關(guān)于地鐵車(chē)輛LCU冗余技術(shù)淺析

朱昊宇

摘要：本文首先闡述LCU冗余技術(shù)，然后對(duì)地鐵車(chē)輛LCU冗余技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行介紹，主要包括列車(chē)LCu方案、電源冗余、主控板冗余，通過(guò)不斷分析旨在充分彰顯出LCU冗余技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，僅供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵車(chē)輛;LCU冗余技術(shù);應(yīng)用

一、LCU冗余技術(shù)

（一）“雙機(jī)熱備”架構(gòu)

對(duì)“雙機(jī)熱備”系統(tǒng)的構(gòu)成要素進(jìn)行分析，主要包括互換性質(zhì)的子系統(tǒng)，這兩組功能并無(wú)明顯差異性，加強(qiáng)同時(shí)上電熱備方式的應(yīng)用，在每個(gè)子系統(tǒng)中，故障檢測(cè)和診斷功能都可以得到落實(shí)。在運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)需深入對(duì)比2個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果，面對(duì)其中一組故障問(wèn)題的出現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)在另一組的順利轉(zhuǎn)化，以免對(duì)正常工作造成影響，將Lcu故障程度控制在合理范圍內(nèi)，促進(jìn)列車(chē)正常運(yùn)行。圖1為“雙機(jī)熱備”冗余的控制結(jié)構(gòu)圖：

（二）“三取二”架構(gòu)

對(duì)于“三取二”冗余架構(gòu)來(lái)說(shuō)，其構(gòu)成要素主要包括3組子系統(tǒng)，其功能具有高度的獨(dú)立性，所以稱(chēng)之為三通道系統(tǒng)，并將表決電路納入到輸出部分，各系統(tǒng)借助邏輯判斷，然后表決器可以判斷輸出結(jié)果【1】，在3個(gè)子系統(tǒng)中，只要兩個(gè)具有一致輸出的特點(diǎn)，對(duì)外輸出或傳輸運(yùn)算結(jié)果的性能等級(jí)便可以得到保障。

與“雙機(jī)熱備”進(jìn)行對(duì)比，“三取二”冗余架構(gòu)不僅僅對(duì)一組控制單元進(jìn)行增設(shè)，而且運(yùn)算結(jié)果的表決環(huán)節(jié)也有所涉及，確保邏輯運(yùn)算結(jié)果與準(zhǔn)確性、可靠性要求相符。

（三）“二乘二取二”架構(gòu)

“雙機(jī)熱備”冗余系統(tǒng)的構(gòu)建，為“二乘二取二”冗余框架提供了有利支撐，“二取二”系統(tǒng)的形成，主要得益于診斷單元的增設(shè)，并在兩個(gè)“二取二”子系統(tǒng)共同作用下，確保“二乘二取二”冗余框架的順利生成。對(duì)于“二取二”子系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是指在一套系統(tǒng)上，集成的處理器單元主要為兩個(gè)，在2個(gè)單元具有相同運(yùn)行狀態(tài)的情況下，對(duì)外輸出便可實(shí)現(xiàn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)運(yùn)算結(jié)果的順利傳輸。熱備冗余，在兩個(gè)“二取二”子系統(tǒng)間之間得到了充分發(fā)揮，對(duì)于構(gòu)建的雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)，不僅具有一定的特殊性，而且冗余性能也得到了進(jìn)一步強(qiáng)化，其安全性能等級(jí)較高。

（四）三種冗余架構(gòu)對(duì)比分析

基于結(jié)構(gòu)原理、安全等級(jí)等視角，對(duì)于“雙機(jī)熱備”冗余框架來(lái)說(shuō)，憑借基礎(chǔ)的冗余功能，可以使功能需求得到保障，且具有明顯的低成本優(yōu)勢(shì);對(duì)于“三取二”冗余框架來(lái)說(shuō)，具有較強(qiáng)的安全性能，但與“雙機(jī)熱備”冗余系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，其背板有著明顯的差距，一定程度上加劇了兼容的難度性;“二乘二取二”冗余框架，具有雙重兼顧的特點(diǎn)，不僅僅體現(xiàn)在安全性和可靠性方面，同時(shí)還可以兼容于“雙機(jī)熱備”，在3個(gè)冗余框架中，具有高成本的性質(zhì)特點(diǎn)。

