列車網絡控制系統在低地板有軌電車中的應用

■ 夏益韜 湯恒舟 陳美霞

夏益韜：南車南京浦鎮車輛有限公司智能產品研發部，工程師，江蘇 南京，210031

湯恒舟：南車南京浦鎮車輛有限公司智能產品研發部，教授級高級工程師，江蘇 南京，210031

陳美霞：南車南京浦鎮車輛有限公司智能產品研發部，高級工程師，江蘇 南京，210031

低地板有軌電車因具有上下車方便、站臺低、曲線半徑小及環保等優勢受到關注。目前我國低地板有軌電車需求量不斷增加，作為核心部分之一的列車網絡控制系統的發展及國產化同樣受到關注。國產化低地板有軌電車的列車網絡控制系統應具有實時監測車輛及子系統狀態、故障分析診斷及控制等功能。

1 列車網絡控制系統

低地板電車配置較為靈活，可采用三模塊、五模塊及七模塊編組，動力單元及其他控制設備分布在其中，因此列車網絡控制系統采用分布式現場總線（采用CAN總線、MVB總線或以太網總線）技術，整條列車總線貫穿車輛，所有子系統通過串行接口（如牽引、輔助、制動、門、空調、乘客信息）或I/O接口（如繼電器、接觸器、斷路器）接入列車總線，以便與車輛控制單元交換信息。車輛控制單元將對所有信息進行分析診斷，用于人機界面的顯示、故障分析并進行功能控制。列車網絡控制系統架構見圖1。

圖1 列車網絡控制系統（五模塊、MVB總線）架構

2 列車網絡控制系統功能

低地板有軌電車列車網絡控制系統具有駕駛輔助功能及維護輔助功能（見圖2），主要幫助司機駕駛及維護人員的維護，盡可能減少車輛停運維護時間，提高車輛利用率。

2.1 駕駛輔助功能

2.1.1 狀態顯示

應清晰精確顯示列車、子系統及重要設備的狀態，狀態顯示主要包括列車方向、牽引輔助狀態、制動狀態、空調狀態及車門狀態等。確保能夠精確顯示每一個重要設備的狀態，盡可能地真實反映設備的實際運行情況，以便引導司機進行相應的處理。

2.1.2 故障顯示

故障顯示包含故障診斷，此類故障診斷顯示在人機界面上，幫助低地板電車司機定位故障，此類故障不需要定義到最小可更換單元，主要目的是提示和指導司機操作及應急處理，方便司機及調度人員進行決策。針對多因素故障，列車網絡控制系統應盡可能地明確具體原因，如隔離開關打開，能夠明確示意司機是故障導致的隔離開關打開還是人為因素打開等。

2.1.3 人機界面要求

盡可能少用色彩并能示意明確，使用藍色系作為人機界面的主色，同時使用形象簡潔的圖標顯示。在設計人機界面時，考慮采用暗艙設計原則，故障時使用紅色、橙色、黃色進行提示；無故障時不使用過于醒目的顏色擾亂司機或操作者的視線。

2.1.4 控制功能

由于低地板有軌電車的設備安裝空間有限，因此列車網絡控制系統參與列車控制，以便減少硬線、繼電器，同時可以通過觸摸屏替代指令控制按鈕等，使司機室設計更智能化。人機界面可設置升降受電弓按鈕、霧燈按鈕、照明開關、刮雨器開關、司機窗戶除霜按鈕、客室空調設置按鈕及乘客信息設置按鈕等。

列車網絡控制系統的控制功能不僅實現控制邏輯的軟件化，同時還針對各種異常、故障進行設計，依據故障導向安全原則，確保列車網絡控制系統的控制功能，在實現控制的同時還能夠全力確保列車的安全運行及相關人員的生命安全。低地板有軌電車的控制功能主要包括操作指令控制、牽引制動控制、空調控制等。

當低地板有軌電車列車網絡控制系統的控制功能中斷（失效）或預估操作目的與實際執行目的不一致時，能提示司機具體的失效原因。列車網絡控制系統監視控制輸出，以便確認指令是否有效執行，從而縮短司機或維護人員查找故障原因的時間，盡快修復列車。2個控制功能示意見圖3。圖3（a）中，列車網絡控制系統采集牽引制動指令并診斷發送給牽引控制單元及制動控制單元執行指令，當列車網絡控制系統檢測到牽引制動指令同時激活時，自動施加快速制動將列車停下，并通知司機是由于牽引制動指令錯誤導致的安全停車。圖3（b）中正常時司機或維護人員推動牽引手柄，牽引允許指令激活，牽引變流器執行牽引工況。異常時司機或維護人員推動牽引手柄，牽引變流器不執行牽引工況，此時列車網絡控制系統能及時通知司機或維護人員牽引允許未激活的具體原因（如門未鎖閉、制動未緩解或旁路開關未打開等）。

圖2 列車網絡控制系統功能

2.2 維護輔助功能

2.2.1 故障記錄

故障記錄中的故障診斷應清晰詳細，維護人員可通過維護電腦查看具體故障（一般可以診斷到最小可更換單元），同時包括故障數據的環境數據，以便維護人員能夠快速找到故障點。維護電腦具有專家知識系統，幫助維護人員快速定位識別故障。

2.2.2 事件記錄

事件記錄儀采用實時連續記錄，在一般情況下可不下載，但當出現重大問題或重大事故時可查看事故之前及之后部分時間列車的狀態，用于仲裁確認事件。事件記錄儀主要記錄時間、列車速度、駕駛模式、手柄位置、運行區間、重要旁路開關、重大操作及重要設備狀態等信息。

圖3 控制功能示意

2.2.3 維護提示

低地板有軌電車列車網絡控制系統還具備預防性維護提示功能，主要包括里程維護提示、時間維護提示、砂箱砂位提示及輪緣潤滑液位提示等，以便維護人員及時進行列車維護，確保列車性能。

3 結束語

列車網絡控制系統在低地板有軌電車中的應用有效減少了設備安裝及布線施工，并能確保列車的可靠性與安全性，同時列車網絡控制系統的應用能方便司機和維護人員查看列車及子系統運行狀態，幫助司機和維護人員快速分析處理故障，有效輔助維護人員對列車維護等。隨著列車網絡控制系統不斷地深入應用，低地板有軌電車將會更加數字化、信息化和智能化。

[1]苗彥英. 低地板有軌電車車輛技術特征[J]. 城市交通，2013(4)：39-43.

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