地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制和診斷系統(tǒng)探析

賈吉 李合彬

摘 要：現(xiàn)如今，地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是地鐵中的核心關(guān)鍵，隨著國(guó)家對(duì)地鐵列車的研究工作重視程度不斷提高，地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制和診斷系統(tǒng)也隨之完善，而本文就從地鐵車輛運(yùn)行運(yùn)行的實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制和診斷系統(tǒng)進(jìn)行研究。首先從網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后從車輛控制模塊、事件記錄模塊、通信管理模塊及其他方面模塊深入分析地鐵車輛診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：診斷系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；車輛控制模塊；事件記錄模塊

隨著國(guó)家城市化建設(shè)腳步的不斷發(fā)展，城市交通建設(shè)得到了全面的發(fā)展，地鐵作為軌道交通的一部分，近年來，引起了國(guó)家的重視。在不斷研究的過程中，地鐵列車技術(shù)日益完善，其中地鐵列車控制技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的單車微機(jī)控制發(fā)展成為列車網(wǎng)絡(luò)控制，發(fā)展至今，地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制已經(jīng)成為國(guó)家城市軌道交通車輛的關(guān)鍵技術(shù)之一。但是目前的地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制和診斷系統(tǒng)還存在問題，需要進(jìn)行更深入的分析。

一、地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制的設(shè)計(jì)

（一）網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)

DTECS網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)一種專門為軌道車輛列車設(shè)計(jì)的車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中包括了車在硬件、操作系統(tǒng)、控制軟件、診斷軟件等多個(gè)部分，借助這種DTECS網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的控制讓其可以更好地監(jiān)視并且控制整個(gè)列車。DTECS網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)是一種分布式控制系統(tǒng)，借助這種系統(tǒng)可以將列車每個(gè)智能化單元都形成一個(gè)整體的列車控制網(wǎng)絡(luò)，將這些智能化單元分別安裝與不同的車下設(shè)備箱中或者在司機(jī)臺(tái)、車廂內(nèi)的控制柜中。這些不同的分布式單元通過TCN總線進(jìn)行連接，完成網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)任務(wù)，DTECS網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)之間的連線較少，在實(shí)際應(yīng)用的過程中可以對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行全面的拓展，拓展工序也不會(huì)過于復(fù)雜，只需要增加一根可以連接到單元的電纜線，繼而讓軟件應(yīng)用可以和單元進(jìn)行通信。DTECS網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)中包括了車輛控制模塊、事件記錄模塊、通信管理模塊、總線耦合模塊、模擬量輸入/輸出模塊AXM、數(shù)字量輸入/輸出模塊DXM、數(shù)字量輸入模塊DIM等。

（二）網(wǎng)絡(luò)控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在明確了地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制中最為常見的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)后，還要針對(duì)DTECS網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，由上述內(nèi)容可知，DTECS網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)是一種分布式控制平臺(tái)，因此根據(jù)國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)DTECS網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。這種網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)可以采用三級(jí)控制的方式，三級(jí)控制分別為：列車控制級(jí)、車輛控制級(jí)以及功能控制級(jí)。所謂分布式控制技術(shù)，也就是對(duì)地鐵車輛信息進(jìn)行分布采集，并且執(zhí)行，繼而在中央進(jìn)行集中控制和管理，每個(gè)模塊都分別安裝在不同的控制柜中。無論是列車控制級(jí)還是車輛控制級(jí)都采用了通信雙通道冗余設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)再出現(xiàn)通信故障時(shí)，可以及時(shí)的切換到另一邊。借助這種網(wǎng)絡(luò)控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可控制、堅(jiān)實(shí)、故障診斷、數(shù)據(jù)記錄、信號(hào)采集等多種功能。