二、地鐵車(chē)輛LCU冗余技術(shù)的具體應(yīng)用

（一）列車(chē)LCu方案

以廣佛線增購(gòu)列車(chē)為例，簡(jiǎn)稱(chēng)為A。現(xiàn)階段，“雙機(jī)熱備”冗余設(shè)計(jì)，在我國(guó)地鐵列車(chē)中得到了廣泛應(yīng)用，其子系統(tǒng)的A、B兩組軟硬件具有高度的一致性和相符性。在雙冗余系統(tǒng)中，面對(duì)邏輯應(yīng)用功能異常的發(fā)生，會(huì)對(duì)Lcu對(duì)外的業(yè)務(wù)功能造成負(fù)面影響，從而不利于列車(chē)的正常運(yùn)行，并加劇列車(chē)退出服務(wù)幾率的發(fā)生。

在列車(chē)關(guān)鍵控制回路方面，要想確?！半p機(jī)熱備”冗余框架的有效性，應(yīng)對(duì)Lcu的可用性和成本進(jìn)行深入分析與兼顧，A列車(chē)在普通非關(guān)鍵的控制邏輯中，不僅僅將“雙機(jī)熱備”與“二乘二取二”組合的Lcu技術(shù)融入其中【2】，而且“雙機(jī)熱備”的冗余框架也有著直接的作用，而“二乘二取二”的冗余框架，直接參與到牽引、制動(dòng)等關(guān)鍵控制邏輯之中，實(shí)現(xiàn)了安全性與經(jīng)濟(jì)性雙重目標(biāo)。

（二）電源冗余

一般來(lái)說(shuō)，兩個(gè)冗余電源板，廣泛應(yīng)用于各個(gè)Lcu機(jī)箱內(nèi)，供電范圍主要包括機(jī)箱內(nèi)A/B兩組板卡，并且與所有通信板卡供電之間也有著密切的聯(lián)系，防止單個(gè)電源板卡故障的發(fā)生，最大程度地維護(hù)整個(gè)Lcu通信系統(tǒng)。在兩組電源之間，獨(dú)立性特點(diǎn)顯著，采取的母線供電具有高度的獨(dú)立性，并加強(qiáng)空氣開(kāi)關(guān)控制的設(shè)置，同樣具有獨(dú)立性。同時(shí)，對(duì)電源板的功能進(jìn)行分析，主要涵蓋輸出過(guò)/欠壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)、短路保護(hù)等功能。

（三）主控板冗余

在每個(gè)Lcu機(jī)箱中，設(shè)計(jì)的主控板均為兩組，分別監(jiān)控組內(nèi)各板卡狀態(tài)，從而將邏輯的實(shí)時(shí)計(jì)算和維護(hù)等功能發(fā)揮出來(lái)，并為通信調(diào)度提供便捷性。在兩個(gè)主控板邏輯預(yù)算結(jié)果不相符的情況下，或者面對(duì)某個(gè)主控板故障的出現(xiàn)，應(yīng)從系統(tǒng)的故障檢測(cè)情況出發(fā)，順利切換A、B組主控板，將實(shí)時(shí)性優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，構(gòu)建安全可靠的LCu運(yùn)行環(huán)境。

三、結(jié)束語(yǔ)

總之，LCU冗余技術(shù)在地鐵車(chē)輛中具有較高的應(yīng)用價(jià)值，有助于防止異常現(xiàn)象的出現(xiàn)，不斷提高列車(chē)控制的有效性，并將全壽命周期的運(yùn)行維護(hù)成本控制在合理范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1]何曄、袁浩智、彭冬良、肖曦、汪婷. 熱備雙冗余邏輯控制單元冗余，安全導(dǎo)向及可靠性分析[J]. 技術(shù)與市場(chǎng)，2020，v.27;No.323（11）：13-17.

[2]何曄、陳健、楊楠、陳翔、鄭少彬. 地鐵列車(chē)三取二邏輯控制單元CAN通信智能監(jiān)測(cè)軟件設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)電信息，2020，No.633（27）：114-115.

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