1、城市轨道交通车辆列车通信控制系统 列车通信控制系统列车通信控制系统是对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的监控和识别，并根据读取到的列车司机发出的指令信息，对列车上的各个子系统发出相关控制指令，进而使各子系统产生相应的调整，以符合设定的功能要求，从而实现对列车的有效控制。1 列车通信控制系统的组成列车通信控制系统主要组成。列车控制模块（VCMe）事件记录仪（ethernet data record module，EDRM）中继器（repeater，REP）输入
2、输出（I/O）模块HMI1 列车通信控制系统的组成1.VCMeVCMe（见图5-1）是列车通信控制系统的核心，通过MVB与其他设备通信，主要完成网络的逻辑控制和网络协议的转换功能。1 列车通信控制系统的组成（1）车辆级过程控制。（2）通信管理。（3）显示控制。（4）故障诊断。1 列车通信控制系统的组成2.EDRMEDRM（见图5-2）通过MVB与其他设备通信。EDRM的主要功能是数据的记录与存储。EDRM正常工作时，被记录的数据暂存在EDRM的系统缓存中；当EDRM断电或者系统缓存写满时，被记录的数据以二进制文本文件的格式存储到EDRM的Flash中。1 列车通信控制系统的组成3.REPREP
3、采用电气隔离方式实现数据信号的放大、重新发送或转发，以扩大网络传输的距离。每列车装有8个A通道中继器REPA（MVB总线A路中继器）和8个B通道中继器REPB（MVB总线B路中继器）。REP的安装情况为：1、8车无REP，2、7车每车4个REP，3、4、5、6车每车2个REP。4.I/O模块I/O模块用于监控和采集车辆硬线线路的电平信号，将其转化为可网络传输的数字量信号，并进行诊断和处理。I/O模块还可以通过输出电平信号实现导通回路或吸合继电器等功能。I/O模块用于将控制系统分散，并收集以下信号：数字输入信号（DC 110 V），如控制指令或状态信号；数字输出信号（DC 110 V），如接触器
4、控制信号；模拟输入和输出信号（电流信号），如速度信号、网压信号。1 列车通信控制系统的组成AXMe为模拟量输入/输出模块（见图5-3），用于采集电压、电流值，驱动速度表、电压表等。DIMe为数字量输入模块（见图5-4），用于采集硬线线路的电平信号。1 列车通信控制系统的组成DXMe为数字量输入/输出模块（见图5-5），用于采集硬线线路的电平信号和输出电平信号。DXMe可以实现数字量信号的采集输入和控制输出。1 列车通信控制系统的组成DXMe的具体功能如下：DXMe（1）输入信号采集。（2）控制信号输出。（3）设备地址输入。1 列车通信控制系统的组成5.HMIHMI安装在列车司机室内，由控制单元
5、和显示单元（见图5-6）组成。HMI的组成方式有整体式和分布式两种。整体式HMI，即控制单元和显示单元集成一体，安装在司机操纵台上。分布式HMI，即控制单元和显示单元分散安装，控制单元一般安装在司机室的设备柜内，显示单元安装在司机操纵台上。1 列车通信控制系统的组成HMI通过MVB与其他设备通信。司机可以通过显示屏掌握列车运行状态（如列车速度、故障状态等），维修人员可以通过维修界面对列车运行数据进行检查和分析。HMI是TCMS的显示终端设备，是司机和维护人员操作机车的窗口，其具备如下功能：信息显示。参数设定。功能测试。0102031 列车通信控制系统的组成6.无线以太网无线以太网使得维护、调试
6、人员可以通过无线连接的方式访问车辆上的以太网挂网设备，并可进行设备状态监控和故障数据下载。此外，烟温探测系统、安防系统和走行部检测系统均需通过以太网和VCM实现数据交互功能。同时，车辆配置一台车载4G设备，当车辆发生严重故障时，车载设备能将车辆状态及时传送给地面服务器。无线以太网的主要设备是以太网交换机。以太网交换机具有以下功能：程序更新数据监控设备维护0102032 列车通信控制系统的配置以深圳城市轨道交通11号线为例，对列车通信控制系统的配置进行简要说明。其车辆配置为-A1*B1*C1=D1*D2=C2*B2*A2-，由3个单元8节车辆编组而成。列车控制网络采用列车级MVB网与车辆级MVB
