城市軌道交通車輛列車通信控制系統(tǒng)課件

城市軌道交通車輛列車通信控制系統(tǒng)城市軌道交通車輛列車通信控制系統(tǒng)1列車通信控制系統(tǒng)列車通信控制系統(tǒng)是對列車的各個子系統(tǒng)及相關外部控制電路的信息進行讀取、編碼、通信傳遞、數(shù)據(jù)邏輯運算及輸出控制的一個計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)。該系統(tǒng)對列車的供電狀況、速度、列車運行模式等狀態(tài)信息進行實時的監(jiān)控和識別，并根據(jù)讀取到的列車司機發(fā)出的指令信息，對列車上的各個子系統(tǒng)發(fā)出相關控制指令，進而使各子系統(tǒng)產(chǎn)生相應的調(diào)整，以符合設定的功能要求，從而實現(xiàn)對列車的有效控制。列車通信控制系統(tǒng)列車通信控制系統(tǒng)是對列車的各個子系統(tǒng)及相21列車通信控制系統(tǒng)的組成列車通信控制系統(tǒng)主要組成。列車控制模塊（VCMe）事件記錄儀（ethernetdatarecordmodule，EDRM）中繼器（repeater，REP）輸入輸出（I/O）模塊HMI1列車通信控制系統(tǒng)的組成列車通信控制系統(tǒng)主要組成。列車控31列車通信控制系統(tǒng)的組成1.VCMeVCMe（見圖5-1）是列車通信控制系統(tǒng)的核心，通過MVB與其他設備通信，主要完成網(wǎng)絡的邏輯控制和網(wǎng)絡協(xié)議的轉換功能。1列車通信控制系統(tǒng)的組成1.VCMe41列車通信控制系統(tǒng)的組成（1）車輛級過程控制。（2）通信管理。（3）顯示控制。（4）故障診斷。1列車通信控制系統(tǒng)的組成（1）車輛級過程控制。（2）51列車通信控制系統(tǒng)的組成2.EDRMEDRM（見圖5-2）通過MVB與其他設備通信。EDRM的主要功能是數(shù)據(jù)的記錄與存儲。EDRM正常工作時，被記錄的數(shù)據(jù)暫存在EDRM的系統(tǒng)緩存中；當EDRM斷電或者系統(tǒng)緩存寫滿時，被記錄的數(shù)據(jù)以二進制文本文件的格式存儲到EDRM的Flash中。1列車通信控制系統(tǒng)的組成2.EDRM61列車通信控制系統(tǒng)的組成3.REPREP采用電氣隔離方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的放大、重新發(fā)送或轉發(fā)，以擴大網(wǎng)絡傳輸?shù)木嚯x。每列車裝有8個A通道中繼器REPA（MVB總線A路中繼器）和8個B通道中繼器REPB（MVB總線B路中繼器）。REP的安裝情況為：1、8車無REP，2、7車每車4個REP，3、4、5、6車每車2個REP。4.I/O模塊I/O模塊用于監(jiān)控和采集車輛硬線線路的電平信號，將其轉化為可網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)字量信號，并進行診斷和處理。I/O模塊還可以通過輸出電平信號實現(xiàn)導通回路或吸合繼電器等功能。I/O模塊用于將控制系統(tǒng)分散，并收集以下信號：數(shù)字輸入信號（DC110V），如控制指令或狀態(tài)信號；數(shù)字輸出信號（DC110V），如接觸器控制信號；模擬輸入和輸出信號（電流信號），如速度信號、網(wǎng)壓信號。1列車通信控制系統(tǒng)的組成3.REP71列車通信控制系統(tǒng)的組成AXMe為模擬量輸入/輸出模塊（見圖5-3），用于采集電壓、電流值，驅動速度表、電壓表等。DIMe為數(shù)字量輸入模塊（見圖5-4），用于采集硬線線路的電平信號。1列車通信控制系統(tǒng)的組成AXMe為模擬量輸入/輸出模塊（81列車通信控制系統(tǒng)的組成DXMe為數(shù)字量輸入/輸出模塊（見圖5-5），用于采集硬線線路的電平信號和輸出電平信號。