城市地铁列车网络控制系统设计与实现

摘要

随着轨道交通行业的快速发展，我国一些大中型城市把建设地铁交通项目作为缓解日益严重的交通堵塞压力的首选方案。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，但长久以来我国地铁车辆中所使用的网络控制系统都依赖于国外厂商。近几年，国内的一些企业及高校也开始对网络控制系统进行研究，但目前主要还集中在部件研究上，而对地铁车辆网络控制系统在工程应用领域研究的相对较少，这也是目前国内地铁车辆中使用国产化网络部件较多，而整车采用自主化控制系统非常少的原因。
　　本课题依托于一个真实的地铁列车项目而开展的网络控制系统研究工作。本文首先对国内外主流的多种网络总线进行了分析评比，确定了本课题采用基于IEC61375-1标准的MVB总线。然后对MVB总线的传输介质、帧与报文结构及介质分配等内容做了简单介绍。在此基础上结合项目的实际需求，本文重点分析了网络控制系统的拓扑结构，从系统安全性与可靠性方面提出了主控冗余、线路冗余等多种冗余方案，详细说明了网络控制系统数据流的设计标准及方法，给出了人机界面的设计流程，探讨了故障诊断、车辆控制功能的设计与实现方法等。通过对以上多方面内容的研究，形成了一套完整的网络控制系统。该网络控制系统顺利完成了实验室地面联调和装车调试，表明该系统已经完全达到设计要求，实现了通过网络控制车辆运行的目标。该系统在设计过程中所采用的一些设计方法，以及一些项目经验，对于国内同类型地铁车辆网络控制系统的设计具有一定的参考意义。