某型地鐵列車控制及監(jiān)視系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及調(diào)試方法

杜朋潔+董利芳+張闖+穆俊斌

摘要：列車控制及監(jiān)視系統(tǒng)（TCMS）作為城軌列車的“大腦”，是整個(gè)列車的核心系統(tǒng)，它控制列車牽引、制動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)及各個(gè)聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)的功能，監(jiān)視相關(guān)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)并對(duì)相應(yīng)故障做出診斷。文章介紹了某型地鐵列車TCMS的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，闡述了TCMS在實(shí)車上的調(diào)試方法。

關(guān)鍵詞：TCMS；地鐵列車；控制及監(jiān)視系統(tǒng)；核心系統(tǒng)；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；調(diào)試方法 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U231 文章編號(hào)：1009-2374（2016）36-0121-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.060

1 概述

目前，我國城軌列車正朝著自動(dòng)化、節(jié)能化、舒適化的方向發(fā)展，為滿足這些需求，TCMS的可靠性發(fā)揮著重要的作用。TCMS是一種分布式的控制系統(tǒng)，它將分布于列車的智能模塊連成一個(gè)列車網(wǎng)絡(luò)，通過信息的傳輸、記錄、診斷，實(shí)現(xiàn)控制并監(jiān)視整個(gè)列車狀態(tài)。為提高TCMS的可靠性，合理的TCMS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及調(diào)試方法尤為重要。

2 列車總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.1 編組方式

此型地鐵列車為六輛編組，2/3動(dòng)力配置。編組形式為：-Tc+Mp+M*M+Mp+Tc-（Tc：帶司機(jī)室拖車，Mp：帶受電弓動(dòng)車，M：不帶受電弓動(dòng)車，-：全自動(dòng)車鉤，*：半自動(dòng)車鉤，+：半永久牽引桿）。

2.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

此型地鐵的TCMS采用分布式總線網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，劃分為兩級(jí)：列車控制級(jí)及車輛控制級(jí)。列車控制級(jí)總線和車輛控制級(jí)總線均采用EMD電氣中距離介質(zhì)的多功能車輛總線（MVB）。MVB在物理層上采用兩對(duì)冗余的雙絞線總線結(jié)構(gòu)，通過總線連接器實(shí)現(xiàn)列車各智能子系統(tǒng)與列車中央控制單元（VCU）之間的數(shù)據(jù)通信。為防止反射及干擾，避免通訊故障，MVB在總線的每一端都設(shè)有終端電阻（120Ω）。具體的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1中各英文縮寫的具體含義見表1。

2.3 TCMS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的典型特征及優(yōu)勢(shì)

2.3.1 每輛車分別配置兩個(gè)REP，且兩個(gè)REP為熱備冗余，MVB線的LineA和LineB分別和兩個(gè)REP連接，能夠保證單個(gè)中繼器故障情況下列車功能不降級(jí)。

2.3.2 因DCU/M、DCU/A、BECU設(shè)備位于車下，空間設(shè)備有限，無法使用MVB專用總線連接器，其他連入TCMS的各智能設(shè)備均采用MVB專用總線連接器連接。采用MVB專用總線連接器，優(yōu)點(diǎn)在于MVB總線的LineA和LineB分別布線，通道完全冗余，保證了列車單個(gè)節(jié)點(diǎn)故障不影響整列車的網(wǎng)絡(luò)通信。

2.3.3 將蓄電池監(jiān)視單元連入TCMS網(wǎng)絡(luò)中，方便列車司機(jī)及維修人員查看蓄電池的實(shí)時(shí)狀態(tài)，有效減少蓄電池故障排查的時(shí)間。

3 列車TCMS的調(diào)試方法

TCMS作為列車的核心系統(tǒng)，其調(diào)試分析是列車調(diào)試工作中的重點(diǎn)，具體的調(diào)試工作劃分為以下三個(gè)階段：列車上電前、列車通110V直流電后、列車通1500V高壓后。

3.1 列車上電前

3.1.1 DXM和DIM設(shè)備地址編碼檢查。此列車中DXM和DIM設(shè)備是利用其電源連接器中引腳短接的形式進(jìn)行設(shè)備地址配置的。因此，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上電前，需要目視檢查DXM和DIM的設(shè)備地址是否按照設(shè)計(jì)文件配置正確，防止因設(shè)備地址配置錯(cuò)誤引起網(wǎng)絡(luò)通信故障。

3.1.2 終端電阻測(cè)試。列車級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)終端電阻測(cè)試：斷開連接兩個(gè)中繼器的MVB專用連接器，測(cè)量連接接口X1的連接器管腳1、2（即線路A通道），其電阻值應(yīng)為60±10%Ω；測(cè)量連接接口X2的連接器管腳4、5（即線路B通道），其電阻值應(yīng)為60±10%Ω。

車輛級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)終端電阻測(cè)試：斷開連接空調(diào)控制器的兩個(gè)MVB專用連接器，測(cè)量連接接口MVB-M2的連接器管腳1、2（即線路A通道），其電阻值應(yīng)為60±10%Ω；測(cè)量連接接口MVB-M1的連接器管腳4、5（即線路B通道），其電阻值應(yīng)為60±10%Ω。

