成都地铁4号线列车网络控制系统
成都地铁4号线列车网络控制系统
创新前沿Technology Innovation and Application2017年23期成都地铁4号线列车网络控制系统李文正，殷培强，徐磊，张欣萍(中车青岛四方车辆研究所有限公司技术中心，山东青岛266000)摘要：文章介绍了基于TCN标准的列车网络控制系统在成都地铁4号线上的应用，主要包括系统拓扑结构、系统配置、关键控制功能、显示屏界面、图形化编程软件、创新设计及运营情况等，并对系统设计进行了总结。
关键词：成都地铁;列车网络控制系统;控制逻辑；冗余中图分类号：U284.48 文献标志码：A文章编号院2095-2945 (2017)23-0018-021概述成都地铁4号线列车未6辆编组B型车，其列车网络控 制系统(TCMS)采用的是中车青岛四方车辆研究所有限公司 自主化的软硬件平台。
2基于TCN列车网络配置成都地铁4号线列车采用4动2拖的6编组形式，TCMS 列车总线及车辆总线均采用符合IEC61375标准规定的多功能车辆总线(MVB-EMD)。
基于TCN标准的列车网络系统拓扑结构如图1所示:互为冗余的两个C C U分别位于T c1车和Tc2车，完成列 车控制、监视和故障诊断功能。
每辆车都具有RI0M模块，实现对110V控制电路的主要 信号进行采集和控制及模拟量信号的采集。
Mp1车和Mp2车分别安装了两个互为冗余的中继器(R P T)模块，实现对M V B信号的中继传输，保证信号的传输质量。
两个人机接口单元(HMI)分别位于T c1车和Tc2车，负责显示设备状态和指导司机操作。
T c1车和T c2车各设置一个列车数据记录仪(E R M)，对列车主要设备的运行状态和故障信息进行冗余采集和记录。
列车控制及监控系统通过422G W与实时无线传输系统相连，其他子系统通过M V B接口接入到TCMS系统。
3系统关键功能3.1辅逆停机控制成都地铁4号线车辆前后半列各安装一台辅助逆变器，两台辅助逆变器分别给两组可被扩展供电接触器连接起来的中压母线供电，正常情况下每台辅助逆变器单独给 该半列的中压负载供电。
轨道交通列车通信网络系统故障分析探讨
轨道交通列车通信网络系统故障分析探讨摘要：随着经济的不断发展，我国城市建设迅速，地铁、轻轨等城市轨道交通已经在全国各地得到了广泛应用。
随着我国经济的不断发展，城市人口规模日益扩大，对交通工具的需求也在不断增加。
特别是在我国经济高速发展的大背景下，轨道交通已成为城市公共出行的重要方式。
本文首先介绍了轨道交通网络通信系统，然后介绍了故障分析和解决措施。
关键词：轨道交通；列车；通信网络系统；故障分析前言近年来，我国城市规模不断扩大，各大城市都在积极开展建设轨道交通项目。
由于其建设成本较低、运行速度较快等特点而成为当前最具发展前景的轨道交通运输方式。
列车网络是保障地铁安全高效运营的重要基础设施。
列车与调度指挥中心、车站信号楼之间必须保持通信联络，从而保证控制系统、车辆监测系统和运行调度系统三者能够正常工作。
在轨道交通运输过程中，通信信号设备对列车控制及乘客信息接收起着重要作用。
当车辆发生故障时，不仅会影响运输生产和运营组织效率，而且还可能影响到乘客的乘车安全。
因此，在列车运行中必须保证通信信号设备正常运行和良好状态。
1 概述轨道交通列车通信网络系统是指实现列车之间，列车与信号设备之间，以及对列控系统、调度指挥系统和车站信息采集系统三者之间通信联络的设备。
系统主要由通信网络、车辆控制中心、调度管理中心、车站及站台等设施组成，其基本功能是对车辆和信号设备的实时监测和信息采集。
轨道交通是一种新型的现代化公共交通工具，其出现和发展改变了人们的生活方式，同时也给社会带来了巨大变革。
由于轨道交通运营过程中所面临最大的安全问题就是事故发生率高、造成损失大及社会影响恶劣。
目前国内大部分城市都在积极建设地铁，并努力将其打造成一种快捷、舒适又安全的公共运输工具。
随着城市人口的不断增加，城市轨道交通在解决居民出行问题及减少污染等方面起着越来越重要的作用。
地铁线路越长，运行速度越快，所需通信和信息也就越多；同时因各车站间距离较远，所以必须采用高速通信传输装置（如RLC）进行高速信息传输，以实现无缝对接；而列车之间通信方式则主要为无线数据传输（如GPRS）来完成。
成都地铁既有列车网络控制系统对比分析
第39卷第SO期铁道机车车辆Vol.39No.SO 2019年12月RAILWAY LOCOMOTIVE&CAR Dec.2019文章编号=1008-7842（2019）SO—00&0$05成都地铁既有列车网络控制系统对比分析曾东亮（成都地铁运营有限公司,成都610051）摘要详细介绍了成都地铁既有列车控制网络系统情况，分析了各线网络控制系统的优缺点，提出了后续改进建议。
