廠修車輛國產(chǎn)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)適用性研究

畢素楠 王 凱 王明正 穆曉彤 夏天童

（1.北京地鐵車輛裝備有限公司，北京 100079；2.北京航空航天大學(xué)，北京 100191；3.深圳市北航檢測有限公司，深圳 518052）

早期的地鐵采用硬線方式進(jìn)行列車控制和信息傳輸，具有列車網(wǎng)絡(luò)帶寬低和傳輸數(shù)據(jù)量小的特點(diǎn)?，F(xiàn)在地鐵列車大多采用列車網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行列車控制、監(jiān)視以及診斷信息的傳輸[1]。以北京地鐵10號線廠修車輛項(xiàng)目國產(chǎn)化網(wǎng)絡(luò)改造為例，介紹網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)國產(chǎn)化換型的相關(guān)方案，并歸納分析國產(chǎn)化過程中遇到的技術(shù)難點(diǎn)及實(shí)際問題，以期為后續(xù)項(xiàng)目的實(shí)施提供參考。

自2010年開始，國內(nèi)大部分列車控制和管理系統(tǒng)（Train Control and Management System，TCMS）引進(jìn)了歐洲的自動控制方法，基于程控軟件實(shí)現(xiàn)監(jiān)測、預(yù)警和程控功能，同時(shí)將硬線電壓信號作為Plan B。目前，城市軌道交通車輛的技術(shù)演進(jìn)方向趨向于采用多功能車輛總線（Multifunction Vehicle Bus，MVB）。隨著國產(chǎn)化率要求的日益提升，國內(nèi)各地鐵單位將全面采用更安全（信息安全）的國產(chǎn)化TCMS。

1 原車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)簡介

1.1 系統(tǒng)拓?fù)?/h3>

北京地鐵10號線列車采用日本進(jìn)口網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，6輛編組/列，列車總線為PROFIBUS，傳送速度為1.5 Mb·s-1，車輛總線為RS-485形式。

1.2 系統(tǒng)功能

列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有監(jiān)控顯示功能、故障檢測和記錄功能、車輛出庫監(jiān)測功能、當(dāng)前站自動顯示功能、累計(jì)數(shù)據(jù)記錄功能、乘車率記錄顯示功能、列車運(yùn)行信息記錄功能、讀出器讀取功能以及對車上設(shè)備進(jìn)行測試和診斷功能。列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要功能設(shè)備包括中央傳送裝置單元、IO/IF單元以及監(jiān)控顯示器與顯示控制器。

2 國產(chǎn)化列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

國產(chǎn)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能創(chuàng)新主要包括以下7點(diǎn)。

（1）采用A/B路雙冗余多功能車輛總線，從而提升 RAMS——Reliability（可靠性）、Availability（可用性）、Maintainability（可維修性）和 Safety（安全性）。

（2）優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制功能。

（3）增加全數(shù)據(jù)采集和硬線信號采集模塊，便于后續(xù)分析車輛狀態(tài)。

（4）預(yù)留無線通信接口，方便車地通信。

（5）擴(kuò)充MVB總線傳輸信息容量。

（6）統(tǒng)一車載子系統(tǒng)間協(xié)議。

（7）性價(jià)比高，可維護(hù)性強(qiáng)。

國產(chǎn)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。列車總線與車輛總線均采用MVB總線，總線采用冗余設(shè)計(jì)，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃訹2]。列車通信網(wǎng)絡(luò)通過MVB接口與各子系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)對各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的控制、監(jiān)視及自動診斷等功能。對于無法提供MVB接口的子系統(tǒng)設(shè)備，可通過RS-485轉(zhuǎn)MVB模塊，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)接入MVB總線網(wǎng)絡(luò)[3]。

圖2 北京地鐵10號線廠修車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)?/p>

3 廠修前后網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能缺陷優(yōu)化

對車輛原有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能缺陷進(jìn)行優(yōu)化，具體如表1所示。

表1 信號模式下保持制動施加優(yōu)化

圖1 北京地鐵10號線原車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)?/p>

4 國產(chǎn)化過程中出現(xiàn)的難題及解決措施

4.1 國產(chǎn)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在替換過程中出現(xiàn)的難題

在實(shí)施國產(chǎn)化替代過程中，只替換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，不更換原廠牽引、制動、空調(diào)、廣播以及車門系統(tǒng)，原系統(tǒng)協(xié)議內(nèi)容和格式出現(xiàn)了與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無法匹配的情況，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不穩(wěn)定。

4.2 解決措施

一方面，盡量收集原車技術(shù)資料，采用設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會的形式在廠修階段對接口協(xié)議，包括對格式和內(nèi)容進(jìn)行確認(rèn)；另一方面，協(xié)調(diào)各供貨商完成地面的接口測試，盡早發(fā)現(xiàn)問題并制定解決方案[4-5]。

5 結(jié)語

通過該項(xiàng)目的實(shí)施和其他項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)國產(chǎn)化經(jīng)驗(yàn)，在廠修車輛上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)國產(chǎn)化具有可實(shí)施性。利用MVB網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)勢，可以更好地為用戶提供故障采集、診斷等信息，便于迅速排查故障，為后續(xù)運(yùn)營服務(wù)帶來便利。在廠修車輛上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)國產(chǎn)化也可以優(yōu)化系統(tǒng)，降低原車大修的成本與費(fèi)用。此外，國產(chǎn)化響應(yīng)速度快，可以根據(jù)需求進(jìn)行功能定制。國產(chǎn)化后的硬件設(shè)備相比之前更加穩(wěn)定，故障率低，且可以彌補(bǔ)原車存在的遺留問題，優(yōu)化廠修車的性能。通過多個(gè)廠修項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)國產(chǎn)化的順利實(shí)施，可見基于MVB總線的廠修車輛國產(chǎn)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備可執(zhí)行性和普適性。