關于CAN總線在城鐵車中的應用

譚玉超

摘 要：在計算技術(shù)廣泛應用的當今社會中，使得總線技術(shù)成為了地鐵車輛中的重要的控制技術(shù)之一。總線技術(shù)在地鐵車輛中的應用能夠?qū)崿F(xiàn)對于車輛的控制保障列車的安全穩(wěn)定運行。在眾多總線技術(shù)中，CAN總線技術(shù)以其高可靠性、精確的錯誤檢測能力等優(yōu)勢在城鐵中廣泛應用。基于此，在本文中針對CAN總線的特點與優(yōu)勢進行介紹，并且分析CAN總線技術(shù)在城鐵車中的具體應用。

關鍵詞：CAN總線；城鐵車；應用

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0064-01

CAN總線在地鐵控制系統(tǒng)中應用比較廣泛，雖然該項技術(shù)比較成熟，但是在實際應用中還存在著很多的不足之處。首先是在應用的通用性、模塊化方面，很多開發(fā)公司都將CAN通訊卡作為附屬模塊進行研發(fā)，缺乏對于單獨CAN卡的接口文件研究。其次，在電氣方面，不同公司所研究的CAN卡只能在本公司產(chǎn)品之間通信。由此可見，CAN總線在城鐵車中的應用還有待于改進。

1 CAN總線技術(shù)介紹

研究CAN總線技術(shù)，首先需要針對CAN總線技術(shù)的實際特點進行分析，并且對比該技術(shù)與其他技術(shù)之間的差異性，在地鐵車輛控制系統(tǒng)研究能夠充分借助該技術(shù)的優(yōu)勢，提升地鐵車輛的性能。

1.1 CAN總線的特點

其一，傳輸可靠性。標準的工業(yè)級CAN總線在實際傳輸中比較可靠，所傳輸?shù)膬?nèi)容實時性比較高，一般情況下的傳輸速度能夠達到1MHz，傳輸距離能夠達到10Km。其二，多主結(jié)構(gòu)。CAN總線具有多主結(jié)構(gòu)的特點，在實際應用的總線利用率比較高，具體的應用能夠采取非破壞總線仲裁技術(shù)。其三，能夠?qū)崿F(xiàn)CRC校驗，在實際應用中的數(shù)據(jù)出錯率低，當出現(xiàn)出錯點之后系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的關閉[1]。

1.2 CAN總線的優(yōu)勢分析

在實際的應用中，總線技術(shù)主要有MVB總線、WTB總線、CAN總線。CAN總線與其他總線技術(shù)相比優(yōu)勢明顯。在這相互對比之后，能夠發(fā)現(xiàn)，WTB、WVB總線技術(shù)具有較強的可靠性、可管理性，但是實際的設備價格較高。而CAN總線在實際的系統(tǒng)應用中，采用的是改進的CSMA載波監(jiān)聽多路訪問，在汽車領域中應用廣泛，具有低成本性[2]。

2 CAN總線在城鐵車中的應用

伴隨著城市交通的逐漸發(fā)展，城市地鐵工程逐漸投入使用，基于CAN總線的特點與優(yōu)勢，能過在城鐵車中良好應用。如CAN總線在城市地鐵輔助逆變器中的應用、在地鐵車輛屏蔽門控制系統(tǒng)中的應用等。

2.1 在輔助逆變器中的應用

輔助逆變器是地鐵車輛控制系統(tǒng)中的重點設備，輔助逆變器的最大優(yōu)勢就在于能夠在車輛的具體運行環(huán)節(jié)中，實現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換。車輛在具體運行環(huán)節(jié)中，將會收到電弓、第三方軌提供的1500V直流電，為了對列車提供空調(diào)、空壓機、照明系統(tǒng)、蓄電池充電機設備等的電源，需要將該1500V直流電轉(zhuǎn)換為380V交流電和110V直流電。那么輔助逆變器在這個環(huán)節(jié)中就能夠起到電壓之間的轉(zhuǎn)換作用。西門子該公司所開發(fā)的Sibcos輔助逆變器采用的模塊化的設計，使得設備具有較好的集成度，易維護，在城市地鐵中廣泛應用[3]。

以廣州地鐵3號線為例，3號線地鐵為3輛編組列車，其中A、C車為動車、B車為拖車、將輔助逆變器放在B車中。實際應用中，輔助逆變器控制單元主要由BIBCOS-M1300主控制器、SIBCOS-M2000模塊控制器以及M9000 CAN總線節(jié)點構(gòu)成。在逆變器種不同的M模塊其功能不同，其中M1300模塊控制器是該逆變器的最高控制模塊，對于總體的控制系統(tǒng)進行綜合化的控制。M2000模塊控制器能夠針對系統(tǒng)中的蓄電池進行控制，集成在PMIMI或者是蓄電池充電機中。M9000是雙為輸入輸出子控制系統(tǒng)。MVB傳輸信號能夠?qū)崿F(xiàn)M1300模塊之間的傳輸，而CAN總線能夠?qū)崿F(xiàn)M1300與M2000 之間的信號傳輸。CAN總線在輔助逆變器中的應用，能夠直接提升了控制系統(tǒng)的可靠性，并且在實際的系統(tǒng)維護中比較便利。

2.2 在屏蔽門控制系統(tǒng)中的應用

屏蔽門可以說時地鐵車輛安全運行的基礎，CAN總線能夠應用屏蔽門控制系統(tǒng)中，地鐵屏蔽門是一個比較典型的機電一體化產(chǎn)品，該產(chǎn)品由主控制系統(tǒng)、站臺端頭控制盒、通信接口以及外圍設備等共同組成。屏蔽門通過作為車站重要的設備，需要考慮到各個科室的控制中心能否有效、科學、合理的對地鐵車輛進行管理、調(diào)度。屏蔽門系統(tǒng)涉及到各種網(wǎng)絡接口問題，屏蔽門系統(tǒng)與主控、信號、低壓配電等接口實現(xiàn)連接，PCI CAN總線卡安裝于中央監(jiān)視系統(tǒng)中的工業(yè)計算機中，每一個門控單元的驅(qū)動器都包含了相應的CAN總線接口。在線路連接中，主要采用的是專業(yè)的T形頭連接形式。在屏蔽門的操作系統(tǒng)中，無論在哪一個操作環(huán)節(jié)中，都會通過CAN總線接口將信號傳輸?shù)街鞅O(jiān)控系統(tǒng)中，由監(jiān)控系統(tǒng)將相應的操作信號向上傳輸[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，在本文中首先針對CAN總線技術(shù)的實際特點進行分析，并且對比該技術(shù)與其他技術(shù)之間的差異性，在地鐵車輛控制系統(tǒng)研究能夠充分借助該技術(shù)的優(yōu)勢，提升地鐵車輛的性能。在城市交通的逐漸建設的背景下，城市地鐵工程逐漸投入使用，基于CAN總線的特點與優(yōu)勢，能過在城鐵車中良好應用。如CAN總線在城市地鐵輔助逆變器中的應用、在地鐵車輛屏蔽門控制系統(tǒng)中的應用等。

參考文獻

[1]莫傳孟.CAN總線冗余通信在機車控制系統(tǒng)中的應用研究[D].西南交通大學，2003.

[2]彭文龍.城軌列車安全監(jiān)測系統(tǒng)研究與設計[D].北京交通大學，2014.

[3]郭彥濤.物聯(lián)網(wǎng)在城軌交通安全應急領域的應用研究[D].北京交通大學，2011.

[4]于鵬超.基于架控模式的市域動車組制動控制關鍵技術(shù)研究[D].中國鐵道科學研究院，2016.