关键词地铁车辆；网络控制；现状；对比分析中图分类号：U239.5文献标志码：A doi：10.3969力.issn.1008—7842.2019.SO.11在地铁列车发展进程中，列车网络控制管理系统（TCMS）为关键核心系统，是集列车的控制、监控和诊断为一体的集成控制系统,能为列车各子系统和模块提供各种实时控制信息，完成对列车的控制。
目前国内外地铁列车发展日新月异，列车结构组成越来越复杂，特别是实时在线监测技术、大数据分析技术的大量应用，对网络控制系统的性能要求也越来越高。
本文对比分析成都地铁既有列车网络控制系统情况，针对性提出了后续改进建议。
1列车网络控制技术介绍列车网络控制技术的发展史上主要有TCN、WorldFIP和LonWorks等，随着标准化应用及互联互通要求的提高，目前TCN成为应用最广泛的列车网络控制技术"列车通信网络（TCN）主要服务于铁路机车、动车和城市轨道交通，主要包含两层架构，即具有不同特性的主干网络（Train Backbon）和具有不同特性的编组网络（Consist network），其协议的转换主要借助节点来完成，主干网络可以是绞线式列车总线（WTB）或者以太网列车总线（ETB）,编组网络可以是多功能车辆总线（MVB）、CANopen总线或者以太网编组总线（ECN）。
随着城市轨道交通的迅猛发展，TCN网络控制的应用百花齐放，例如上海、深圳地铁部分庞巴迪车系采用”WTB列车总线MMVB车辆总线”的两层网络结构，广州、武汉地铁部分西门子车系采用”MVB列车总线+ MVB车辆总线”的网络结构，北京大兴机场线采用国产“以太网+M V B”列车总线双重冗余网络结构。
地铁车辆司机室操作及驾驶培训教材手册
第16章司机室操作及驾驶目录1 目的 (1)2 手册概要 (1)3 司机室电气设备 (1)4 紧急操作 (12)第16章司机室操作及驾驶1目的本操作手册的主要使用对象是成都地铁4号线列车司机（操作者），其全部内容可使司机安全、有效地操纵列车，并确保列车处于良好的工作状态。
2手册概要本文件描述了成都地铁4号线车辆的司机室电气设备功能简介及驾驶操作。
3司机室电气设备司机室作为列车控制的核心，包含有牵引系统、信号系统、CCTV系统、广播系统、无线电台、列车控制系统、制动系统的控制单元等，提供良好的人机操作界面，为司机操作控制列车提供直观、简单、安全的环境，以达到保护列车安全、舒适运营的目的。
3.1 设备布置：设备名称：1、司机室顶灯2、司机室摄像头3、前照灯、尾灯4、刮雨器5、遮阳帘6、扬声器7、终点站显示器 8、司机台 9、CCTV显示屏10、开关门按钮版 11、信号系统扬声器 12、控制柜13、综合柜 14、信号系统天线安装 15、信号调制解调器21、司机室增压单元风速选择开关3.2 设备功能3.2.1 主司机台主司机台作为司机驾驶的重要设备，完全符合UIC651和人机工程学的设计。
司机台面上设置有TCMS显示屏、信号显示屏、压力表、速度表、广播控制盒、无线电台控制盒、车辆控制相关指示灯、司机控制器、司机台按钮板等设备；主司机台内部设置有台体电气连接器、司机台电热器。
1）信号显示屏作为信号系统的输入和显示单元，可以显示列车在ATO等自动驾驶模式下的相关信息。
2）TCMS显示屏作为列车管理系统的显示单元，可以显示列车子系统的工作状态、故障信息，并可以通过人机界面设置广播、空调、牵引系统的参数。
3）广播控制盒作为广播系统的输入和显示单元，在半自动广播时可以通过广播控制盒进行起点站、终点站、越站、预录紧急广播的设置播放，可以显示紧急报警位置、起始站、终点站、当前站及广播状态。
4）无线电台控制盒作为无线系统的输入和显示单元，司机通过无线控制盒与OCC 控制中心进行通话。
浅析成都地铁4号线信号系统与防淹门接口安全
浅析成都地铁4号线信号系统与防淹门接口安全
欧一甫
【期刊名称】《城市建筑》
【年(卷),期】2014(000)015
【摘要】本文介绍了成都地铁4号线信号系统与防淹门的布置和功能，地铁信号系统与防淹门的接口信息传递，从接口安全功能设计、硬件层面、运营维护层面阐述了信号系统与防淹门应满足的接口安全。
【总页数】1页(P384-384)
【作者】欧一甫
【作者单位】成都地铁运营有限公司，成都610081
【正文语种】中文
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1.兰州轨道交通1号线信号系统与防淹门接口方案探讨 [J], 常中伟
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5.城轨信号系统与防淹门接口配置分析与优化 [J], 郭碧[1]
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信号工知识考试(试卷编号281)
信号工知识考试(试卷编号281)1.[单选题]犀浦站地名缩写代码（ ）A)ＸＰＳB)ＸＰＲC)ＸＰＤD)ＸＰＫ答案:A解析:2.[单选题]DS6-K5B计算机联锁系统，每对ET-PIO有32个采集点和( )驱动点。
