dòng)車組門控MVB控制器為改進(jìn)國(guó)內(nèi)高速動(dòng)車組門控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和性能提供了研究基礎(chǔ)，對(duì)提高其他工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：MVB控制器;高速動(dòng)車組;門控系統(tǒng)

為了進(jìn)一步提高生命周期中高動(dòng)車組內(nèi)端內(nèi)門關(guān)鍵部件的可靠性和可維護(hù)性，檢查內(nèi)門關(guān)鍵部件中關(guān)鍵部件的性能參數(shù)，故障模式和故障狀態(tài)系統(tǒng)。

1 列車通信網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介

國(guó)際電工委員會(huì)制定了鐵路列車設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)IEC61375，并按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)提出了TCN（列車通信網(wǎng)）鐵路通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了鐵路列車各種電氣設(shè)備的互聯(lián)互通，其中TCN包括WTB（有線軌道）和多功能總線（MVB）多芯列車總線，其中WTB總線主要在列車和車輛之間通信，并且MVB總線主要在每輛車的內(nèi)部設(shè)備之間傳輸通信。串行數(shù)據(jù)總線傳輸線。通過網(wǎng)關(guān)在雙層總線之間進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。圖1中示出了研究和構(gòu)建的來自8個(gè)組的高速列車的TCN網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)。圖1示出了來自8個(gè)組的列車的通信網(wǎng)絡(luò)的一部分。電子設(shè)備?；疖嚪譃?輛車（用虛線表示）。每輛車可分為：EC01（車01），TC02（變壓器車02），IC03（中級(jí)車03），BC04（取決于功能）。酒吧車04），F(xiàn)C05（頭等車05），IC06（中型車06），TC07（車載變壓器07），EC08（主車08），每輛車每個(gè)電氣設(shè)備通過MVB總線（實(shí)線）進(jìn)行通信，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線類型，REP（中繼器）是一種可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌囕v的中繼設(shè)備，DCU（門控制單元）安裝在網(wǎng)絡(luò)上。門控制單元BCU（制動(dòng)控制單元）是制動(dòng)控制單元，CCU（中央控制單元）充當(dāng)中央控制單元并執(zhí)行診斷來自MVB和WTB總線的數(shù)據(jù)的功能。在每個(gè)頭部車輛的駕駛室中有2個(gè)中央控制單元，設(shè)備（CCU），一個(gè)CCU，在主CCU模式下運(yùn)行，另一個(gè)在CCU模式下運(yùn)行，駕駛室中的主CCU稱為主列車的CCU。除了主CCU的操作之外，還將執(zhí)行整個(gè)車輛，提高管理水平，GW（網(wǎng)關(guān)）是實(shí)現(xiàn)MVB總線和WTB總線之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換的設(shè)備。

2 門控器硬件設(shè)計(jì)

在分析門控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并結(jié)合當(dāng)前條件和現(xiàn)有技術(shù)的可能硬件條件的基礎(chǔ)上，考慮使用XILINX的SPARTAN6芯片，型號(hào)為XC6SLX9-2FTG256C。使用FPGA開發(fā)基于MVB的網(wǎng)關(guān)，控制器的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。從圖2中可以看出，已開發(fā)出MVB主數(shù)據(jù)采集設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)，該設(shè)備使用STM32作為網(wǎng)關(guān)控制器的微處理器，MVB控制器由FPGA實(shí)現(xiàn)，并配有西門子PC104，總線接口提供與微處理器的通信，主門和其他網(wǎng)關(guān)之間的CAN通信。

3 門控器通信網(wǎng)絡(luò)

門控制器是整個(gè)動(dòng)車組門控系統(tǒng)重點(diǎn)。門控制器安裝在乘客室門機(jī)構(gòu)上，并響應(yīng)各種命令控制門，蜂鳴器和指示燈的移動(dòng)，門控制器配有數(shù)碼管，使用數(shù)字管顯示器，確定門控制器響應(yīng)哪個(gè)命令以及門位于何種狀態(tài)或哪個(gè)故障代碼中。在前面每側(cè)有8組一扇門的高速ECU，而其他車輛則配有4扇門。它位于汽車的兩個(gè)位置。每個(gè)門的上部配備有門控制器，指示器，電機(jī)，門制動(dòng)器等設(shè)備，每個(gè)門控制器通過CAN總線連接，系統(tǒng)安裝主門控制器和從門控制器。負(fù)責(zé)收集有關(guān)車門狀態(tài)和接收網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的選通信號(hào)的信息，在該設(shè)計(jì)中獲得的ECU的隔室中的門的連接結(jié)構(gòu)如圖3所示。

如圖3所示，例如，中間車箱有4個(gè)控制單元，包括MDCU（在主車門控制單元）設(shè)置在主門控制器的單元，和SDCU（從屬單元門控制）是從門控制器。車門系統(tǒng)由車門控制器依次控制，門控制器通過CAN總線連接（如虛線所示），該系統(tǒng)采用雙拉設(shè)計(jì)，主從設(shè)備使用MVB（如連接線所示），并且路由器連接到列車上的中央控制臺(tái)。與傳統(tǒng)的列車門控制網(wǎng)絡(luò)不同，增加門控制器的MVB連接可以防止主門控制器發(fā)生故障并導(dǎo)致整個(gè)艙門故障，這有助于改善軌道門系統(tǒng)可靠性和安全性。

4 結(jié)語

門控系統(tǒng)作為高速列車安全運(yùn)行的重要組成部分，功能多，設(shè)計(jì)復(fù)雜，可靠性要求高，可靠運(yùn)行與乘客安全密切相關(guān)，為了提高基于列車通信網(wǎng)絡(luò)的高速門控系統(tǒng)的可靠性和安全性，提出了EMU網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并從門控制器開發(fā)了設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，列車門控制器與FPGA + ARM一起開發(fā)，有利于改善高速列車的國(guó)內(nèi)控制系統(tǒng)門，首先提出MVB門控制器的通信結(jié)構(gòu)增加了門控系統(tǒng)的可靠性，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)試，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了門控系統(tǒng)的復(fù)雜功能。

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