地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)簡介

劉冬健 史志永

摘 要：隨著城市化的進(jìn)程不斷加快，相關(guān)的城市交通建設(shè)也逐漸從路面和地下兩方面入手，并且交通建設(shè)的科學(xué)性也在不斷提升。基于此，本文針對地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件設(shè)施進(jìn)行分析，并通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)、主控冗余設(shè)計(jì)、線路冗余設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)以及故障診斷設(shè)計(jì)等方面的了解，為研究地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)提供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)；軌道交通；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

我國的地鐵系統(tǒng)發(fā)展較為迅速，目前在多個城市已經(jīng)構(gòu)建出較為完善的地鐵線路網(wǎng)，同時在地鐵建設(shè)當(dāng)中所使用到的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也在逐漸增加其科學(xué)技術(shù)含量。地鐵的裝備制造相關(guān)行業(yè)為地鐵的建設(shè)提供了設(shè)備基礎(chǔ)和控制軟件基礎(chǔ)，成為列車各項(xiàng)指令傳達(dá)以及執(zhí)行的前提。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)作為地鐵系統(tǒng)的核心技術(shù)，對于地鐵建設(shè)具有至關(guān)重要的意義。

1 地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件

以地鐵MVB網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)為例，其中所應(yīng)用到的硬件包含有中央控制單元（CCU）、模擬輸入輸出機(jī)箱1型和模擬輸入輸出機(jī)箱2型以及顯示屏。在其中，CCU和ERM共同構(gòu)成了中央控制單元，負(fù)責(zé)的主要工作為分析地鐵總線上的車輛數(shù)據(jù)信息，以及針對信息開展管理和校驗(yàn)工作，并且提供便攜式的測試接口。

顯示屏主要的工呢過是針對存儲的各項(xiàng)信息進(jìn)行顯示，并且提供實(shí)時的信息動態(tài)，比如車輛的運(yùn)行狀態(tài)、車輛遇到的故障類型以及處理狀況。顯示屏還要針對一些數(shù)據(jù)開展存儲，司機(jī)進(jìn)行車輛的狀態(tài)了解就是利用顯示屏進(jìn)行的。1型和2型的模擬輸入輸出機(jī)箱又被稱為RIOM箱，這二者的區(qū)別在于內(nèi)部的板卡配置，同類型的板卡硬件是相同的。

2 地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲档檬抢脗鬏斀橘|(zhì)互連設(shè)備進(jìn)行的物理布局，在網(wǎng)絡(luò)通信方面應(yīng)用較為廣泛。地鐵的車輛網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)當(dāng)中，包含的子系統(tǒng)分別有：列車控制器、制動控制其、牽引控制器、門控制器等多個，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)當(dāng)中，主要是節(jié)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)、鏈路以及通路這四個方面構(gòu)成。在目前的地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)，中繼器、中央控制單元以及事件記錄儀是列車網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的系統(tǒng)設(shè)備，其他設(shè)備是子系統(tǒng)的控制設(shè)備。列車的整體網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)當(dāng)中，為了提升可靠性，在每節(jié)車廂分別配置控制設(shè)備。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征是影響地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接機(jī)制的一個因素，公共的交通網(wǎng)絡(luò)有三類系統(tǒng)要素，分別為站點(diǎn)、線路以及換乘站點(diǎn)，這三種要素的連接機(jī)制成為影響軌道交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案合理性的要因素。

2.2 主控冗余設(shè)計(jì)

地鐵的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)當(dāng)中，主控冗余設(shè)計(jì)需要利用到CCU，如果在主控的CCU當(dāng)中出現(xiàn)了故障，那么就需要熱備CCU能夠盡快代替主控的CCU的功能，保障整體線路運(yùn)行的穩(wěn)定?？偩€的管理功能需要得到保證，促使MVB的總線通信可以可靠運(yùn)行。[1]總線主指的是已經(jīng)完成總線數(shù)據(jù)配置的總線管理器，在相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范當(dāng)中，把總線主的狀態(tài)進(jìn)行了規(guī)定。