DXMe可以實現(xiàn)數(shù)字量信號的采集輸入和控制輸出。1列車通信控制系統(tǒng)的組成DXMe為數(shù)字量輸入/輸出模塊（91列車通信控制系統(tǒng)的組成DXMe的具體功能如下：DXMe（1）輸入信號采集。（2）控制信號輸出。（3）設備地址輸入。1列車通信控制系統(tǒng)的組成DXMe的具體功能如下：DXMe101列車通信控制系統(tǒng)的組成5.HMIHMI安裝在列車司機室內(nèi)，由控制單元和顯示單元（見圖5-6）組成。HMI的組成方式有整體式和分布式兩種。整體式HMI，即控制單元和顯示單元集成一體，安裝在司機操縱臺上。分布式HMI，即控制單元和顯示單元分散安裝，控制單元一般安裝在司機室的設備柜內(nèi)，顯示單元安裝在司機操縱臺上。1列車通信控制系統(tǒng)的組成5.HMI111列車通信控制系統(tǒng)的組成HMI通過MVB與其他設備通信。司機可以通過顯示屏掌握列車運行狀態(tài)（如列車速度、故障狀態(tài)等），維修人員可以通過維修界面對列車運行數(shù)據(jù)進行檢查和分析。HMI是TCMS的顯示終端設備，是司機和維護人員操作機車的窗口，其具備如下功能：信息顯示。參數(shù)設定。功能測試。0102031列車通信控制系統(tǒng)的組成HMI通過MVB與其他設備通信。121列車通信控制系統(tǒng)的組成6.無線以太網(wǎng)無線以太網(wǎng)使得維護、調(diào)試人員可以通過無線連接的方式訪問車輛上的以太網(wǎng)掛網(wǎng)設備，并可進行設備狀態(tài)監(jiān)控和故障數(shù)據(jù)下載。此外，煙溫探測系統(tǒng)、安防系統(tǒng)和走行部檢測系統(tǒng)均需通過以太網(wǎng)和VCM實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互功能。同時，車輛配置一臺車載4G設備，當車輛發(fā)生嚴重故障時，車載設備能將車輛狀態(tài)及時傳送給地面服務器。無線以太網(wǎng)的主要設備是以太網(wǎng)交換機。以太網(wǎng)交換機具有以下功能：程序更新數(shù)據(jù)監(jiān)控設備維護0102031列車通信控制系統(tǒng)的組成6.無線以太網(wǎng)程序更新數(shù)據(jù)監(jiān)控132列車通信控制系統(tǒng)的配置以深圳城市軌道交通11號線為例，對列車通信控制系統(tǒng)的配置進行簡要說明。其車輛配置為-A1*B1*C1=D1*D2=C2*B2*A2-，由3個單元8節(jié)車輛編組而成。列車控制網(wǎng)絡采用列車級MVB網(wǎng)與車輛級MVB網(wǎng)相結合的雙層MVB主干網(wǎng)絡，且兩級MVB網(wǎng)均為雙通道冗余網(wǎng)。MVB網(wǎng)是為軌道車輛專門開發(fā)的專用網(wǎng)絡，是快速的過程控制總線，具有通信速率高、實時性好等特點，在國內(nèi)外軌道交通車輛上應用廣泛。主要微機控制系統(tǒng)均接入車輛級MVB網(wǎng)中，VCMe作為網(wǎng)絡的總線管理者和控制核心，負責整車網(wǎng)絡的協(xié)議管理、端口分配和功能實現(xiàn)。2列車通信控制系統(tǒng)的配置以深圳城市軌道交通11號線為例，142列車通信控制系統(tǒng)的配置列車通信控制系統(tǒng)的配置原則如下：（1）對于由微機控制的子系統(tǒng)，應盡量通過MVB接口與車輛級MVB網(wǎng)直接連接，以實現(xiàn)控制、診斷及輔助信息的傳遞。（2）對于不由微機控制的子系統(tǒng)，可以通過I/O模塊與車輛級MVB網(wǎng)相連接，以實現(xiàn)I/O控制和狀態(tài)信號的傳遞。列車控制網(wǎng)絡的網(wǎng)絡架構按其層次結構可分為列車級和車輛級兩級網(wǎng)絡，兩級網(wǎng)絡均由冗余的MVB構成。