A)8个B)16个C)24个D)32个答案:D解析:3.[单选题]LED信号机断丝报警时，断多少束灯丝时信号机报警仪应报警？A)1B)2C)3D)4答案:D解析:4.[单选题]在CBTC模式下,联锁根据( )提供的虚拟闭塞分区状态进行联锁运算。
A)1ATS子系统B)1ATP子系统C)计轴子系统D)无线子系统答案:B解析:5.[单选题]每套RBC需要( )信号安全数据网IP。
A)2个B)3个C)4个D)5个6.[单选题]停车保证功能用于在CBTC运行模式下，当联锁请求进路取消时，加快（ ）的进程A)列车制动级位提高B)进路取消C)列车牵引恢复D)司机确认答案:B解析:7.[单选题]当使用兆欧表（500V）时，摇把转速应保持( ) r/min。
A)60B)80C)100D)120答案:D解析:8.[单选题]在控制台上区分第7、8、9网路线故障时，可在控制台上增加办理引导进路锁闭操作，则可根据原来办理的进路，判断出故障所处位置，例如：若原来办理的是接车进路，办理引导锁闭后进路无白光带，说明( )。
A)9线的QJJ和GJJ故障B)7线的KJ故障C)8线的XJJ故障D)9线的GJJ故障答案:A解析:9.[单选题]尖轨跟端的双头螺栓或套管不紧、失效或缺失会导致（ ）。
A)尖轨爬行B)尖轨肥边C)滑床板吊板D)转辙机密贴强度过大答案:A解析:10.[单选题]TSRM主要用来获取TSR系统的实时状态及( )。
A)历史运行信息B)报警信息C)命令参数信息D)限速命令11.[单选题]当道岔由反位向定位转换时，工作原理同定位向反位转换时，但其动作电源是经由又X1、( )线送向室外的。
A)X2、X3B)X2、X4C)X3、X4D)X2、X5答案:D解析:12.[单选题]信号机限界指设备边缘最外侧（靠近钢轨一侧）距（ ）的距离。
简析成都地铁4号线计轴工作原理及故障应急处置
天水铁路电缆有限责任公司
中国铁路通信信号股份有限公司天水铁路电缆有限责任公司始建于1969年。
公司可为用户提供各类铁路信号电缆、铁路数字信号电缆、铁路通信电缆、辐照交联电力电缆、架空电缆、低烟无卤阻燃城市轨道交通电缆、机车电缆、耐火电缆、各种铜、铝绞线、电线等8大类、24个品种、3000多个规格的产品。
公司通过了质量、环境、职业健康安全管理体系认证，通过了IRIS、CRCC、CCC产品认证，公司是“全国第三批企事业知识产权试点单位”，拥有产品技术专利30项。
40多年来，公司产品受到国内外用户的一致好评。
天水铁路电缆有限责任公司将保证以优质的产品，合理的价格和满意的服务参与国内外工程项目建设，并真诚希望在铁路工程建设中做出自己的贡献。
（详见封三）。
地铁车辆监视系统用户培训手册
第3章监控系统1 目的及参考标准 (2)1.1目的 (2)1.2 参考标准 (2)2 列车控制及监控系统概述 (2)2.1 TCMS拓扑图 (2)2.2 TCMS硬件配置 (4)3 TCMS主要控制功能 (5)3.1 整车实现的主要功能 (5)3.2 牵引系统 (7)3.3 制动系统 (8)3.4 辅助系统 (10)3.5 空调系统 (10)3.6 其它系统 (11)4 TCMS显示屏界面介绍 (12)4.1 人机接口界面概述 (12)4.2 人机接口界面详细设计说明 (17)5 TCMS故障诊断功能 (40)6、TCMS冗余设计介绍 (41)7 TCMS硬件设备介绍 (43)7.1 TC1/2车RIOM机箱 (43)7.2 TC1/2车RIOM+ERM机箱 (52)7.3 TC1/2车CCU+422GW机箱 (62)7.4 MP1/2车RIOM+RPT机箱 (68)7.5 M1/2车RIOM机箱 (80)7.6 人机接口（HMI） (87)1 目的及参考标准1.1目的本文档主要描述了成都地铁3&4号线项目列车控制及监控系统的拓扑结构、主要控制功能、监视功能、故障诊断、冗余设计和主要的硬件设备。
本文档的读者对象为成都地铁用户和售后服务人员。
1.2 参考标准TB/T 3021-2001 《铁道机车车辆电子装置》TB/T 2768-1996 《机车电子设备测试元器件、可编程电子设备与电子系统的可靠性》TB/T 2766-1996 《机车电子设备测试装置试验规则》TB/T 1333-1996 《机车电器基本技术条件》EN 50155:2007 《机车车辆电子设备》EN 50121-3-1:2006 《铁路设备-电磁兼容.第3-1部分机车车辆-列车和整车》EN 50121-3-2:2006 《铁路应用-电磁兼容.第3-2部分机车车辆-电气设备》GB 7928 《地铁车辆通用技术条件》IEC 60077 《铁路车辆电气设备-基本工作条件和基本规则》IEC 61373 《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》IEC 61375-1 《电力铁路设备–列车总线.第一部分列车通信网络》2 列车控制及监控系统概述2.1 TCMS拓扑图成都4号线车辆的列车控制及监控系统按照IEC61375-1标准规定的列车通信网络组建，列车总线与车辆总线均采用MVB总线。
