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(lái)，引起了國(guó)家的重視。在不斷研究的過(guò)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(wèn)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(mén)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(guò)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(guò)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(guò)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(jiàn)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)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(méi)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?？紤]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(guò)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(yǔ)

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(lái)，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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