為保證列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的高安全性和高可靠性，MVB冗余的兩路通道分別通過兩個總線連接器連接到設備的兩個連接器插座上，以防止MVB連接器松脫所導致的網(wǎng)絡通信中斷。2列車通信控制系統(tǒng)的配置列車通信控制系統(tǒng)的配置原則如下：152列車通信控制系統(tǒng)的配置如圖5-7所示，每個Tc車各設一個VCMe，其中一個為主設備，另一個為從設備，主設備負責管理整個網(wǎng)絡，并與各子系統(tǒng)通過MVB接口實現(xiàn)總線通信。當主設備發(fā)生故障時，從設備自動接替主設備工作，成為新的主設備，對網(wǎng)絡進行管理。兩個REP互為冗余，其中一個工作，另一個作為熱備。工作的REP可對信號進行中繼傳輸，并電氣隔離兩級網(wǎng)絡。EDRM通過MVB接口與各子系統(tǒng)通信，實現(xiàn)各子系統(tǒng)相關數(shù)據(jù)記錄和故障診斷功能；通過以太網(wǎng)接口與信號系統(tǒng)通信，將車載數(shù)據(jù)發(fā)送給信號系統(tǒng)，以實現(xiàn)車載數(shù)據(jù)無線上傳功能。HMI通過MVB接口與各子系統(tǒng)通信，實現(xiàn)各子系統(tǒng)的相關顯示功能。2列車通信控制系統(tǒng)的配置如圖5-7所示，每個Tc車各設一162列車通信控制系統(tǒng)的配置2列車通信控制系統(tǒng)的配置172列車通信控制系統(tǒng)的配置列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)連接所有的微機控制單元，用以傳遞控制和監(jiān)控信息。直接通過MVB接口連接到列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)上的子系統(tǒng)設備包括SIV、中央空調(diào)系統(tǒng)（heatingventilationandaircondition，HVAC）、DCU、PIS、EDCU、ATO、電子制動控制單元（electronicbrakecontrolunit，EBCU）等，它們通過廣播控制單元（RS422接口）間接地與列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)進行通信。對于不能通過列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)直接接口的外圍設備，可以通過I/O模塊與列車控制網(wǎng)絡相連接，I/O模塊將模擬量/數(shù)字量的電信號轉換成網(wǎng)絡信號，從而實現(xiàn)列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)對外圍設備的控制、監(jiān)視與記錄功能。維護信息網(wǎng)絡通過以太網(wǎng)交換機組成列車局域網(wǎng)，為連接到局域網(wǎng)上的中央控制單元、HMI、EDRM提供一致的維護介質(zhì)。通過以太網(wǎng)交換機的服務接口連接到列車維護信息網(wǎng)絡，可實現(xiàn)與連接到本地以太網(wǎng)接口完全相同的功能。2列車通信控制系統(tǒng)的配置列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)連接所有的微機控183列車通信控制系統(tǒng)的工作原理1.列車通信控制系統(tǒng)的傳輸方式由于列車通信控制系統(tǒng)采用全冗余的總線連接方式，因此僅有一根MVB電纜故障不會導致總線通信故障。為了達到列車控制系統(tǒng)的冗余要求，總線系統(tǒng)的方案提升了MVB系統(tǒng)的性能，兩組相互獨立布置的MVB電纜可充分保證列車控制系統(tǒng)的可靠性。每一組MVB電纜承載通道A或通道B，這樣即使某一個部件的兩個接頭完全斷開，也不會干擾MVB的通信。如果MVB的某個節(jié)點通信完全中斷，那么該節(jié)點與其他部件的通信也會中斷，但基于并行設計的其余部件的通信會正常工作。