地铁车辆司控器的实际应用及分析
地铁车辆司控器的实际应用及分析摘要：文章介绍了司控器基本原理，结合实际产品阐述两种控制方式，讨论其优劣势。
关键词：司控器；电位计；PWM；比率1 司控器司控器安装在车辆司机室，用于列车的牵引/制动/方向的控制。
其结构主要由主手柄、方向手柄、钥匙装置、电位计以及附属配件组成，主手柄机械转动，控制电位计旋转，可实现无级控制；方向手柄与钥匙装置配合控制列车前进/后退方向；电位计控制输出电压值，发出牵引/制动级位指令。
2 PWM指令器控制方式2.1 控制方案成都地铁1号线地铁车辆司控器电位计根据主手柄级位对应输出0～12V电压值，经过PWM指令器转化为2000HZ的PWM占空比信号，最终输入至TCMS（列车网络控制系统），向牵引/制动系统发送控制指令。
为确保电位计输出电压稳定可靠，司控器内置两组电位计，PWM指令器内置两块PWM信号电路板分别处理两组电位计的信号，TCMS系统两组RIOM模块分别接收的两组PWM占空比信号，并进行对比，两组电位计偏差在7.5%范围内时，TCMS系统可以校准识别，超出范围后，TCMS系统无法判断有效控制指令，列车牵引/制动系统无法接收控制指令。
电位计输出电压如下表1所示：表1 电位计输出表2.2 故障处置方案成都地铁1号线车辆发生司控器PWM指令偏差过大故障时，TCMS报出DF-PWM故障，人工将主手柄回置零位，TCMS系统将对用两系（两组）PWM占空比输出信号与参考信号进行对比判断，若确认结果如下表2所示：表2 结果确认表发生序号3、4情况时，列车可采用备用模式（屏蔽网络信号，使用硬线传输）控制列车动车。
3 比率控制方式3.1 控制方案成都地铁5号线地铁车辆司控器电位计根据主手柄级位对应输出0～10V电压值，TCMS系统通过头尾车冗余RIOM模块采集司控器两组电位计的输出电压和参考电压，根据电压比率（Rate=UO/Uref（输出电压/最大输出电压），有效范围0.01~0.99）换算控制级位，牵引状态：0.575~0.970对应0~100%，制动状态：0.425~0.096对应0~-100%，如图1所示：图1 电位计输出比率当两组电位计输出比率均在有效范围时，牵引工况下取牵引力较小值，制动工况下取制动力较大值。
浅析成都地铁4号线信号系统与防淹门接口安全
【 摘
耍】 本文介绍 了成都 地铁 ４号线信号系统与防淹 门的
车 ，保 障 列 车 有 效 停 车 后 向防 淹 门输 出 “ 允许关 门” 的信 息 。 若 防 淹 门防 护 区域 内有 车 ， 信 号 系 统 将 禁 止 输 出 “ 允 许 关 门 ”授 权 ， 防 止 把 车 关 闭 在 防 淹 门 区域
高 岗 位 技 能 ，做 到 特 种 设 备 技 术 岗位 人 员 均 持 证 上
防 淹 门作 为 一 种 水 体 灾 害 的预 防 设 备 ， 在 地 铁 中有广泛的应用 。
岗；定期组织 防淹 门故障演练 ，确保维保 人员掌握
常态
接 口安 全对 提高地铁运营效率和服 务质 量具有
重 要 作 用 。一 方面 正 常情 况 下 不 影 响 列 车 运 营 组 织 ， 不 危 害 人 身 财产 安 全 ， 需 避 免 因接 口 安全 导 致 列 车
ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ Ｍｅ ｔ ｒ ｏ Ｌ ｉ ｎ ｅ ４ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｎｔ ａ ｉ ｌ ｆ ｏ ｏ ｄ ｇ ａ ｔ ｅ ， ｍｅ ｒｏ ｔ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓａ ｎｄ ａ ｎ ｔ ｉｆ ｌ ｏｄ ｇ ａ ｔ ｅｉ ｎ ｔ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｅｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒａ ｔ ｎｓ ｆ ｅ ｒ ， ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ，ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｆａ ｒ ｃ ｅ ｓ ｅ ｃ ｕ ｉ ｒ ｔ ｙ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ， ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎｄ ａ ｍａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎｃ ａ ｅ ｅ ｘ ｐ ｏ ｕ ｎ ｄ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏｒ ｐ ｔ ｓ ｅ ｅ － ｕ ｒ ｉ ｔ ｙ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｌ ｆ ｏ ｏ ｄ ｇ ａ ｔ ｅ ｓ ｈ ｏ ｕ ｌ ｄ ｍｅ ｅ ｔ ．
