列车控制技术

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14.1 14.1.1. 14.1.2.

列车控制技术

一般要求

列车控制系统采用分布式总线控制方式,各总线系统应符合列车通信网络(TCN)标准IEC61375。所采用的总线控制系统应为成熟和安全可靠的。 列车总线系统由列车总线(WTB)和具有冗余结构的多功能车辆总线(MVB)组成。

卖方应对列车总线WTB和车辆总线MVB所使用的通信协议进行说明。

列车控制分为列车控制级、车辆控制级与子系统控制级三级,各控制级均具有冗余结构。

列车控制级提供两单元车联接运行时的控制信号;

车辆控制级提供本单元车运行用的信号;

列车控制和车辆控制均集成在列车中央控制单元(CCU)中进行处理加工。 子系统控制级为最低功能级,提供本车各子系统如牵引/制动控制、空调控制、车门控制等所需的控制信号和控制功能。

列车总线系统组成

基本的总线控制框图如下图所示(拓扑结构) 卖方应提供总线控制框图的详细说明。

Redundant WTB14.1.3. 14.1.3.1. 14.1.3.2. 14.1.3.3.

14.2 14.2.1.

VTCUA - carB - carC - carMVBBCBCBCUBCUDCUBCUDCUPISMMIDDIOI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OTBCATCACCBattDoorACCDoorA/CAUXDoorACCATOATPATCAUXDCUAir Conditioning ControlAutomatic Train OperationAutomatic Train ControlAutomatic Train ControlAuxiliary Converter Control UnitDrive Control UnitBatt.BCUBCDoorI/ODDIOBattery Charger ControlBrake Control UnitBus CouplerDoor Controller UnitI/O Unit for Standard FunctionsDriver's Desk I/O Unit OutputsPISTBCTCCWTBMVBVTCUMMIPassenger Information SystemTraction Brake ControllerTrain Control &CommunicationWired Train Bus (redundant)Multi Vehicle BusVehicle Train Control UnitMan Machine Interface半列车的总线控制图

14.2.2. 14.2.2.1. 14.2.2.2. 14.2.2.3. 14.2.2.4.

列车总线 WTB

列车总线WTB应符合有关的列车通信网络标准(应为最新)。

列车总线WTB连接两单元车的列车中央控制单元CCU,联挂的两单元车的数据通过列车总线WTB进行通信,实现数据交换。

列车总线在屏蔽条件下双绞线的传送速度达到1兆字节/秒。

列车总线WTB通过专用的网关(Gateway)与车辆总线MVB相连,进行数据交换。

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14.2.2.5. 列车总线物理上的连接采用两对双绞线的冗余结构。基本结构如下图

WTB1WTB2Gate wayGate wayCar no. 2

Car no. 1

14.2.2.6. 列车总线基本参数: 14.2.2.7. 14.2.3. 14.2.3.1. 14.2.3.2. 14.2.3.3. 14.2.3.4. 14.2.3.5.

14.2.3.6.

14.2.3.7. 14.2.3.8.

14.2.4. 14.2.4.1. 14.2.4.2.14.2.4.3. ? 数据传输速率为1M字节/秒 ? 最大循环周期25毫秒 ? 安全性=汉明距离4

车辆总线MVB

多功能车辆总线MVB应符合有关列车通信网络标准(应为最新)。 车辆总线物理上的连接可采用两对双绞线的冗余结构。

牵引控制单元DCU和制动控制单元ECU与MVB之间的连接应采用两对双绞线布线的冗余结构,以保证核心控制部分安全、有效的工作。 车辆总线在双绞线上传送速度为1.5兆字节/秒

车辆总线的设计应保证当某子系统控制模块发生故障时,其余范围的通行仍能无故障继续工作。如在各子系统控制模块与MVB之间的连接必须采用总线隔离器等。

列车中央控制单元CCU与MVB车辆总线直接相连,其具有多功能车辆总线控制器与大容量的通信存储器等,对MVB车辆总线通信进行管理,CCU通过MVB与车辆所有子控制系统进行数据交换,实现列车控制和车辆控制。