3.2 列車通110V直流電后

3.2.1 配置AXM設(shè)備地址。AXM上電后，利用串口工具按照設(shè)計(jì)文件配置AXM的設(shè)備地址。

3.2.2 上載應(yīng)用程序。利用以太網(wǎng)線纜及優(yōu)盤將VCU、ERMe、HMI的應(yīng)用程序上載到相應(yīng)的硬件模塊中，在HMI的版本信息界面核實(shí)應(yīng)用軟件的軟件版本是否正確，如圖2所示：

3.2.3 檢查MVB網(wǎng)絡(luò)線路的傳輸質(zhì)量。準(zhǔn)備條件：全部聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)上載完應(yīng)用程序，在HMI的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣缑娲_認(rèn)各連網(wǎng)設(shè)備通信正常，如圖3所示，HMI的事件信息界面的當(dāng)前故障無MVB線路故障，如圖4所示。

列車級(jí)網(wǎng)絡(luò)線路通信質(zhì)量測(cè)試：將1車或6車VCU模塊接口X5處的MVB專用連接器斷開，使用MVB分析儀連在VCU模塊的接口X5，對(duì)車輛通信線路B通道上傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行200秒的記錄，并對(duì)記錄的數(shù)據(jù)檢查分析后得到錯(cuò)誤幀數(shù)據(jù)，以此評(píng)價(jià)線路B通道的通信質(zhì)量是否合格；將該車VCU模塊的接口X6處的MVB專用連接器連接，將其接口X6處的MVB專用連接器斷開，使用MVB分析儀連在VCU模塊的接口X6，使用MVB分析儀對(duì)整個(gè)車輛通信線路A通道上傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行200秒的記錄，并對(duì)記錄的數(shù)據(jù)檢查分析后得到錯(cuò)誤幀數(shù)據(jù)，以此評(píng)價(jià)線路A通道的通信質(zhì)量是否合格。

車輛級(jí)網(wǎng)絡(luò)線路通信質(zhì)量測(cè)試：將1車空調(diào)控制器的接口MVB-M2處的MVB專用連接器斷開，使用MVB分析儀連在空調(diào)控制器的接口MVB-M2，對(duì)車輛通信線路B通道上傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行200秒的記錄，并對(duì)記錄的數(shù)據(jù)檢查分析后得到錯(cuò)誤幀數(shù)據(jù)，以此評(píng)價(jià)線路B通道的通信質(zhì)量是否合格；將該車車廂空調(diào)柜中空調(diào)控制器的接口MVB-M2處的MVB專用連接器連接，將其接口MVB-M1處的MVB專用連接器斷開，使用MVB分析儀連在空調(diào)控制器的接口MVB-M1，使用MVB分析儀對(duì)整個(gè)車輛通信線路A通道上傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行200秒的記錄，并對(duì)記錄的數(shù)據(jù)檢查分析后得到錯(cuò)誤幀數(shù)據(jù)，以此評(píng)價(jià)線路A通道的通信質(zhì)量是否合格。按上述步驟分別對(duì)2/3/4/5/6車的車輛網(wǎng)絡(luò)線路通信質(zhì)量進(jìn)行的測(cè)試。

MVB網(wǎng)絡(luò)線路的傳輸質(zhì)量的合格標(biāo)準(zhǔn)為：列車網(wǎng)絡(luò)通信線路在200秒的通信時(shí)間內(nèi)錯(cuò)誤幀數(shù)量小于1個(gè)，如圖5所示：

通常情況下，導(dǎo)致MVB網(wǎng)絡(luò)線路的傳輸質(zhì)量低的原因有以下4點(diǎn)：（1）連接器制作工藝粗糙，例如連接器雙絞線虛接、有毛刺、屏蔽層處理不正確；（2）MVB電纜彎曲半徑過小；（3）終端電阻配置錯(cuò)誤；（4）設(shè)備地址沖突。

3.3 列車通1500V高壓后

確認(rèn)各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及聯(lián)網(wǎng)子設(shè)備的MVB電纜均連接完好，MVB網(wǎng)絡(luò)線路傳輸無錯(cuò)誤幀后，當(dāng)列車通1500V高壓后，查看VCU是否能正常啟動(dòng)DCU/A、ACU及空壓機(jī)。

4 結(jié)語

列車的TCMS能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控列車的運(yùn)行狀態(tài)及故障信息，且在HMI上能夠顯示列車電氣上的DI、DO、AI、AO等信息，這些功能都可以有效地幫助司機(jī)和維護(hù)人員迅速地做出判斷和操作，對(duì)提高列車運(yùn)行的安全系數(shù)有很大的幫助，更好地了解TCMS的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和調(diào)試方法對(duì)研究某型列車的控制原理有重要的意義。

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作者簡介：杜朋潔（1988-），女，中車唐山機(jī)車車輛有限公司助理工程師，工學(xué)碩士，研究方向：城軌列車網(wǎng)絡(luò)控制。

（責(zé)任編輯：王 波）