城市轨道交通列车自动控制系统—ATS系统
101~999
DID
Destination Identification 目的地号
01~99
PVID
Permanent Vehicle Identification 永久性车组编号
01~99
LINE ID
Line Identification 线路号
01-99
TRIP SEQ
Trip Sequence 圈数
Central Control Station Luo Hu
Profibus DP Profibus
s. node s . no de
RTU
Profibus
Local operation work station
ATP
powered with main power
FTG S
FTG S
FTG S
SICAS
SICLOCK
GPS Master Clock
Depot Operator Room
Office mMdM1l uI h
lp3luh
10MBit HUB
Cat5 Ethernet connection approx. 60 meters
Depot
Interlocking
(InsaOmCeCb uBi ludiilndgin g ) than OCC
Line 1 MMI 1
m01luh
Line 1 Chief MMI 2 Dispatcher
m02luh
m03luh
COM 1 COM 2
c01luh
co2luhluh
Report Server
rp1luh
to Line 4
地铁列车网络控制系统新型MVB接法典型通信故障分析
地铁列车网络控制系统新型 MVB 接法典型通信故障分析摘要：列车网络控制系统作为地铁列车的“中枢神经”，在车辆的安全运行中起着关键作用，本文依托于成都某地铁项目，通过对列车网络控制系统通信故障的解决和分析，新型的MVB接线法增加了网络的可靠性，同时它对网络前期施工提出了更高的要求。
关键词：列车网络控制系统；故障诊断；稳定性引言列车网络控制系统主要负责对车载电气设备和列车运行状况的实时监测和控制，并对车载电气设备进行快速、有效的故障分析和诊断。
网络技术的运用不仅可以节省列车硬连线、减轻列车重量，还可以提高系统集成度与可维护性，更为重要是列车朝着模块化、信息化、智能化的方向发展，列车的安全性与可靠性也得到了全面的提高。
1列车网络控制系统拓扑结构成都某地铁项目为8编组列车，全列车长度187m，全列车MVB总线的长度在500m到700m之间，显然已经超过了MVB EMD介质规定的最大200m的限制，因此通过中继器将网络控制系统分为两级总线，如图1所示，其中中继器之间的总线为列车级总线，中继器下面为车辆级总线。
图1 列车网络控制系统网络拓扑图2两种MVB接线法比较标准MVB EMD接线法，如图2所示,其优点是线路A与线路B互为冗余，A路或B路中任何一路中断后对另一路没有影响，从而不会影响整个MVB网络的通讯，但是缺点是一旦某个连接器松动，MVB线缆将在该连接器断裂为两段，从而导致线路A与线路B全部中断，必然造成MVB网络通讯中断，进而对车辆的运行产生影响。
图2 标准MVB EMD设备连接示意图新型MVB接线法，如图3所示，即MVB的一个连接器只走线路A，另一个连接器只走线路B，当有一个连接器松动时对另一路MVB线路没有任何影响，因此也不会对整个MVB网络造成影响。
新型接法在连接器内部将线路一进一出进行了短接，所以即使同一设备上的两个连接器全部从设备断开，仅会导致该设备离线，而不会造成MVB线路中断，因此这种新型的MVB接线法对于系统更加可靠。
中国轨道交通列车运行控制技术及应用
第四章
中国轨道交通列车运行 控制技术的关键技术
列车定位技术
卫星定位技术：利用GPS、北斗等卫星 定位系统进行精确定位
无线电定位技术：通过无线信号传输进 行定位，如Wi-Fi、蓝牙等
惯性导航技术：利用加速度计、陀螺仪 等传感器进行定位
激光雷达定位技术：通过激光雷达扫描 进行精确定位
视觉定位技术：利用摄像头进行图像识 别和定位
03
成都地铁3号线：采用基于无线通信的移动闭塞技 术，实现列车自动运行和自动停车
04
成都地铁4号线：采用基于无线通信的移动闭塞技 术，提高运行效率和安全性
05
成都地铁5号线：采用基于无线通信的移动闭塞技 术，实现列车自动运行和自动停车
