印度加尔各答地铁列车网络设计方案

姜仲昊　于人生　宋扬　何勇

摘要：基于印度加尔各答地铁实际线路情况，设计了一种具有热备冗余的列车网络控制系统，在保证基础功能的同时，通过列车多功能总线与各子系统进行实时通信，完成列车控制功能。该系统能够对列车网络进行管理、监视与诊断，并将列车运行过程中的部分运行数据与故障记录存储到事件记录仪中，便于列车的检修与维保;通过远程输入输出单元实现列车网络与车辆硬线信号的交互;通过显示屏实现人机交互功能。

关键字：冗余; 列车多功能总线;地铁;列车网络控制系统;

0.引言

印度加尔各答地铁自1984年开始运营，至今已超过30年，随着社会的发展与客流量的加大，目前正在运营车辆逐渐无法满足社会需求。在此背景下，这里为印度加尔各答地铁提供了一种8编组网络控制系统方案。

本文将从网络构成、冗余功能及控制功能等方面对印度加尔各答地铁列车网络设计方案进行说明。

1.列车网络

印度加尔各答地铁列车网络管理系统，采用符合IEC61375-1标准的多功能车辆总线（MVB），电气接口为的电气中距离（EMD）介质，传输速率为1.5Mbit/s^[1]。系统中除包含有硬件设备、控制软件、操作系统意外，还包含有方便维护人员的诊断软件、监视软件和维护工具等。系统使用两级总线，及车辆总线和列车总线。为完成列车控制功能，系统为所有子系统设备留有具有成熟可靠的接口通讯规范的标准通信接口，保证所有车辆子系统能可靠接入。

1.1列车控制网络

TCMS系统中包含有两级总线：各中继器RPT之间列的车总线，各中继器下的车辆总线。

TCMS系统与子系统间含有硬线与网络两种通信方式。其中，TCMS系统与主要通过RIOM与电气控制设备实现硬线连接，对具有MVB接口的子系统则通过MVB实现网络连接，如制动系统、辅助系统、牵引系统、空调系统及门系统等。

列车两端司机室各安装有一个中央控制单元CCU，用于实现列车控制、MVB网络管理、列车运行状态监视及列车故障诊断等功能。事件记录单元ERM主要用于记录列车运行数据与故障数据。远程输出输出单元，用于实现TCMS与车辆硬线信号的交互。列车显示单元用于显示列车实时状态，并实现人机交互功能。

2.2列车维护网络

在列车中每个TC车上设置有一个8口交换机，其中3个接口用于与邻车的交换机相连，其他接口供用户接入外部设备下载记录，在MC车上设置一根贯穿的以太网线缆，用于连接邻车的交换机。该维护网络可供用户在任意列车内接入并下载记录文件。

2.系统冗余设计

2.1 CCU主控冗余方案

系统中包含两台硬件、软件完全相同的CCU，分别安装在两端司机室的中央控制机箱中，互为热备冗余。

通常情况下，列车上电启动后拨码较小的CCU优先作为中控设备，实现网络管理与运行控制功能;拨码较大的CCU作为备用CCU，仅执行监视功能。若主控CCU发生故障，则热备CCU转为状态转为主控，执行网络控制功能，从而确保网络系统的正常运行。

3.2 RIOM冗余方案

每辆车配置一个RIOM机箱，机箱中的电源板与网关板均采用冗余设计，并采用外接双路电源，以保证在一路板卡故障时不影响机箱内的IO板卡工作。两块冗余的网关板卡传输相同的数据，CCU采信主网关板卡传输的数据。

2.3   MVB线路冗余方案

为提高列车运行的安全性和可靠性，MVB總线采用具有冗余结构的A、B两路通道，线路A和线路B都有独立的总线接口和通信线缆。多功能车辆总线通过总线连接器或RIOM与各子系统连接，并执行列车网络控制功能。

2.4   数据冗余记录方案

在两端司机室安装有软硬件相同的数据记录设备，同时按照相同规则记录运行和故障数据。数据记录仪内部设置有独立的存储介质，在断电或其他板卡损坏的情况下，存储介质中的内容不易丢失。

3.控制功能

列车管理系统能够监视车载主要设备的状态，并在能够通过人际交互界面实时显示列车信息，如司机室激活端、列车运行方向、列车速度、网压、司控器指令等信息。

TCMS系统能够根据硬线与网络上采集到的信息对牵引系统、制动系统发送控制指令。于此同时，TCMS还能够对空调系统、广播系统、列车门控制单元进行实时调度，并允许操作人员通过人际交互界面对子系统进行实时监视与控制。

4.记录与故障诊断功能

列车故障诊断功能由位于DTC车的ERM单元完成。该诊断系统能够通过多功能列车总线接收各子系统传来的故障信息，完成故障信息的识别、记录以及故障信息的统计功能。维护人员可以使用PTU设备下载运行记录与故障记录，并使用专用解析软件进行数据分析于查询。

4.总结

基于国内项目经验，本文为印度加尔各答地铁设计了一种更具安全性与稳定性的8编组列车网络控制系统。该套系统已通过一致性测试与通信接口测试，并已初步通过相关整车型式试验。在当前轨道交通行业快速发展的今天，该设计方案为海外市场项目提供了更多的选择。

参考文献

[1] 倪文波，王雪梅.高速列车网络与控制技术[M]. 成都：西南交通大学出版社，2010.