列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在低地板有軌電車(chē)中的應(yīng)用

張曉雨

摘要：在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中，對(duì)環(huán)保的重視在不斷的提升，低地板有軌電車(chē)的使用數(shù)量在不斷的增加，通過(guò)列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)能保證低地板有軌電車(chē)的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：列車(chē)網(wǎng)絡(luò);低地板有軌電車(chē);應(yīng)用

1.前言

100%低地板電車(chē)的優(yōu)點(diǎn)是成本低，并且節(jié)能。100%低地板有軌電車(chē)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為核心系統(tǒng)，適用于特殊環(huán)境下低地板有軌電車(chē)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，一個(gè)全面的監(jiān)視系統(tǒng)，可對(duì)牽引系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)，輔助系統(tǒng)，車(chē)門(mén)控制單元，空調(diào)控制單元以及廣播系統(tǒng)進(jìn)行全面的控制，對(duì)低地板有軌電車(chē)狀態(tài)監(jiān)視以及對(duì)其在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障進(jìn)行診斷。

2列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)功能

低地板有軌電車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)主要由兩個(gè)輔助功能，一個(gè)是駕駛輔助，另一個(gè)是維修輔助，通過(guò)這兩個(gè)系統(tǒng)能有效的幫助駕駛員對(duì)列車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的維護(hù)，通過(guò)有效的維護(hù)，減少列車(chē)的故障時(shí)間，提升列車(chē)的運(yùn)行效率。

2.1狀態(tài)顯示

需要清晰，準(zhǔn)確地查看列車(chē)，子系統(tǒng)和關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)。狀態(tài)顯示主要包括列車(chē)方向，牽引輔助狀態(tài)，制動(dòng)狀態(tài)，通風(fēng)狀態(tài)和門(mén)狀態(tài)。確保正確顯示每個(gè)重要設(shè)備的狀態(tài)，并盡可能準(zhǔn)確地反映該設(shè)備的實(shí)際操作狀態(tài)，以便駕駛員能夠采取適當(dāng)?shù)拇胧?，保證列車(chē)的運(yùn)行安全。

2.2故障顯示

故障指示包括故障診斷。這種類(lèi)型的故障診斷顯示在人機(jī)界面上，可幫助低地板電車(chē)司機(jī)識(shí)別故障。大可不必在最小的可更換單元中定義這種類(lèi)型的故障。主要目的是方便和指導(dǎo)駕駛員的操作和緊急程序，這很方便。駕駛員和調(diào)度員做出決定。在多因素故障的情況下，列車(chē)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)需要盡可能清楚地了解具體原因。例如，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)可以被打開(kāi)，并且可以清楚地指示駕駛員是否由于故障或人為因素而被打開(kāi)。

2.3人機(jī)界面要求

在人機(jī)界面中盡可能少的使用鮮亮的顏色，一般情況下，在圖標(biāo)選擇的過(guò)程中，盡量使用比較簡(jiǎn)潔的圖案，一般在人機(jī)界面設(shè)計(jì)的過(guò)程中都會(huì)有暗室的設(shè)計(jì)，并使用紅色，橙色和黃色來(lái)表示故障。如果沒(méi)有故障時(shí)，不使用醒目的顏色作為故障的顏色，并且不要通過(guò)顏色差遮擋駕駛員或操作員的視線。

2.4控制功能

通常情況下，低地板電車(chē)內(nèi)的空間比較緊湊，在列車(chē)設(shè)備安裝的過(guò)程中盡量選擇少的設(shè)備，通過(guò)列車(chē)的網(wǎng)絡(luò)控制，從而減少了布線和繼電器，就能減少列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的部分設(shè)備，在控制系統(tǒng)中，可以將部分控制開(kāi)關(guān)用智能觸摸屏進(jìn)行替代，這樣駕駛室內(nèi)的使用的按鈕就會(huì)減少，提升列車(chē)智能化控制水平，對(duì)于霧燈按鈕，照明開(kāi)關(guān)，雨刮器開(kāi)關(guān)，駕駛員車(chē)窗除霜按鈕，乘客艙空調(diào)設(shè)置按鈕等必要的按鈕，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以根據(jù)需要縮小按鈕，減少空間的使用。

在列車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中，在保證列車(chē)運(yùn)行安全的前提下，還對(duì)列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的故障，以及出現(xiàn)故障后的處理程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并且在實(shí)現(xiàn)基于故障安全原則的控制的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制。在列車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制的各種命令要確保列車(chē)的運(yùn)行安全，一旦在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障，必須對(duì)應(yīng)緊急處理的應(yīng)急程序和按鈕。

在低地板有軌電車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中，如果列車(chē)運(yùn)行的方向和控制系統(tǒng)傳遞的方向不一致或傳輸信號(hào)出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)有緊急信號(hào)來(lái)提示駕駛?cè)藛T，駕駛?cè)藛T必須對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)的判斷，保證列車(chē)能安全運(yùn)行。從而使駕駛員和維護(hù)人員有時(shí)間找到故障原因并盡快修理列車(chē)。列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)收集并診斷牽引制動(dòng)命令，并將其發(fā)送到牽引和制動(dòng)控制單元以執(zhí)行命令。當(dāng)列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)檢測(cè)到同時(shí)啟動(dòng)了牽引制動(dòng)命令時(shí)，它將自動(dòng)施加硬制動(dòng)來(lái)停止列車(chē)，并通知駕駛員安全停止是由錯(cuò)誤的牽引制動(dòng)命令引起的[1]。通常，當(dāng)駕駛員或維修人員按下拖把手柄時(shí)，將激活拖曳允許命令，并且拖曳轉(zhuǎn)換器執(zhí)行拖曳跳閘條件。在異常情況下，駕駛員或維修人員按下拖把手柄，而拖曳轉(zhuǎn)換器不執(zhí)行拖曳條件。這時(shí)，列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可以迅速將拖車(chē)許可證無(wú)效的具體原因（車(chē)門(mén)未鎖，制動(dòng)系統(tǒng)不工作等）通知駕駛員或維修人員。