06
成都地铁6号线：采用基于无线通信的移动闭塞技 术，提高运行效率和安全性
跨座式单轨交通
跨座式单轨交通 是一种新型的轨 道交通方式，具 有速度快、噪音 低、环保等特点。
跨座式单轨交通 的应用场景包括 城市轨道交通、 城际轨道交通、 旅游观光等。
跨座式单轨交通 的控制技术包括 自动控制、信号 控制、调度控制 等。
跨座式单轨交通 的控制技术可以 提高列车运行效 率、安全性和舒 适性。
第三章
中国轨道交通列车运行 控制技术的应用场景
城市轨道交通
地铁：城市轨道交通的主要形式，具有快速、准时、安全、环保等特点 轻轨：适用于城市中心区、城市边缘区等不同区域，具有灵活、便捷等特点 磁悬浮列车：具有高速、低噪音、低振动等特点，适用于城市间快速交通 单轨列车：适用于城市中心区、城市边缘区等不同区域，具有灵活、便捷等特点
绿色化
节能减排：采用节能技术，降低能源消耗，减少碳排放 环保材料：使用环保材料，减少对环境的污染 绿色设计：采用绿色设计理念，提高列车的环保性能 绿色出行：倡导绿色出行，减少交通拥堵和环境污染
地铁列车自动运行(ATO)系统与列车控制系统(TMS)的接口
Ａ Ｔ Ｏ不需要司机 驾驶列 车。通常值 守的司机 只 是监 控列 车运 行 ， 并 在 列 车遇 到 意 外 的 情 况下 采
取 紧急措 施 ， 以及 在必 要 的情况 下转人 工 驾驶 ， 同 时
进行一些如空调 、 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ降受电弓等辅助性工作。
地铁列车 自 动运行能最大程度地保证列车运行 安全 ， 提高运输效率 ， 减轻运营人员劳 动强度 ， 同时 还具有停靠站点准时及定位准确等优点 。列车 自动 运行（ ＡＴ ｏ） 系统 与列 车控 制 系 统 （ Ｔ Ｍｓ ） 的接 口是
控 和诊 断 。
能。 以成都地铁 １号 线为例 ， 阐述 了地铁 ＡＴ Ｏ 系统 与列车 控 制系统（ Ｔ ＭＳ ） 接 口的硬件构成 、 软件协议 ， 以及 冗余配置 、
异常机 制和初上 电机制 。
关键词 地铁 ；列车 自动运行 系统 ； 列 车控制 系统；接 口 中图分类号 Ｕ ２ ３ １ ． ６
Ｆ ｕ Ｇｕ ｏ ｘ ｉ ｎ
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地铁车辆网络系统分析
地铁车辆网络系统分析1TCMS系统概述西安地铁三号线车辆为6辆编组，4动2拖，车辆的编组形式为：Tc1－Mp1－M1－M2－Mp2－Tc2。
每辆动车有1个变压变频调速VVVF系统，每辆拖车有1个辅助逆变CVS系统，VVVF系统和CVS系统与列车网络系统之间通过冗余的MVB总线实现通信。
制动选用EP2002系统，整车有2个CAN单元，每个CAN单元由2个网关阀GV、1个ＲIO阀及3个智能阀SV组成，控制阀之间通过内部的CAN总线通讯。
2个网关阀配置为冗余的工作模式。
网关阀具有独立的MVB接口，列车控制和监控系统(TCMS)通过网关阀传输和接收指令、故障等信息，实现对整车制动系统的控制和监视。
2TCMS系统结构列车和车辆控制分3级：列车控制级、车辆控制级与子系统控制级。
整车分为5个网段，TC1车和Mp1车组成网段1，M1车为网段2，M2车为网段3，TC2车和Mp2车组成网段4，以及主干网网段，如图1所示。
每辆拖车配置1台中央控制单元CCU、1台事件记录仪EＲM、1台人机接口单元HMI，每辆动车配置1个MVB中继器ＲEP，每辆车配置1个远程输入输出模块ＲIOM。
变压变频调速系统、制动系统和辅助逆变系统采用普通D－SUB9连接器的总线连接方式;车门系统、乘客信息系统、空调系统、广播系统采用总线连接器的接线方式与网络设备相连接，信号系统的ＲS485总线通过集成在ＲIOM上的网关转换成MVB，再同ＲIOM数据一起通过总线连接器与网络通信。
2．1冗余结构MVB冗余：MVB总线采用符合IEC—61375标准的冗余屏蔽双绞线EMD电缆，各中继器之间、各子系统之间、中继器与子系统之间均为冗余布线，单点故障不会导致列车运行停止。
MVB的线路A和线路B同步发送相同的数据，能够防止传输线、引脚接点以及收发器的错误导致MVB传输故障，MVB接线拓扑如图2所示。
CCU冗余：每列车的2台CCU配置相同的应用级过程数据源端口及宿端口。
城市轨道交通列车自动控制系统(CBTC)系统
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统的原理
CBTC系统的特点是列车的定位基于通信而不依赖于轨道电路，即基于通 信的列车控制系统，CBTC系统能够实现移动闭塞的功能。
