印度加爾各答地鐵列車網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案

姜仲昊　于人生　宋揚(yáng)　何勇

摘要：基于印度加爾各答地鐵實(shí)際線路情況，設(shè)計(jì)了一種具有熱備冗余的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，在保證基礎(chǔ)功能的同時(shí)，通過(guò)列車多功能總線與各子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，完成列車控制功能。該系統(tǒng)能夠?qū)α熊嚲W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理、監(jiān)視與診斷，并將列車運(yùn)行過(guò)程中的部分運(yùn)行數(shù)據(jù)與故障記錄存儲(chǔ)到事件記錄儀中，便于列車的檢修與維保;通過(guò)遠(yuǎn)程輸入輸出單元實(shí)現(xiàn)列車網(wǎng)絡(luò)與車輛硬線信號(hào)的交互;通過(guò)顯示屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。

關(guān)鍵字：冗余; 列車多功能總線;地鐵;列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng);

0.引言

印度加爾各答地鐵自1984年開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，至今已超過(guò)30年，隨著社會(huì)的發(fā)展與客流量的加大，目前正在運(yùn)營(yíng)車輛逐漸無(wú)法滿足社會(huì)需求。在此背景下，這里為印度加爾各答地鐵提供了一種8編組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)方案。

本文將從網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、冗余功能及控制功能等方面對(duì)印度加爾各答地鐵列車網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行說(shuō)明。

1.列車網(wǎng)絡(luò)

印度加爾各答地鐵列車網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，采用符合IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)的多功能車輛總線（MVB），電氣接口為的電氣中距離（EMD）介質(zhì)，傳輸速率為1.5Mbit/s^[1]。系統(tǒng)中除包含有硬件設(shè)備、控制軟件、操作系統(tǒng)意外，還包含有方便維護(hù)人員的診斷軟件、監(jiān)視軟件和維護(hù)工具等。系統(tǒng)使用兩級(jí)總線，及車輛總線和列車總線。為完成列車控制功能，系統(tǒng)為所有子系統(tǒng)設(shè)備留有具有成熟可靠的接口通訊規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)通信接口，保證所有車輛子系統(tǒng)能可靠接入。

1.1列車控制網(wǎng)絡(luò)

TCMS系統(tǒng)中包含有兩級(jí)總線：各中繼器RPT之間列的車總線，各中繼器下的車輛總線。

TCMS系統(tǒng)與子系統(tǒng)間含有硬線與網(wǎng)絡(luò)兩種通信方式。其中，TCMS系統(tǒng)與主要通過(guò)RIOM與電氣控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)硬線連接，對(duì)具有MVB接口的子系統(tǒng)則通過(guò)MVB實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，如制動(dòng)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)及門(mén)系統(tǒng)等。

列車兩端司機(jī)室各安裝有一個(gè)中央控制單元CCU，用于實(shí)現(xiàn)列車控制、MVB網(wǎng)絡(luò)管理、列車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視及列車故障診斷等功能。事件記錄單元ERM主要用于記錄列車運(yùn)行數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程輸出輸出單元，用于實(shí)現(xiàn)TCMS與車輛硬線信號(hào)的交互。列車顯示單元用于顯示列車實(shí)時(shí)狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。

2.2列車維護(hù)網(wǎng)絡(luò)

在列車中每個(gè)TC車上設(shè)置有一個(gè)8口交換機(jī)，其中3個(gè)接口用于與鄰車的交換機(jī)相連，其他接口供用戶接入外部設(shè)備下載記錄，在MC車上設(shè)置一根貫穿的以太網(wǎng)線纜，用于連接鄰車的交換機(jī)。該維護(hù)網(wǎng)絡(luò)可供用戶在任意列車內(nèi)接入并下載記錄文件。

2.系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)

2.1 CCU主控冗余方案

系統(tǒng)中包含兩臺(tái)硬件、軟件完全相同的CCU，分別安裝在兩端司機(jī)室的中央控制機(jī)箱中，互為熱備冗余。

通常情況下，列車上電啟動(dòng)后撥碼較小的CCU優(yōu)先作為中控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理與運(yùn)行控制功能;撥碼較大的CCU作為備用CCU，僅執(zhí)行監(jiān)視功能。若主控CCU發(fā)生故障，則熱備CCU轉(zhuǎn)為狀態(tài)轉(zhuǎn)為主控，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)控制功能，從而確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 RIOM冗余方案

每輛車配置一個(gè)RIOM機(jī)箱，機(jī)箱中的電源板與網(wǎng)關(guān)板均采用冗余設(shè)計(jì)，并采用外接雙路電源，以保證在一路板卡故障時(shí)不影響機(jī)箱內(nèi)的IO板卡工作。兩塊冗余的網(wǎng)關(guān)板卡傳輸相同的數(shù)據(jù)，CCU采信主網(wǎng)關(guān)板卡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

2.3?? MVB線路冗余方案

為提高列車運(yùn)行的安全性和可靠性，MVB總線采用具有冗余結(jié)構(gòu)的A、B兩路通道，線路A和線路B都有獨(dú)立的總線接口和通信線纜。多功能車輛總線通過(guò)總線連接器或RIOM與各子系統(tǒng)連接，并執(zhí)行列車網(wǎng)絡(luò)控制功能。

2.4?? 數(shù)據(jù)冗余記錄方案

在兩端司機(jī)室安裝有軟硬件相同的數(shù)據(jù)記錄設(shè)備，同時(shí)按照相同規(guī)則記錄運(yùn)行和故障數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄儀內(nèi)部設(shè)置有獨(dú)立的存儲(chǔ)介質(zhì)，在斷電或其他板卡損壞的情況下，存儲(chǔ)介質(zhì)中的內(nèi)容不易丟失。

3.控制功能

列車管理系統(tǒng)能夠監(jiān)視車載主要設(shè)備的狀態(tài)，并在能夠通過(guò)人際交互界面實(shí)時(shí)顯示列車信息，如司機(jī)室激活端、列車運(yùn)行方向、列車速度、網(wǎng)壓、司控器指令等信息。

TCMS系統(tǒng)能夠根據(jù)硬線與網(wǎng)絡(luò)上采集到的信息對(duì)牽引系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)送控制指令。于此同時(shí)，TCMS還能夠?qū)照{(diào)系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、列車門(mén)控制單元進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度，并允許操作人員通過(guò)人際交互界面對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制。

4.記錄與故障診斷功能

列車故障診斷功能由位于DTC車的ERM單元完成。該診斷系統(tǒng)能夠通過(guò)多功能列車總線接收各子系統(tǒng)傳來(lái)的故障信息，完成故障信息的識(shí)別、記錄以及故障信息的統(tǒng)計(jì)功能。維護(hù)人員可以使用PTU設(shè)備下載運(yùn)行記錄與故障記錄，并使用專用解析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析于查詢。

4.總結(jié)

基于國(guó)內(nèi)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，本文為印度加爾各答地鐵設(shè)計(jì)了一種更具安全性與穩(wěn)定性的8編組列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。該套系統(tǒng)已通過(guò)一致性測(cè)試與通信接口測(cè)試，并已初步通過(guò)相關(guān)整車型式試驗(yàn)。在當(dāng)前軌道交通行業(yè)快速發(fā)展的今天，該設(shè)計(jì)方案為海外市場(chǎng)項(xiàng)目提供了更多的選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] 倪文波，王雪梅.高速列車網(wǎng)絡(luò)與控制技術(shù)[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版社，2010.