地鐵車輛網絡控制和診斷系統探析

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摘要:現如今，地鐵車輛網絡系統是地鐵中的核心關鍵，隨著國家對地鐵列車的研究工作重視程度不斷提高，地鐵車輛網絡控制和診斷系統也隨之完善，而本文就從地鐵車輛運行運行的實際情況出發，對地鐵車輛網絡控制和診斷系統進行研究。首先從網絡控制系統平臺和網絡控制拓撲結構對地鐵車輛網絡控制進行設計，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的設計。

關鍵詞:診斷系統;網絡控制拓撲結構;車輛控制模塊;事件記錄模塊

隨著國家城市化建設腳步的不斷發展，城市交通建設得到了全面的發展，地鐵作為軌道交通的一部分，近年來，引起了國家的重視。在不斷研究的過程中，地鐵列車技術日益完善，其中地鐵列車控制技術已經從傳統的單車微機控制發展成為列車網絡控制，發展至今，地鐵車輛網絡控制已經成為國家城市軌道交通車輛的關鍵技術之一。但是目前的地鐵車輛網絡控制和診斷系統還存在問題，需要進行更深入的分析。

一、地鐵車輛網絡控制的設計

(一)網絡控制系統平臺

DTECS網絡控制系統平臺一種專門為軌道車輛列車設計的車載計算機系統，其中包括了車在硬件、操作系統、控制軟件、診斷軟件等多個部分，借助這種DTECS網絡控制系統平臺可以實現對列車的控制讓其可以更好地監視并且控制整個列車。DTECS網絡控制系統平臺是一種分布式控制系統，借助這種系統可以將列車每個智能化單元都形成一個整體的列車控制網絡，將這些智能化單元分別安裝與不同的車下設備箱中或者在司機臺、車廂內的控制柜中。這些不同的分布式單元通過TCN總線進行連接，完成網絡控制系統任務，DTECS網絡控制系統平臺之間的連線較少，在實際應用的過程中可以對系統功能進行全面的拓展，拓展工序也不會過于復雜，只需要增加一根可以連接到單元的電纜線，繼而讓軟件應用可以和單元進行通信。DTECS網絡控制系統平臺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、數字量輸入/輸出模塊DXM、數字量輸入模塊DIM等。

(二)網絡控制拓撲結構

在明確了地鐵車輛網絡控制中最為常見的網絡控制系統平臺后，還要針對DTECS網絡控制系統平臺的拓撲結構進行研究，由上述內容可知，DTECS網絡控制系統平臺是一種分布式控制平臺，因此根據國家的相關標準規定，對DTECS網絡控制系統平臺的拓撲結構進行分析。這種網絡控制平臺可以采用三級控制的方式，三級控制分別為:列車控制級、車輛控制級以及功能控制級。所謂分布式控制技術，也就是對地鐵車輛信息進行分布采集，并且執行，繼而在中央進行集中控制和管理，每個模塊都分別安裝在不同的控制柜中。無論是列車控制級還是車輛控制級都采用了通信雙通道冗余設計，保證系統再出現通信故障時，可以及時的切換到另一邊。借助這種網絡控制拓撲結構實現可控制、堅實、故障診斷、數據記錄、信號采集等多種功能。

二、地鐵車輛診斷系統的設計

(一)地鐵車輛控制模塊

本文采用的地鐵車輛網絡控制平臺為DTECS網絡控制系統平臺，在對相應的網絡控制系統平臺和拓撲結構進行了簡單了解后，針對DTECS網絡控制系統平臺的功能進行詳細的設計分析，首先是車輛控制模塊。以G市地鐵五號線為例，該G市地鐵五號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室內，每個地鐵車輛中都會有兩個車輛控制模塊，通過車輛控制縱向和地鐵車輛中的其他設備進行通信，車輛控制模塊也是整個網絡控制系統的核心，可以實現四大功能，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車輛控制模塊，還有兩個事件記錄模塊，和車輛控制模塊相同，也是安裝在司機室內，但是事件記錄模塊安裝在于司機臺下方，通過車輛控制模塊和其他設備進行通信。［1］以G市地鐵五號線為例，該G市地鐵五號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的數據以及車輛故障數據等信息的變化情況，承擔著極為重要的存儲功能。具備的功能如下:數據存儲、數據記錄，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市地鐵五號線為例，該G市地鐵五號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行溝通，并且實現了車輛控制模塊之間的數據交換。考慮到每節車廂的情況不同，因此車輛通信管理模塊較為分散。

(四)車輛其他方面模塊

對于地鐵車輛網絡控制和診斷系統而言，系統中遠不只有車輛控制、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、數字量輸入/輸出模塊DXM、數字量輸入模塊DIM等。通過這些模塊實現了地鐵車輛網絡控制和診斷系統的基礎功能，包括監控監視設備功能、診斷車載系統故障、存儲記錄故障數據、分析故障原因形成故障報告等功能。［2］再完成了上述模塊的設計后，地鐵車輛網絡控制和診斷系統就具有了三大功能，分別為:監控功能、診斷功能以及控制功能，其中控制功能還能夠繼續劃分為系統冗余控制功能、牽引制動控制功能、空壓機啟動順序控制功能以及啟動聯鎖控制功能。這些功能的實現讓地鐵車輛真正做到了穩定運輸，也能夠對地鐵車輛實現全面的監管。

三、結語

綜上所述，隨著交通行業的完善，地鐵車輛的性能也在不斷進步，對于地鐵車輛運行而言，控制診斷系統極為重要。雖然國家近年來，不斷推出全新的地鐵車輛網絡控制和診斷系統，為地鐵車輛運行保駕護航，但是在實際應用中依然會出現一些不穩定的情況，繼而導致地鐵出現故障，因此本文以G市地鐵五號線為例，對地鐵車輛網絡控制和診斷系統進行了深入的分析，形成了更加完善的地鐵車輛網絡控制和診斷系統。

參考文獻:

［1］柳琳琳，李一葉，鄧飛飛，等．南昌地鐵1號線網絡控制與診斷系統［J］．機車電傳動，2017(1):98-101．

［2］李文正，殷培強，徐磊，等．成都地鐵4號線列車網絡控制系統［J］．科技創新與應用，2017(23):18-19．07電子信息科技風2018年11月

作者:賈吉 李合彬 單位:中車長春軌道客車股份有限公司