7、网相结合的双层MVB主干网络，且两级MVB网均为双通道冗余网。MVB网是为轨道车辆专门开发的专用网络，是快速的过程控制总线，具有通信速率高、实时性好等特点，在国内外轨道交通车辆上应用广泛。主要微机控制系统均接入车辆级MVB网中，VCMe作为网络的总线管理者和控制核心，负责整车网络的协议管理、端口分配和功能实现。2 列车通信控制系统的配置列车通信控制系统的配置原则如下：（1）对于由微机控制的子系统，应尽量通过MVB接口与车辆级MVB网直接连接，以实现控制、诊断及辅助信息的传递。（2）对于不由微机控制的子系统，可以通过I/O模块与车辆级MVB网相连接，以实现I/O控制和状态信号的传递。列车控制网络
8、的网络架构按其层次结构可分为列车级和车辆级两级网络，两级网络均由冗余的MVB构成。为保证列车网络控制系统的高安全性和高可靠性，MVB冗余的两路通道分别通过两个总线连接器连接到设备的两个连接器插座上，以防止MVB连接器松脱所导致的网络通信中断。2 列车通信控制系统的配置如图5-7所示，每个Tc车各设一个VCMe，其中一个为主设备，另一个为从设备，主设备负责管理整个网络，并与各子系统通过MVB接口实现总线通信。当主设备发生故障时，从设备自动接替主设备工作，成为新的主设备，对网络进行管理。两个REP互为冗余，其中一个工作，另一个作为热备。工作的REP可对信号进行中继传输，并电气隔离两级网络。EDRM
9、通过MVB接口与各子系统通信，实现各子系统相关数据记录和故障诊断功能；通过以太网接口与信号系统通信，将车载数据发送给信号系统，以实现车载数据无线上传功能。HMI通过MVB接口与各子系统通信，实现各子系统的相关显示功能。2 列车通信控制系统的配置2 列车通信控制系统的配置列车网络控制系统连接所有的微机控制单元，用以传递控制和监控信息。直接通过MVB接口连接到列车网络控制系统上的子系统设备包括SIV、中央空调系统（heating ventilation and air condition，HVAC）、DCU、PIS、EDCU、ATO、电子制动控制单元（electronic brake contro
10、l unit，EBCU）等，它们通过广播控制单元（RS422接口）间接地与列车网络控制系统进行通信。对于不能通过列车网络控制系统直接接口的外围设备，可以通过I/O模块与列车控制网络相连接，I/O模块将模拟量/数字量的电信号转换成网络信号，从而实现列车网络控制系统对外围设备的控制、监视与记录功能。维护信息网络通过以太网交换机组成列车局域网，为连接到局域网上的中央控制单元、HMI、EDRM提供一致的维护介质。通过以太网交换机的服务接口连接到列车维护信息网络，可实现与连接到本地以太网接口完全相同的功能。3 列车通信控制系统的工作原理1.列车通信控制系统的传输方式由于列车通信控制系统采用全冗余的总线连
11、接方式，因此仅有一根MVB电缆故障不会导致总线通信故障。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，这样即使某一个部件的两个接头完全断开，也不会干扰MVB的通信。如果MVB的某个节点通信完全中断，那么该节点与其他部件的通信也会中断，但基于并行设计的其余部件的通信会正常工作。与以前的MVB设计相比，新设计的单个插头接有两根MVB电缆，第二根MVB电缆能够取代列车控制系统的硬连线。因此，即使在两根电缆的两个通道全部中断的极端情况下，列车依旧能够运行。这是因为每个车辆都有一个转发器，它能够从MVB总线上断开故障车辆，使其他零部件之间的通信不会受到影响，保证列车仍能在限制很少的情况下继续运行。转发器自身具有冗余设计，即使一个VCMe失效，另一个VCMe也会接替其操作。3 列车通信控制系统的工作原理2.列车通信控制系统的接口（1）MVB接口。（2）RS485串行接口。（3）I/O数字接口。3 列车通信控制系统的工作原理3.列车通信控制系统传输的数据分类（1）过程数据。（2）消息数据。（3）监视数据。谢谢观看