與以前的MVB設計相比，新設計的單個插頭接有兩根MVB電纜，第二根MVB電纜能夠取代列車控制系統(tǒng)的硬連線。因此，即使在兩根電纜的兩個通道全部中斷的極端情況下，列車依舊能夠運行。這是因為每個車輛都有一個轉發(fā)器，它能夠從MVB總線上斷開故障車輛，使其他零部件之間的通信不會受到影響，保證列車仍能在限制很少的情況下繼續(xù)運行。轉發(fā)器自身具有冗余設計，即使一個VCMe失效，另一個VCMe也會接替其操作。3列車通信控制系統(tǒng)的工作原理1.列車通信控制系統(tǒng)的傳輸193列車通信控制系統(tǒng)的工作原理2.列車通信控制系統(tǒng)的接口（1）MVB接口。（2）RS485串行接口。（3）I/O數(shù)字接口。3列車通信控制系統(tǒng)的工作原理2.列車通信控制系統(tǒng)的接口203列車通信控制系統(tǒng)的工作原理3.列車通信控制系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分類（1）過程數(shù)據(jù)。（2）消息數(shù)據(jù)。（3）監(jiān)視數(shù)據(jù)。3列車通信控制系統(tǒng)的工作原理3.列車通信控制系統(tǒng)傳輸?shù)?1謝謝觀看謝謝觀看22城市軌道交通車輛列車通信控制系統(tǒng)城市軌道交通車輛列車通信控制系統(tǒng)23列車通信控制系統(tǒng)列車通信控制系統(tǒng)是對列車的各個子系統(tǒng)及相關外部控制電路的信息進行讀取、編碼、通信傳遞、數(shù)據(jù)邏輯運算及輸出控制的一個計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)。該系統(tǒng)對列車的供電狀況、速度、列車運行模式等狀態(tài)信息進行實時的監(jiān)控和識別，并根據(jù)讀取到的列車司機發(fā)出的指令信息，對列車上的各個子系統(tǒng)發(fā)出相關控制指令，進而使各子系統(tǒng)產(chǎn)生相應的調(diào)整，以符合設定的功能要求，從而實現(xiàn)對列車的有效控制。列車通信控制系統(tǒng)列車通信控制系統(tǒng)是對列車的各個子系統(tǒng)及相241列車通信控制系統(tǒng)的組成列車通信控制系統(tǒng)主要組成。列車控制模塊（VCMe）事件記錄儀（ethernetdatarecordmodule，EDRM）中繼器（repeater，REP）輸入輸出（I/O）模塊HMI1列車通信控制系統(tǒng)的組成列車通信控制系統(tǒng)主要組成。列車控251列車通信控制系統(tǒng)的組成1.VCMeVCMe（見圖5-1）是列車通信控制系統(tǒng)的核心，通過MVB與其他設備通信，主要完成網(wǎng)絡的邏輯控制和網(wǎng)絡協(xié)議的轉換功能。1列車通信控制系統(tǒng)的組成1.VCMe261列車通信控制系統(tǒng)的組成（1）車輛級過程控制。（2）通信管理。（3）顯示控制。（4）故障診斷。1列車通信控制系統(tǒng)的組成（1）車輛級過程控制。（2）271列車通信控制系統(tǒng)的組成2.EDRMEDRM（見圖5-2）通過MVB與其他設備通信。EDRM的主要功能是數(shù)據(jù)的記錄與存儲。EDRM正常工作時，被記錄的數(shù)據(jù)暫存在EDRM的系統(tǒng)緩存中；當EDRM斷電或者系統(tǒng)緩存寫滿時，被記錄的數(shù)據(jù)以二進制文本文件的格式存儲到EDRM的Flash中。1列車通信控制系統(tǒng)的組成2.EDRM281列車通信控制系統(tǒng)的組成3.REPREP采用電氣隔離方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的放大、重新發(fā)送或轉發(fā)，以擴大網(wǎng)絡傳輸?shù)木嚯x。