城市轨道车辆通信控制系统浅析论文

发布时间：2022-10-05 21:44 热度：

胡科

论文概述

城市轨道车辆通信控制系统是将列车的各个子系统及相关外部控制电路的信息进行读取、编码、通信传递、数据逻辑运算及输出控制的一个计算机网络系统。该系统对列车的供电状况、速度、列车运行模式等状态信息进行实时监控和识别，并根据读取到的列车驾驶人员发出的指令信息，对列车上各个子系统发出相关控制指令，使各子系统产生相应的调整控制。

列车通信控制系统结构

以某型号列车为例，列车采用由两个完全一样的单元车组对称编组而成，每个单元编组由1节拖车、2节动车构成。对应于列车编组结构，其列车通信控制（TCMS）系统与列车控制配置原则：

 对于有微机控制的子系统应尽量通过MVB接口与MVB车辆总线直接连接，用于传递控制、诊断及辅助信息。

 对于没有微机控制的子系统可通过SKS与MVB车辆总线相连接，传递I/O控制和状态信号。

MVB总线系统由MVB主干线和MVB车辆总线组成。车辆间的通讯由MVB主干线实现，位于同一节车上的设备之间的通信由MVB车辆总线实现。

列车通信控制系统部件

1.车辆控制单元

列车每单元车组就配备一台VCU，装配于拖车电子柜中。对整列车来讲，激活端的VCU则为主控单元。VCU属于SIBAS®32系列产品的一部分，为32位微处理器系统，是列车通信控制系统的核心部件。

VCU可实现功能有控制高速断路器、发出与联锁状态有关的牵引和制动信号、为所有与MVB相连的子系统提供主时钟、通过车辆总线传送运行条件和故障信息到人机界面、其他控制和监控功能如受电弓控制、门控制、PIS控制、照明控制等。

VCU整合了CCF (中央控制功能)和 TCF (牵引控制功能)功能。CCF主要实现串行数据通信管理（车辆总线）、控制功能（车辆、列车）、部件自动测试、诊断设备、存储故障功能。TCF提供一系列的保护和监视功能用于保护牵引系统和保证列车的安全运行：HSCB监视、过电压监视、低电压监视、线电流监视（RMS）、运行状态间转换的监视、能量平衡的监视、方向监视、温度监视、牵引监视、ICU MVB通讯的监视、测量速度监视、空转/滑行监视、轮径值监视等。

VCU的主要部件：

 中央处理器模块（CPU）

中央处理器（CPU）模块连接和管理MVB总线的A通道和B通道，结合相应的软件，实现支持过程数据以及信息数据和总线管理器的功能。可与PTU相连，使用各种TCMS系统软件。

 内存卡/以太网接口模块

内存卡/以太网接口模块是一种基于ARM9的处理器模块，可通过以太网实现与CPU 模块的通信，并附加提供512M CF卡，存储24小时监控纪录。FTP 服务器还可访问文件系统，并用作软件服务。

 变换器（电源模块）

变换器用于为SIBAS子机架提供电源。它的输入电压为直流DC14.4V≤UIN≤DC154V、最大输入电流约为5.0A,生成稳定的输出电压5V±1%、15V±1%、-15V±1%输出电压，输出电流为+5.3A、+0.7A、-0.7A由于该变换器具有电气隔离以及极性反转保护的特性，且具有良好的机械构造和耐振性，因此特别适合为电子系统在移动和静止状态下提供电源。

 风扇组件

风扇模块用于SIBAS32子机架的强制通风，它采用了可更换的模块设计，并加入了一个轴流式风扇。气流为90m3/h，无背压，风扇只能通过压力进行通风，始终将模块附在子机架底下。

2. 中继器REPEATER

MVB中继器用于连接两单元车之间的MVB主干线通讯。电源供给的额定值为110VDC，每根线的电流约为70mA，MVB的接口为9-针SUB-MIN-D，最小输入电压200mV,输出电源典型值为40mA动态电流。

3.SIBAS-KLIP站

SIBAS-KLIP站用于把控制系统分散，并收集以下信号：

 数字输入信号（DC110V），如控制指令或状态信号

 数字输出信号（DC110V），如接触器控制信号

 模拟输入和输出信号（0...10V DC，0...20mA，如果需要）

 模拟输入信号-Pt100温度测量

这些信号将通过MVB传到VCU进行处理。

列车通信控制系统传输方式

总线系统采用全冗余的总线连接方式，仅有一根MVB电缆故障将不会导致总线通讯故障。MVB主干线和MVB车辆总线通过MVB中继器相连以构成完整的列车网络控制系统，完成列车的各种控制功能。

为了达到列车控制系统的冗余要求，总线系统的方案提升了MVB系统的性能。两组相互独立布置的MVB电缆可充分保证列车控制系统的可靠性。每一组MVB电缆承载通道A或通道B。这样可以确保即使在某一个部件的两个接头完全断开的情况下也不会干扰MVB的通信。

MVB总线主要传输三种类型的数据

 过程数据：如司机指令、列车速度、电机电压和电流等。

过程数据是长度较短但比较紧迫的数据，它们传送时间必须是确定的，因而采用周期性传送。

 消息数据：如故障数据。

消息数据是偶然出现的、时限不太紧迫但长度较长的数据，通常采用事件驱动的偶发性传送。长的数据可以分包在不同周期中传送。

 监视数据：如用于设备状态检查、监视的数据。

监视数据是比较短的数据，有的需要周期性传送，有的采用偶发性传送。

司机显示器

司机显示器作为司机和列车之间的连接桥梁。它将通信数据以文字和图片的形式传递给司机。司机根据信息，进行相关操作，将控制信号发给列车。实现对列车的控制。