车辆控制级、子系统控制级如牵引/制动控制级、以及车内、外系统之间通过车辆总线MVB进行信息交换。

MVB车辆总线应有足够的接口与便携式手提电脑PTU进行通信,PTU通过MVB总线可访问车辆的任何子控制系统,读取其状态信息和故障信息,并可进行控制。

系统数据要求

数据通过列车通信网络传输的方式应满足最新的有关列车通信标准。

卖方应对通过列车通信网络所传输的各种列车数据进行定义,并规定各数据的

优先等级;

列车总线和车辆总线可以传输三种类型的数据: ? 过程数据 过程数据表达列车的状态,如速度、电机电流、司机指令。流程数据变化短暂、迅速。因此数据的传送时间必须确定,例如,关键的过程变化信息在列车总线中的传送时间必须在少于100微秒以内。因此对这种数据作定期传送。 ? 信息数据 信息数据用于列车运营需要,因此在传输时间上的要求不严格,但信息长度可能较长,信息长度在几个字节和几千个字节之间。信息分为多段 2 of 9

小的单元传输。传输控制和错误覆盖在数据传输协议中规定。对信息各段编号,以便确认。

?

初始化/监控数据 初始化信息是短的数据,主要用于设备的状态检查、故障装置的检测、主传送、启动和相同母线中的其它监督功能。

14.2.4.4. 14.2.5. 14.2.5.1.

应规定通过整个网络发送的过程数据的最大时延。 系统硬件要求

卖方需对下列的硬件作出说明: (1) 中央控制处理器 CCU

(2) 各种输入输出接口(包括模拟/数字输入/输出模块等) (3) 总线中用到的各种连接器及接口

(4) 网络连接器(Gateway),专用端口,用来连接列车总线WTB与车辆总线MVB,包括其使用的标准等。

硬件所选用的芯片其工业等级应不低于相关的最新工业标准,所有的硬件在装车前均需通过老化,消除电子元件浴盆效应前期的不稳定因素。

对于有接点电路的控制信号,应尽可能通过MVB的外围I/O输入输出设备与MVB接口,应尽可能采用可编程逻辑控制阵列(PLC)来实现列车的有接点电路的控制。

在详细设计时,卖方应提供硬件连接的详细设计说明 系统总线的布线要求 将在详细设计时阐明。

各种电子印刷板应能在第一章所规定的广州环境要求(亚热带气候)下正常、安全、可靠的工作。 司机台控制显示器

14.2.5.2. 14.2.5.3.

14.2.5.4. 14.2.5.5. 14.2.5.6. 14.2.5.7. 14.2.5.8.

所采用的人机界面应为彩色显示器,详见下节故障诊断系统。

各模块电源要求

14.2.5.8.1. 各模块电源应达到下列要求:

(1) 直接与所有列车车辆的蓄电池电源相连接; (2) 可靠性高并有冗余的电源电路;

(3) 短时的电压中断不影响系统的运行。

14.2.5.8.2. 列车所有计算机和I/O输入/输出模块均应有各自独立的具有冗余结构的电源单

元,这样,当一个I/O模块或控制对象有短路时,只会引起局部运行故障,而不会导致整个系统故障。

14.2.5.8.3. 各模块均应具有当电源中断10ms时不会影响正常运行的能力。计算机摸块在

识别电源故障1ms后就通告CPU,以便采取可能的自保护措施。 14.2.5.9.

系统元件的试验

应按照有关最新的IEC标准60571或EN50155标准执行。如下表所示:

1 2 3 4 试验内容 目视检查 性能试验 冷却试验 干热试验 型式 * * * * 例行 * * - - 试验应用标准 EN50155 第 10.2.1条 EN50155 第 10.2.2条 EN50155 第 10.2.3条 EN50155 第 10.2.4条 3 of 9

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