地铁车辆网络系统简介

刘冬健 史志永

摘 要：随着城市化的进程不断加快，相关的城市交通建设也逐渐从路面和地下两方面入手，并且交通建设的科学性也在不断提升。基于此，本文针对地铁车辆网络系统的硬件设施进行分析，并通过网络拓扑设计、主控冗余设计、线路冗余设计、数据流设计以及故障诊断设计等方面的了解，为研究地铁车辆网络控制系统提供参考。

关键词：地铁网络控制系统；轨道交通；网络拓扑

我国的地铁系统发展较为迅速，目前在多个城市已经构建出较为完善的地铁线路网，同时在地铁建设当中所使用到的网络系统也在逐渐增加其科学技术含量。地铁的装备制造相关行业为地铁的建设提供了设备基础和控制软件基础，成为列车各项指令传达以及执行的前提。网络控制系统作为地铁系统的核心技术，对于地铁建设具有至关重要的意义。

1 地铁车辆网络系统硬件

以地铁MVB网络控制系统为例，其中所应用到的硬件包含有中央控制单元（CCU）、模拟输入输出机箱1型和模拟输入输出机箱2型以及显示屏。在其中，CCU和ERM共同构成了中央控制单元，负责的主要工作为分析地铁总线上的车辆数据信息，以及针对信息开展管理和校验工作，并且提供便携式的测试接口。

显示屏主要的工呢过是针对存储的各项信息进行显示，并且提供实时的信息动态，比如车辆的运行状态、车辆遇到的故障类型以及处理状况。显示屏还要针对一些数据开展存储，司机进行车辆的状态了解就是利用显示屏进行的。1型和2型的模拟输入输出机箱又被称为RIOM箱，这二者的区别在于内部的板卡配置，同类型的板卡硬件是相同的。

2 地铁车辆网络控制系统设计

2.1 网络拓扑设计

网络拓扑值得是利用传输介质互连设备进行的物理布局，在网络通信方面应用较为广泛。地铁的车辆网络控制系统当中，包含的子系统分别有：列车控制器、制动控制其、牵引控制器、门控制器等多个，在网络拓扑设计当中，主要是节点、结点、链路以及通路这四个方面构成。在目前的地铁车辆网络系统中所应用的网络拓扑设计，中继器、中央控制单元以及事件记录仪是列车网络当中的系统设备，其他设备是子系统的控制设备。列车的整体网络控制系统当中，为了提升可靠性，在每节车厢分别配置控制设备。拓扑结构特征是影响地铁车辆网络系统网络连接机制的一个因素，公共的交通网络有三类系统要素，分别为站点、线路以及换乘站点，这三种要素的连接机制成为影响轨道交通网络规划方案合理性的要因素。

2.2 主控冗余设计

地铁的网络控制系统当中，主控冗余设计需要利用到CCU，如果在主控的CCU当中出现了故障，那么就需要热备CCU能够尽快代替主控的CCU的功能，保障整体线路运行的稳定。总线的管理功能需要得到保证，促使MVB的总线通信可以可靠运行。[1]总线主指的是已经完成总线数据配置的总线管理器，在相关的设计规范当中，把总线主的状态进行了规定。

主控冗余设计当中，总线管理器在运行之前，必须要保障主设备检索其他总线管理器时，可以确保总线设备状态，并且当线管理器恢复到了未配置状态时，此时的条件为总线管理器在成为主设备的过程当中，实现了达到四次的索引修改次数，但仍未成功成为主设备。一个巡回在结束之后，设备会进入下一个状态，该状态为“寻找下一个”，如果被接受，则进入“备用主设备”的状态，如果没有被接受，将产生错误报告。

2.3 线路冗余设计

线路冗余的原理是建立在MVB线缆双绞线、两回路数据传输的基础之上的，将其分别划分为线路A和B，如果在设备相同的数据发送工作中，同时经过线路A以及B，那么设备只会从中选择其一，被选择的传输线叫做信任线，另一条进行监视工作的线路叫做监视线。两条线路之间的关系为相互独立，不开展交互传输工作。在MVB网络当中，任何一个部位的两条线路开战信号测试工作，所得到的时间差都被称为信号时滞，并且MVB设备自身在满足线路冗余功能的条件之下，还可以在两条线路上同时开展数据帧的发送，尽量降低在两条线路当中存在的信号时滞。实现MVB的线路冗余设计，需要保证拥有两个MVB接口，分别作为进口和出口。

2.4 数据流设计

地铁车辆的网络控制系统当中，数据流设计的合理性以及延时特性等，都會影响到整体控制系统工作的质量。在进行MVB的地址设计工作时，针对不同的设备需要开展地址的配置。在主设备和从设备之间，通信形式的区别可以分为过程控制变量以及监视变量这两种类型，同时用户在通信时，所采用的变量是过程控制变量以及消息变量。数据流设计帮实现列车的速度计算以及空压机、空调启动的管理工作，这些都建立在一定的数据逻辑基础之上，并且影响到地铁的运作。

2.5 故障诊断设计

地铁控制网络的故障诊断设计工作需要显示屏和数据记录仪二者共同完成，其中数据记录仪发回的主要作用就是进行故障的记录以及故障环境的信息储备，记录相关信息有助于后期的故障诊断以及解决。在行车过程中，故障产生时数据记录仪第一时间开展信息识别，并且把识别到的信息内容传送到显示屏当中，帮助司机了解故障类型。故障根据不同的影响后果分为多种级别，用颜色表示，故障信息当中，必须要详细阐释的内容包含了故障时间、车号、位置以及代码等。根据记录仪的信息开展数据诊断分析工作，利用以太网传送到编写测试设备当中，帮助控制管理中心针对不同问题分别采取合理措施，降低由于损失带来的影响，保障列车当中的人员安全以及财产安全。

3 结论

综上来看，在地铁的网络控制系统设计和应用过程当中，不同环节和部分的科学含量以及使用效率都影响到整体系统的质量，同时关键技术的掌握也代表着一个国家和地区交通事业发展的水平。在我国的地铁建设当中，不断研发具有高新技术的地铁车辆网络系统，是应对城市化进程加快和交通运输压力增大的重要工作。

参考文献：

[1]侯向阳.地铁车辆TCMS系统网络离线故障原因分析[J].中国高新技术企业，2017（10）：131-132.