二、地鐵車輛診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）地鐵車輛控制模塊

本文采用的地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)為DTECS網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)，在對(duì)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)單了解后，針對(duì)DTECS網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)的功能進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析，首先是車輛控制模塊。以G市地鐵五號(hào)線為例，該G市地鐵五號(hào)線中的地鐵車輛所使用的車輛控制模塊常被安裝在列車兩端的司機(jī)室內(nèi)，每個(gè)地鐵車輛中都會(huì)有兩個(gè)車輛控制模塊，通過車輛控制縱向和地鐵車輛中的其他設(shè)備進(jìn)行通信，車輛控制模塊也是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的核心，可以實(shí)現(xiàn)四大功能，分別為：過程控制、通信管理、顯示控制、以及故障診斷。

（二）車輛事件記錄模塊

地鐵車輛中不僅有兩個(gè)車輛控制模塊，還有兩個(gè)事件記錄模塊，和車輛控制模塊相同，也是安裝在司機(jī)室內(nèi)，但是事件記錄模塊安裝在于司機(jī)臺(tái)下方，通過車輛控制模塊和其他設(shè)備進(jìn)行通信。[1]以G市地鐵五號(hào)線為例，該G市地鐵五號(hào)線中的地鐵車輛所使用的事件記錄模塊主要作用在記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)以及車輛故障數(shù)據(jù)等信息的變化情況，承擔(dān)著極為重要的存儲(chǔ)功能。具備的功能如下：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)記錄，通過這些功能可以幫助地鐵列車維修人員更加全面的分析列車故障問題。

（三）車輛通信管理模塊

除了地鐵車輛控制模塊和車輛事件記錄模塊之外，車輛通行管理模塊也極為重要，依舊以G市地鐵五號(hào)線為例，該G市地鐵五號(hào)線中的地鐵車輛所使用的車輛通信管理模塊，可以幫助一些自身并沒有通信功能的模塊和車輛控制模塊進(jìn)行溝通，并且實(shí)現(xiàn)了車輛控制模塊之間的數(shù)據(jù)交換。考慮到每節(jié)車廂的情況不同，因此車輛通信管理模塊較為分散。

（四）車輛其他方面模塊

對(duì)于地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制和診斷系統(tǒng)而言，系統(tǒng)中遠(yuǎn)不只有車輛控制、事件記錄、通信管理這些模塊，還包括了總線耦合模塊、模擬量輸入/輸出模塊AXM、數(shù)字量輸入/輸出模塊DXM、數(shù)字量輸入模塊DIM等。通過這些模塊實(shí)現(xiàn)了地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制和診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，包括監(jiān)控監(jiān)視設(shè)備功能、診斷車載系統(tǒng)故障、存儲(chǔ)記錄故障數(shù)據(jù)、分析故障原因形成故障報(bào)告等功能。[2]再完成了上述模塊的設(shè)計(jì)后，地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制和診斷系統(tǒng)就具有了三大功能，分別為：監(jiān)控功能、診斷功能以及控制功能，其中控制功能還能夠繼續(xù)劃分為系統(tǒng)冗余控制功能、牽引制動(dòng)控制功能、空壓機(jī)啟動(dòng)順序控制功能以及啟動(dòng)聯(lián)鎖控制功能。這些功能的實(shí)現(xiàn)讓地鐵車輛真正做到了穩(wěn)定運(yùn)輸，也能夠?qū)Φ罔F車輛實(shí)現(xiàn)全面的監(jiān)管。

三、結(jié)語

綜上所述，隨著交通行業(yè)的完善，地鐵車輛的性能也在不斷進(jìn)步，對(duì)于地鐵車輛運(yùn)行而言，控制診斷系統(tǒng)極為重要。雖然國(guó)家近年來，不斷推出全新的地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制和診斷系統(tǒng)，為地鐵車輛運(yùn)行保駕護(hù)航，但是在實(shí)際應(yīng)用中依然會(huì)出現(xiàn)一些不穩(wěn)定的情況，繼而導(dǎo)致地鐵出現(xiàn)故障，因此本文以G市地鐵五號(hào)線為例，對(duì)地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制和診斷系統(tǒng)進(jìn)行了深入的分析，形成了更加完善的地鐵車輛網(wǎng)絡(luò)控制和診斷系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

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