每列車裝有8個A通道中繼器REPA（MVB總線A路中繼器）和8個B通道中繼器REPB（MVB總線B路中繼器）。REP的安裝情況為：1、8車無REP，2、7車每車4個REP，3、4、5、6車每車2個REP。4.I/O模塊I/O模塊用于監(jiān)控和采集車輛硬線線路的電平信號，將其轉化為可網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)字量信號，并進行診斷和處理。I/O模塊還可以通過輸出電平信號實現(xiàn)導通回路或吸合繼電器等功能。I/O模塊用于將控制系統(tǒng)分散，并收集以下信號：數(shù)字輸入信號（DC110V），如控制指令或狀態(tài)信號；數(shù)字輸出信號（DC110V），如接觸器控制信號；模擬輸入和輸出信號（電流信號），如速度信號、網(wǎng)壓信號。1列車通信控制系統(tǒng)的組成3.REP291列車通信控制系統(tǒng)的組成AXMe為模擬量輸入/輸出模塊（見圖5-3），用于采集電壓、電流值，驅動速度表、電壓表等。DIMe為數(shù)字量輸入模塊（見圖5-4），用于采集硬線線路的電平信號。1列車通信控制系統(tǒng)的組成AXMe為模擬量輸入/輸出模塊（301列車通信控制系統(tǒng)的組成DXMe為數(shù)字量輸入/輸出模塊（見圖5-5），用于采集硬線線路的電平信號和輸出電平信號。DXMe可以實現(xiàn)數(shù)字量信號的采集輸入和控制輸出。1列車通信控制系統(tǒng)的組成DXMe為數(shù)字量輸入/輸出模塊（311列車通信控制系統(tǒng)的組成DXMe的具體功能如下：DXMe（1）輸入信號采集。（2）控制信號輸出。（3）設備地址輸入。1列車通信控制系統(tǒng)的組成DXMe的具體功能如下：DXMe321列車通信控制系統(tǒng)的組成5.HMIHMI安裝在列車司機室內(nèi)，由控制單元和顯示單元（見圖5-6）組成。HMI的組成方式有整體式和分布式兩種。整體式HMI，即控制單元和顯示單元集成一體，安裝在司機操縱臺上。分布式HMI，即控制單元和顯示單元分散安裝，控制單元一般安裝在司機室的設備柜內(nèi)，顯示單元安裝在司機操縱臺上。1列車通信控制系統(tǒng)的組成5.HMI331列車通信控制系統(tǒng)的組成HMI通過MVB與其他設備通信。司機可以通過顯示屏掌握列車運行狀態(tài)（如列車速度、故障狀態(tài)等），維修人員可以通過維修界面對列車運行數(shù)據(jù)進行檢查和分析。HMI是TCMS的顯示終端設備，是司機和維護人員操作機車的窗口，其具備如下功能：信息顯示。參數(shù)設定。功能測試。0102031列車通信控制系統(tǒng)的組成HMI通過MVB與其他設備通信。341列車通信控制系統(tǒng)的組成6.無線以太網(wǎng)無線以太網(wǎng)使得維護、調(diào)試人員可以通過無線連接的方式訪問車輛上的以太網(wǎng)掛網(wǎng)設備，并可進行設備狀態(tài)監(jiān)控和故障數(shù)據(jù)下載。此外，煙溫探測系統(tǒng)、安防系統(tǒng)和走行部檢測系統(tǒng)均需通過以太網(wǎng)和VCM實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互功能。同時，車輛配置一臺車載4G設備，當車輛發(fā)生嚴重故障時，車載設備能將車輛狀態(tài)及時傳送給地面服務器。無線以太網(wǎng)的主要設備是以太網(wǎng)交換機。以太網(wǎng)交換機具有以下功能：程序更新數(shù)據(jù)監(jiān)控設備維護0102031列車通信控制系統(tǒng)的組成6.無線以太網(wǎng)程序更新數(shù)據(jù)監(jiān)控352列車通信控制系統(tǒng)的配置以深圳城市軌道交通11號線為例，對列車通信控制系統(tǒng)的配置進行簡要說明。其車輛配置為-A1*B1*C1=D1*D2=C2*B2*A2-，由3個單元8節(jié)車輛編組而成。