厂修车辆国产化网络系统适用性研究

毕素楠 王 凯 王明正 穆晓彤 夏天童

（1.北京地铁车辆装备有限公司，北京 100079；2.北京航空航天大学，北京 100191；3.深圳市北航检测有限公司，深圳 518052）

早期的地铁采用硬线方式进行列车控制和信息传输，具有列车网络带宽低和传输数据量小的特点。现在地铁列车大多采用列车网络进行列车控制、监视以及诊断信息的传输[1]。以北京地铁10号线厂修车辆项目国产化网络改造为例，介绍网络系统国产化换型的相关方案，并归纳分析国产化过程中遇到的技术难点及实际问题，以期为后续项目的实施提供参考。

自2010年开始，国内大部分列车控制和管理系统（Train Control and Management System，TCMS）引进了欧洲的自动控制方法，基于程控软件实现监测、预警和程控功能，同时将硬线电压信号作为Plan B。目前，城市轨道交通车辆的技术演进方向趋向于采用多功能车辆总线（Multifunction Vehicle Bus，MVB）。随着国产化率要求的日益提升，国内各地铁单位将全面采用更安全（信息安全）的国产化TCMS。

1 原车网络系统简介

1.1 系统拓扑

北京地铁10号线列车采用日本进口网络系统，6辆编组/列，列车总线为PROFIBUS，传送速度为1.5 Mb·s-1，车辆总线为RS-485形式。

1.2 系统功能

列车网络系统具有监控显示功能、故障检测和记录功能、车辆出库监测功能、当前站自动显示功能、累计数据记录功能、乘车率记录显示功能、列车运行信息记录功能、读出器读取功能以及对车上设备进行测试和诊断功能。列车网络系统主要功能设备包括中央传送装置单元、IO/IF单元以及监控显示器与显示控制器。

2 国产化列车网络系统

国产化网络系统功能创新主要包括以下7点。

（1）采用A/B路双冗余多功能车辆总线，从而提升 RAMS——Reliability（可靠性）、Availability（可用性）、Maintainability（可维修性）和 Safety（安全性）。

（2）优化系统网络控制功能。

（3）增加全数据采集和硬线信号采集模块，便于后续分析车辆状态。

（4）预留无线通信接口，方便车地通信。

（5）扩充MVB总线传输信息容量。

（6）统一车载子系统间协议。

（7）性价比高，可维护性强。

国产化网络系统拓扑结构如图2所示。列车总线与车辆总线均采用MVB总线，总线采用冗余设计，以保证数据传输的可靠性[2]。列车通信网络通过MVB接口与各子系统连接，实现对各子系统数据的控制、监视及自动诊断等功能。对于无法提供MVB接口的子系统设备，可通过RS-485转MVB模块，实现子系统接入MVB总线网络[3]。

图2 北京地铁10号线厂修车网络系统拓扑

3 厂修前后网络系统功能缺陷优化

对车辆原有网络系统功能缺陷进行优化，具体如表1所示。

表1 信号模式下保持制动施加优化

图1 北京地铁10号线原车网络系统拓扑

4 国产化过程中出现的难题及解决措施

4.1 国产化网络系统在替换过程中出现的难题

在实施国产化替代过程中，只替换网络系统，不更换原厂牵引、制动、空调、广播以及车门系统，原系统协议内容和格式出现了与网络系统无法匹配的情况，导致网络系统不稳定。

4.2 解决措施

一方面，尽量收集原车技术资料，采用设计联络会的形式在厂修阶段对接口协议，包括对格式和内容进行确认；另一方面，协调各供货商完成地面的接口测试，尽早发现问题并制定解决方案[4-5]。

5 结语

通过该项目的实施和其他项目的网络国产化经验，在厂修车辆上进行网络系统国产化具有可实施性。利用MVB网络系统的优势，可以更好地为用户提供故障采集、诊断等信息，便于迅速排查故障，为后续运营服务带来便利。在厂修车辆上进行网络系统国产化也可以优化系统，降低原车大修的成本与费用。此外，国产化响应速度快，可以根据需求进行功能定制。国产化后的硬件设备相比之前更加稳定，故障率低，且可以弥补原车存在的遗留问题，优化厂修车的性能。通过多个厂修项目网络系统国产化的顺利实施，可见基于MVB总线的厂修车辆国产化网络系统具备可执行性和普适性。