CBTC系统的原理是：ATP地面设备周期性地接收本控制范围内所有列车 传来的列车识别号、位置、方向和速度信息。相应地，ATP地面设备根据接 收到的列车信息，确定各列车的移动授权，并向本控制范围内的每列列车周 期性地传送移动授权（ATP防护点）的信息。移动授权由前行列车的位置来 确定，移动授权将随着前行列车的移动而逐渐前移。
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统
CBTC结构示意图
CBTC结构示意图
Байду номын сангаас
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统的特性
CBTC相比传统的铁路信号系统有如下特性:
① 不须繁杂的电缆，转而以无线通信系统代替，减少电缆铺设及维护成本。 ② 可以实现车辆与控制中心的双向通信，大幅度提高了列车区间通过能力。 ③ 信息传输流量大、效率高、速度快，容易实现移动自动闭塞系统。 ④ 容易适应各种车型、不同车速、不同运量、不同牵引方式的列车，兼容性强。 ⑤ 可以将信息分类传输，集中发送和集中处理，提高调度中心工作效率。
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统
基于通信的列车自动控制(CBTC)系统的原理
ATP车载设备根据接收到的移动授权信息以及列车速度、线路参数、司 机反应时间等，计算出列车的紧急制动触发曲线和紧急制动曲线，以确保列 车不超越现有的移动授权。因此在移动闭塞系统中，ATP防护点不是在轨道 区段的分界点，而是在前行列车车尾后方加上安全距离的位置，它随着列车 的移动而移动。后续列车可最大限度地接近前行列车尾部，与之保持一个安 全距离。在保证安全的前提下，CBTC系统能最大程度地提高区间通过能力。
成都地铁信号系统发车指示器优化设计
城市轨道交通0 引言地铁信号系统发车指示器具有指示列车在车站的发车时刻等功能。
发车指示器的车站引导控制计算机从自动监控系统（ATS）接收有关发车指示器显示的内容信息，经处理后将数据显示在相应的发车指示器，同时将相应发车指示器的故障报警信息发送给ATS系统[1]。
目前，成都地铁既有线使用的发车指示器由于系统设计及功能接口等原因，存在延迟大、结构复杂及故障率高等缺点，使得乘务人员经常无法利用发车指示器正常判断到、发车计时点，十分不方便。
随着3、4号线开通临近，成都地铁即将迎来线网化运营的单司机操作，如何让发车指示器更有效地辅助司机成为需要解决的问题之一[2]。
1 发车指示器发车指示器由计时显示区和发车指示区组成。
1.1 计时显示区显示列车的站停时间和计时。
列车出发后至下列车到站停稳前处于熄灭（无显示）状态。
（1）站停显示。
列车到站停稳后，从ATS系统给定的停站时间开始，用红色LED矩阵显示在计时显示区。
列车已经到达站台的判断由ATS完成。
该信息将会以“到达标记”送达DTI。
以下各项是列车停稳必须判断的条件：列车占用站台轨道；对基于通信的列车控制（CBTC）列车，列车位置将会由车载控制器（CC）报告给ATS（通过数据存数单元FRONTAM）[3]。
对于非CBTC列车，列车位置会由ATS系统通过计轴的占用来跟踪。
列车停站时间范围是0～999 s，计时显示区开始以秒为单位倒计数显示。
（2）发车显示。
计时显示区显示到000，表示允许发车，若列车未出发，计时显示区的显示由红色变为绿色后开始进行正计时，显示晚点时间，直到接到列车离开信息为止。
列车离开站台的判断由ATS完成。
该信息将会以“出发标记”送达DTI。
判断列车是否出发需要检查以下条件：站台前的计轴区段被占用；对于CBTC列车，列车位置将会由车载CC报告给ATS；对于非CBTC列车，列车位置由ATS系统通过计轴占用来跟踪。
列车之前在站台计轴区段。
若列车晚点时间到达999 s，列车仍未出发，则计时显示区清零并重新开始正计时，直到接到列车离开信息为止，此时的晚点时间由车站引导控制计算机记录。
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成都地铁4号线列车网络控制系统
文章介绍了基于TCN标准的列车网络控制系统在成都地铁4号线上的应用，主要包括系统拓扑结构、系统配置、关键控制功能、显示屏界面、图形化编程软件、创新设计及运营情况等，并对系统设计进行了总结。
标签：成都地铁；列车网络控制系统；控制逻辑；冗余
1 概述
成都地铁4号线列车未6辆编组B型车，其列车网络控制系统（TCMS）采用的是中车青岛四方车辆研究所有限公司自主化的软硬件平台。
2 基于TCN列车网络配置
成都地铁4号线列车采用4动2拖的6编组形式，TCMS列车总线及车辆总线均采用符合IEC61375标准规定的多功能车辆总线（MVB-EMD）。
基于TCN标准的列车网络系统拓扑结构如图1所示：
互为冗余的两个CCU分别位于Tc1车和Tc2车，完成列车控制、监视和故障诊断功能。
每辆车都具有RIOM模块，实现对110V控制电路的主要信号进行采集和控制及模拟量信号的采集。