列車控制網(wǎng)絡采用列車級MVB網(wǎng)與車輛級MVB網(wǎng)相結合的雙層MVB主干網(wǎng)絡，且兩級MVB網(wǎng)均為雙通道冗余網(wǎng)。MVB網(wǎng)是為軌道車輛專門開發(fā)的專用網(wǎng)絡，是快速的過程控制總線，具有通信速率高、實時性好等特點，在國內(nèi)外軌道交通車輛上應用廣泛。主要微機控制系統(tǒng)均接入車輛級MVB網(wǎng)中，VCMe作為網(wǎng)絡的總線管理者和控制核心，負責整車網(wǎng)絡的協(xié)議管理、端口分配和功能實現(xiàn)。2列車通信控制系統(tǒng)的配置以深圳城市軌道交通11號線為例，362列車通信控制系統(tǒng)的配置列車通信控制系統(tǒng)的配置原則如下：（1）對于由微機控制的子系統(tǒng)，應盡量通過MVB接口與車輛級MVB網(wǎng)直接連接，以實現(xiàn)控制、診斷及輔助信息的傳遞。（2）對于不由微機控制的子系統(tǒng)，可以通過I/O模塊與車輛級MVB網(wǎng)相連接，以實現(xiàn)I/O控制和狀態(tài)信號的傳遞。列車控制網(wǎng)絡的網(wǎng)絡架構按其層次結構可分為列車級和車輛級兩級網(wǎng)絡，兩級網(wǎng)絡均由冗余的MVB構成。為保證列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的高安全性和高可靠性，MVB冗余的兩路通道分別通過兩個總線連接器連接到設備的兩個連接器插座上，以防止MVB連接器松脫所導致的網(wǎng)絡通信中斷。2列車通信控制系統(tǒng)的配置列車通信控制系統(tǒng)的配置原則如下：372列車通信控制系統(tǒng)的配置如圖5-7所示，每個Tc車各設一個VCMe，其中一個為主設備，另一個為從設備，主設備負責管理整個網(wǎng)絡，并與各子系統(tǒng)通過MVB接口實現(xiàn)總線通信。當主設備發(fā)生故障時，從設備自動接替主設備工作，成為新的主設備，對網(wǎng)絡進行管理。兩個REP互為冗余，其中一個工作，另一個作為熱備。工作的REP可對信號進行中繼傳輸，并電氣隔離兩級網(wǎng)絡。EDRM通過MVB接口與各子系統(tǒng)通信，實現(xiàn)各子系統(tǒng)相關數(shù)據(jù)記錄和故障診斷功能；通過以太網(wǎng)接口與信號系統(tǒng)通信，將車載數(shù)據(jù)發(fā)送給信號系統(tǒng)，以實現(xiàn)車載數(shù)據(jù)無線上傳功能。HMI通過MVB接口與各子系統(tǒng)通信，實現(xiàn)各子系統(tǒng)的相關顯示功能。2列車通信控制系統(tǒng)的配置如圖5-7所示，每個Tc車各設一382列車通信控制系統(tǒng)的配置2列車通信控制系統(tǒng)的配置392列車通信控制系統(tǒng)的配置列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)連接所有的微機控制單元，用以傳遞控制和監(jiān)控信息。直接通過MVB接口連接到列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)上的子系統(tǒng)設備包括SIV、中央空調(diào)系統(tǒng)（heatingventilationandaircondition，HVAC）、DCU、PIS、EDCU、ATO、電子制動控制單元（electronicbrakecontrolunit，EBCU）等，它們通過廣播控制單元（RS422接口）間接地與列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)進行通信。對于不能通過列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)直接接口的外圍設備，可以通過I/O模塊與列車控制網(wǎng)絡相連接，I/O模塊將模擬量/數(shù)字量的電信號轉換成網(wǎng)絡信號，從而實現(xiàn)列車