龐巴迪列車網絡控制系統應用比較與發展方向

焦曰里

摘 要：隨著對網絡業務智能化要求的提高，列車控制系統逐步由過去單一的分布式總線控制向大容量、高實時可靠的方向發展。該文對比分析了龐巴迪地鐵和低地板列車網絡控制系統在網絡拓撲、冗余方式等方面的差異，研討今后網絡控制系統的演進方向。

關鍵詞：列車網絡控制系統 龐巴迪 對比 方向

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（b）-0134-02

列車網絡控制系統近年來發展迅速，目前運營的主流列車網絡控制系統多采用多功能車輛總線MVB的形式，但隨著最新IEC 61375-2-5和IEC 61375-3-4以太網通信協議的頒布，龐巴迪公司在2008年首次將以太網協議用于列車控制管理[1]。該文通過對比其在地鐵和低地板車輛的不同應用特點，給出一些自主化網絡系統未來的發展方向和建議。

1 龐巴迪地鐵網絡控制系統簡介

圖1可以看出中央控制單元通過列車級MVB總線與車輛的牽引、制動、輔助、車門等關鍵電子控制單元相連接為第一層級。網絡第二層級通過本地MVB總線，將每個單元的輔助充電箱、牽引高壓箱和牽引輔助箱相連接，用于緊急牽引情況下實現列車的硬線控制功能。牽引、輔助控制單元及中央控制單元通過以太網相連為第三層級。信號系統和乘客信息系統與中央控制單元CCU經由RS485接口連接，實現點對點通信，構成網絡第四層級。

2 龐巴迪低地板網絡控制系統簡介

圖2可知列車級MVB總線將牽引、制動控制單元與網絡控制系統相連接，構成第一個層級。輔助、車門、乘客信息系統、空調控制單元和司機顯示單元IDD通過以太網總線與中央控制單元進行通信，構成第二層級網絡。第三個層級為視頻總線，視頻監控主機經同軸電纜與IDD連接，將車輛內和車輛外的后視信息實時發給司機。對于信號系統ATC通過RS485總線與網絡控制系統CCU通信構成第四層級。

3 應用比較分析

3.1 網絡拓撲結構

龐巴迪地鐵列車級MVB將牽引、輔助、制動和車門等主要微機控制單元與CCU中央控制單元相連，實現列車級網絡控制和監測功能。本地MVB則為牽引和輔助之間通信提供另外一個通道，用于在網絡控制系統故障的情況下，實現列車正常駕駛運行。而低地板的MVB網絡僅將牽引和制動控制單元與網絡控制系統相連，MVB總線介質為雙絞屏蔽線，通信速率為1.5Mbit/s[2]。低地板車輛網絡將對實時性要求不高的子系統（如車門、空調等）通過以太網與CCU相連進行邏輯控制，既降低MVB總線負載，又為過渡到完全以太網控制打下基礎。

3.2 設備冗余

龐巴迪地鐵項目中除了兩個CCU熱備份冗余外，在C車配置兩個中繼器BCT，分別中繼放大A和B通道的MVB數據；每個司機室安裝兩個模擬量輸入輸出單元AX，同時采集司控器輸出牽引/制動參考值信號。低地板項目中在每個司機室配置兩個IDD和IO硬線信號盒，每個IDD同時與兩個IO信號盒相連接，實現熱備份冗余。

4 網絡控制系統演進方向

4.1 完全以太網控制技術

由于多功能車輛總線MVB的傳輸速率為1.5Mb/s，不能適應日益發展的大數據、多信息的需求。而以太網以其百兆甚至千兆的高帶寬、大容量的數據傳輸，逐步應用到列車網絡控制領域[3]。隨著最新版IEC 61375-2-5和IEC 61375-3-4的頒布，尤其是針對實時可靠通信、自動拓撲發現等協議功能定義，完全以太網控制技術有利于實現互相聯網通信，從而達到統一控制和資源共享的目的。

4.2 大數據智能診斷及故障預警

列車網絡作為車輛管理控制的重要組成部分，其網絡質量的穩定性直接關系運營效率和準點率。近年來，隨著新造車輛和既有車輛的集中大批量運營，如何提高網絡智能控制，現場快速有效地實現對故障點的定位和追蹤就至關重要。

5 結語

隨著無人駕駛智能化列車的逐步發展，網絡控制單元是采集列車牽引、制動、車門等控制單元的中樞，同時又是與地面控制中心傳輸故障診斷數據的車輛接口，因此對網絡控制單元的趨勢化分析具有重要意義。

參考文獻

[1] Westermo.以太網列車[J].軟件，2008（7）：60-61.

[2] 吳冬華.城際動車組網絡系統研制[J].機車電傳動，2015 （3）：1-4.

[3] IEC 61375-3-4-2014，軌道交通電子設備 列車通信網絡編組子網[Z].