3.系統(tǒng)性能

3.1冗余設(shè)計(jì)與故障運(yùn)行能力

為確保在發(fā)生故障的情況下提高后續(xù)列車(chē)的可靠性，列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)采用各種措施來(lái)避免發(fā)生故障的列車(chē)停止。主要包括：

3.1.1列車(chē)主要使用以太網(wǎng)通信方法與所有子系統(tǒng)進(jìn)行通信。列車(chē)控制模塊EGWM-L，牽引力，制動(dòng)系統(tǒng)，黑匣子，G300IO底盤(pán)等主要設(shè)備同時(shí)形成MVB網(wǎng)絡(luò)。如果以太網(wǎng)通信出現(xiàn)問(wèn)題，則將MVB網(wǎng)絡(luò)用作備用控件，以說(shuō)明列車(chē)在使用過(guò)程中的可靠性和可用性。

3.1.2列車(chē)以太網(wǎng)骨干網(wǎng)使用交換機(jī)形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)連接

列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中子系統(tǒng)故障不會(huì)影響其他系統(tǒng)。本地開(kāi)關(guān)的故障不會(huì)影響其他車(chē)輛上設(shè)備的正常運(yùn)行，也不會(huì)影響列車(chē)，從而大大提高了列車(chē)的利用率。

3.1.3列車(chē)MVB總線使用雙通道冗余，如果一條通信線路運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障，它可以將自動(dòng)切換到另一條通信線路。

3.1.4EGWM-L熱備用冗余：在正常情況下，兩個(gè)EGWM-L通過(guò)基礎(chǔ)協(xié)議芯片爭(zhēng)用機(jī)制，一個(gè)EGWM-L作為總線管理主設(shè)備，另一個(gè)EGWM-L備份。自動(dòng)選擇L作為備用主機(jī)。如果L發(fā)生故障，則備用EGWM-L接管為主EGWM-L，并執(zhí)行所有總線管理和控制功能。

3.1.5列車(chē)事件記錄模塊EDRM-L采用雙模塊熱備冗余。兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)記錄相同的數(shù)據(jù)。一個(gè)人的故障不會(huì)影響列車(chē)的關(guān)鍵信號(hào)和故障記錄。這樣可以改善故障冗余并有助于維護(hù)。故障分析提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

3.1.6 HMI發(fā)生故障時(shí)，駕駛員可以通過(guò)另一個(gè)HMI監(jiān)視列車(chē)，這不會(huì)影響列車(chē)的運(yùn)行并提高列車(chē)的可用性。

3.1.7列車(chē)硬線充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的備用。

3.2故障診斷及顯示

車(chē)載故障診斷是列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的重要功能，也是列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)高可靠性的重要組成部分。這樣就完成了各種車(chē)輛部件的故障數(shù)據(jù)的收集、分析、存儲(chǔ)和顯示。故障信息通過(guò)顯示屏顯示在駕駛員平臺(tái)上，并通過(guò)維護(hù)工具上傳到地面維護(hù)和服務(wù)系統(tǒng)，以進(jìn)行長(zhǎng)期存儲(chǔ)和詳細(xì)的地面分析[2]。列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)診斷程序可幫助駕駛員和維護(hù)人員進(jìn)行工作。如果發(fā)生故障，它可以幫助駕駛員采取適當(dāng)?shù)拇胧?，并使維護(hù)人員更容易發(fā)現(xiàn)并解決故障。如果列車(chē)發(fā)生故障，它將以純文本消息的形式顯示在顯示屏的駕駛員處。每個(gè)明文消息都分配有一個(gè)故障代碼，并根據(jù)不同的故障類(lèi)別執(zhí)行故障評(píng)估。故障類(lèi)別和純文本信息顯示在顯示界面上。此外，駕駛員還可以從顯示屏上獲得必要的操作說(shuō)明。

3.3列車(chē)控制功能

列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的主要功能之一是通過(guò)整合車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)和每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)控制車(chē)輛。列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯處理，并輸出相關(guān)的控制命令。列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可以提供諸如牽引制動(dòng)控制，制動(dòng)管理和輔助負(fù)載管理等功能。以制動(dòng)系統(tǒng)管理為例，列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)根據(jù)來(lái)自駕駛室的操作說(shuō)明，協(xié)調(diào)電制動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)，以在各種制動(dòng)條件下完成列車(chē)的制動(dòng)。尤其是在空氣制動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的混合階段，列車(chē)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過(guò)分配和管理總制動(dòng)力，提高制動(dòng)效率和改進(jìn)基本制動(dòng)系統(tǒng)，減少了電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)之間的信息交互時(shí)間。避免車(chē)輪制動(dòng)磨損。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前低地板電車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中，通過(guò)列車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)能確保列車(chē)的穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)能發(fā)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中存在的問(wèn)題，保證列車(chē)運(yùn)行的安全。

參考文獻(xiàn)

[1]苗彥英.低地板有軌電車(chē)車(chē)輛技術(shù)特征[J].城市交通，2019（4）：39-43.

[2]朱琴躍.列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性理論與方法研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，2018