Mp1车和Mp2车分别安装了两个互为冗余的中继器（RPT）模块，实现对MVB信号的中继传输，保证信号的传输质量。
两个人机接口单元（HMI）分别位于Tc1车和Tc2车，负责显示设备状态和指导司机操作。
Tc1车和Tc2车各设置一个列车数据记录仪（ERM），对列车主要设备的运行状态和故障信息进行冗余采集和记录。
列车控制及监控系统通过422GW与实时无线传输系统相连，其他子系统通过MVB接口接入到TCMS系统。
3 系统关键功能
3.1 辅逆停机控制
成都地铁4号线车辆前后半列各安装一台辅助逆变器，两台辅助逆变器分别
给两组可被扩展供电接触器连接起来的中压母线供电，正常情况下每台辅助逆变器单独给该半列的中压负载供电。
当TCMS检测到有且仅有一台辅逆发生故障时，TCMS给故障侧的辅逆发送停机指令，故障侧辅逆停机；当两台辅逆同时故障时，两台辅逆同时停机；当两台辅逆均正常工作，但扩展供电接触器处于闭合状态时，为了避免辅逆并网运行，TCMS同时给两台辅逆发送停机指令，辅逆停机后TCMS控制扩展供电接触器断开，TCMS复位停机指令，兩台辅逆正常启动。
3.2 扩展供电控制
正常工作时，扩展供电接触器断开，辅逆给各自半列的供电网络的负载供电，前后半列中压负载在两个电网间平衡分配，一旦一台辅逆故障，允许正常的一台辅逆为全列的中压负载供电，此时故障侧的辅逆停机，满足扩展供电接触器闭合条件时，TCMS将发送扩展供电接触器闭合指令，控制扩展供电接触器闭合。
当故障侧的辅逆故障解除时，TCMS复位扩展供电接触器闭合指令，并停止向辅逆发送停机指令，故障侧辅逆恢复启动，正常工作。
3.3 保持制动缓解控制
列车停车时，制动系统将自动施加保持制动，保证列车处于静止状态。
当列车再次启动时，需要首先缓解保持制动，TCMS结合牵引力、牵引状态、列车速度等条件综合判断，当满足车辆启动条件时，发送保持制动缓解指令，制动系统收到保持制动缓解指令后缓解保持制动，保持制动缓解的牵引力大小及列车速度的控制可以避免列车后溜并降低闸瓦磨耗。
4 系统显示屏界面
成都地铁4号线显示屏界面的操作流程主要分为运行模式和检修模式，运行模式主要面向的对象是司乘人员，主要的内容是车辆运行相关的状态信息和空调等运行相关的信息显示和设定；检修模式主要面向的对象是检修维护人员，主要的内容是车辆技术参数的设定，试验和检修维护相关信息的显示和设定。
5 图形化编程软件
目前国内复杂控制软件的开发主要借助于图形化开发软件，包括OpenPCS、ISAGraph等，这些的使用都有针对性和特定条件限制，而Matlab/Simulink具有很大的开放性，支持DSP、ARM、X86等几乎所有的硬件系统和操作系统。
四方所基于目前列车网络控制系统控制需求及编程条件，开发了具有自主知识产权的列车网络控制系统Simulink功能模块库，通过这些模块库可以将复杂的网络系统控制算法及逻辑以简单搭建模块的形式实现，具有结构清晰、可操作性强、易维护、高效率等特点。
图2是基于Simulink实现的列车网络控制系统软件结构及开发界面。
6 系统优化及创新
成都地铁4号线列车网络控制系统针对招标文件的特殊要求，进行了分析论证，并进行了优化创新设计。
6.1 头尾车冗余RIOM设计
头尾车各配置两台冗余的RIOM模块，对影响车辆运营的关键硬线信号进行冗余采集/输出，主要包括：司机室激活信号、方向信号、牵引制动指令、空压机状态监视、空压机启动指令、TCMS正常指示、司控器级位信号等。
冗余采集的目的是为了提高系统的可靠性，当其中一个RIOM单元模块故障或电源模块故障后，冗余RIOM采集可以保证车辆正常运营。
6.2 冗余RS422接口设计
成都地铁4号线列车网络控制系统通过422GW（RS422转MVB网关）与无线实时传输系统进行通信，列车可以借助RS422通道将车辆重大故障上传给综合监控系统，同时综合监控系统可以通过RS422通道对列车运行数据进行实时查看，监控列车的运行状态。
422GW采用双冗余设计，头尾车各配置一台422GW，两台422GW同时上传车辆故障信息；同时422GW自身的RS422接口也是冗余的，同一时刻其中一个RS422接口为主，负责与RAD通信，另一个RS422接口处于热备状态，并实时监测主RS422接口的工作状态，当检测到主RS422接口通信丢失后自动切换到从RS422接口与RAD系统继续通信，最大程度上保证数据不丢失。
7 结束语
成都地铁号线自2015年12月31日正式开通运营以来，运营情况表明：成都地铁4号线列车网络控制系统硬件性能满足系统功能需求，系统软件可靠性、稳定性满足列车运营要求。
参考文献：
[1]赵磊.北京地铁7号线列车网络控制系统[J].城市轨道交通研究，2014（5）：109-114.
[2]霍芳，刘群欣，张森.CRH2型高速列车网络控制系统的创新研究与实现[J].机车电传动，2014（4）：21-23，52.。