主控冗余設(shè)計(jì)當(dāng)中，總線管理器在運(yùn)行之前，必須要保障主設(shè)備檢索其他總線管理器時，可以確保總線設(shè)備狀態(tài)，并且當(dāng)線管理器恢復(fù)到了未配置狀態(tài)時，此時的條件為總線管理器在成為主設(shè)備的過程當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了達(dá)到四次的索引修改次數(shù)，但仍未成功成為主設(shè)備。一個巡回在結(jié)束之后，設(shè)備會進(jìn)入下一個狀態(tài)，該狀態(tài)為“尋找下一個”，如果被接受，則進(jìn)入“備用主設(shè)備”的狀態(tài)，如果沒有被接受，將產(chǎn)生錯誤報(bào)告。

2.3 線路冗余設(shè)計(jì)

線路冗余的原理是建立在MVB線纜雙絞線、兩回路數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)之上的，將其分別劃分為線路A和B，如果在設(shè)備相同的數(shù)據(jù)發(fā)送工作中，同時經(jīng)過線路A以及B，那么設(shè)備只會從中選擇其一，被選擇的傳輸線叫做信任線，另一條進(jìn)行監(jiān)視工作的線路叫做監(jiān)視線。兩條線路之間的關(guān)系為相互獨(dú)立，不開展交互傳輸工作。在MVB網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，任何一個部位的兩條線路開戰(zhàn)信號測試工作，所得到的時間差都被稱為信號時滯，并且MVB設(shè)備自身在滿足線路冗余功能的條件之下，還可以在兩條線路上同時開展數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，盡量降低在兩條線路當(dāng)中存在的信號時滯。實(shí)現(xiàn)MVB的線路冗余設(shè)計(jì)，需要保證擁有兩個MVB接口，分別作為進(jìn)口和出口。

2.4 數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)

地鐵車輛的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)當(dāng)中，數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)的合理性以及延時特性等，都會影響到整體控制系統(tǒng)工作的質(zhì)量。在進(jìn)行MVB的地址設(shè)計(jì)工作時，針對不同的設(shè)備需要開展地址的配置。在主設(shè)備和從設(shè)備之間，通信形式的區(qū)別可以分為過程控制變量以及監(jiān)視變量這兩種類型，同時用戶在通信時，所采用的變量是過程控制變量以及消息變量。數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)幫實(shí)現(xiàn)列車的速度計(jì)算以及空壓機(jī)、空調(diào)啟動的管理工作，這些都建立在一定的數(shù)據(jù)邏輯基礎(chǔ)之上，并且影響到地鐵的運(yùn)作。

2.5 故障診斷設(shè)計(jì)

地鐵控制網(wǎng)絡(luò)的故障診斷設(shè)計(jì)工作需要顯示屏和數(shù)據(jù)記錄儀二者共同完成，其中數(shù)據(jù)記錄儀發(fā)回的主要作用就是進(jìn)行故障的記錄以及故障環(huán)境的信息儲備，記錄相關(guān)信息有助于后期的故障診斷以及解決。在行車過程中，故障產(chǎn)生時數(shù)據(jù)記錄儀第一時間開展信息識別，并且把識別到的信息內(nèi)容傳送到顯示屏當(dāng)中，幫助司機(jī)了解故障類型。故障根據(jù)不同的影響后果分為多種級別，用顏色表示，故障信息當(dāng)中，必須要詳細(xì)闡釋的內(nèi)容包含了故障時間、車號、位置以及代碼等。根據(jù)記錄儀的信息開展數(shù)據(jù)診斷分析工作，利用以太網(wǎng)傳送到編寫測試設(shè)備當(dāng)中，幫助控制管理中心針對不同問題分別采取合理措施，降低由于損失帶來的影響，保障列車當(dāng)中的人員安全以及財(cái)產(chǎn)安全。

3 結(jié)論

綜上來看，在地鐵的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程當(dāng)中，不同環(huán)節(jié)和部分的科學(xué)含量以及使用效率都影響到整體系統(tǒng)的質(zhì)量，同時關(guān)鍵技術(shù)的掌握也代表著一個國家和地區(qū)交通事業(yè)發(fā)展的水平。在我國的地鐵建設(shè)當(dāng)中，不斷研發(fā)具有高新技術(shù)的地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是應(yīng)對城市化進(jìn)程加快和交通運(yùn)輸壓力增大的重要工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯向陽.地鐵車輛TCMS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)離線故障原因分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2017（10）：131-132.