北京地铁10号线列车控制及监控系统改造升级.pdf
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1、第5期2 0 2 3年9月N o.5S e p t.2 0 2 3研究开发文章编号:2 0 9 7-0 3 6 6(2 0 2 3)0 5-0 0 2 5-0 5 北京地铁1 0号线列车控制及监控系统改造升级李 悦,王军涛(北京地铁运营有限公司运营三分公司,北京 1 0 0 0 8 9)摘 要:针对北京地铁1 0号线列车控制及监控系统存在故障响应周期长、替换备件价格高等问题,提出改造方案,减少对进口设备和备件的依赖,降低替换备件的价格,从而降低车辆运营成本。提高国内企业在列车控制及监控系统领域的技术掌握程度,降低对外依赖,提高自主创新能力。设计了MV B总线的国产化方案,通过该总线实现列车网络
2、通信。MV B总线的电气接口为电介质距离(EMD),传输速率为1.5 M b i t/s。在保证原车接口基本一致的情况下,开展了定制化设计,其主要优势为具有V C U冗余功能、R I OM关键点采集冗余功能、根据运营人员需求进行功能优化、车地无线传输装置、使用MV B线路增加稳定性、中继器冗余设计、车地无线和T CM S一体化。关键词:北京地铁;列车控制及监控系统;冗余策略;国产化方案中图分类号:U 2 3 1 文献标志码:B d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.2 0 9 7-0 3 6 6.2 0 2 3.0 5.0 0 5R e c o n s t r u c t i
3、 o n a n d U p g r a d i n g o f T r a i n C o n t r o l a n d M o n i t o r i n g S y s t e m o f B e i j i n g S u b w a y L i n e 1 0L I Y u e,WANG J u n t a o(T h i r d O p e r a t i o n B r a n c h,B e i j i n g S u b w a y C o.,L t d.,B e i j i n g 1 0 0 0 8 9,C h i n a)A b s t r a c t:I n v i
4、 e w o f t h e p r o b l e m s o f l o n g f a u l t r e s p o n s e p e r i o d a n d h i g h p r i c e o f r e p l a c e m e n t s p a r e p a r t s i n t h e t r a i n c o n t r o l a n d m o n i t o r i n g s y s t e m o f B e i j i n g S u b w a y L i n e 1 0,t h i s p a p e r p u t s f o r w a
5、 r d a r e c o n s t r u c t i o n s c h e m e t o r e d u c e t h e d e p e n d e n c e o n i m p o r t e d e q u i p m e n t a n d s p a r e p a r t s a n d l o w e r t h e p r i c e o f r e p l a c e m e n t s p a r e p a r t s,t h u s c u t t i n g t h e v e h i c l e o p e r a t i n g c o s t.I
6、 n o r d e r t o i m p r o v e t h e t e c h n i c a l m a s t e r y o f d o m e s t i c e n t e r p r i s e s i n t h e f i e l d o f t r a i n c o n t r o l a n d m o n i t o r i n g s y s t e m,r e d u c e e x t e r n a l d e p e n d e n c e a n d e n h a n c e i n d e p e n d e n t i n n o v a t
7、 i o n c a p a b i l i t y,t h e l o c a l i z a t i o n s c h e m e o f MV B b u s i s d e s i g n e d,a n d t h e t r a i n n e t w o r k c o mm u n i c a t i o n i s r e a l i z e d t h r o u g h t h i s b u s.T h e MV B b u s u s e s t h e E l e c t r i c a l M i d d l e D i s t a n c e(EMD)i n
8、t e r f a c e a s t h e t r a n s m i s s i o n m e d i u m,a n d t h e t r a n s m i s s i o n r a t e c a n r e a c h 1.5 M b i t/s.B a s e d o n t h e b a s i c c o n s i s t e n c y o f t h e o r i g i n a l v e h i c l e i n t e r f a c e,t h e c u s t o m i z e d d e s i g n i s c a r r i e d
9、o u t,a n d i t s m a i n a d v a n t a g e s a r e V C U r e d u n d a n c y f u n c t i o n,R I OM k e y p o i n t a c q u i s i t i o n r e d u n d a n c y f u n c t i o n,f u n c t i o n o p t i m i z a t i o n a c c o r d i n g t o t h e n e e d s o f o p e r a t o r s,v e h i c l e-g r o u n d
10、 w i r e l e s s t r a n s m i s s i o n d e v i c e,a d o p t i o n o f MV B l i n e t o i n c r e a s e s t a b i l i t y,r e p e a t e r r e d u n d a n c y d e s i g n a n d v e h i c l e-g r o u n d w i r e l e s s a n d T CM S i n t e g r a t i o n.K e y w o r d s:B e i j i n g s u b w a y;t r
11、 a i n c o n t r o l a n d m o n i t o r i n g s y s t e m;r e d u n d a n c y s t r a t e g y;l o c a l i z a t i o n s c h e m e收稿日期:2 0 2 2-1 2-0 5第一作者:李 悦(1 9 7 9),男,工程师。北京地铁1 0号线原车采用东洋网络系统,由于网络系统等核心部件为进口产品,厂家在故障处理响应、备品备件供应等方面会存在故障响应周期长、替换备件价格高等问题。为提高车辆的可用性,降低网络系统故障率,减少车辆运营成本,结合用户的迫切需求,北京地铁1 0号线
12、车辆的网络系统需进行国产化替代。国产化方案可根据原车实际情况,提出详细的国产化改造方案、生产国产化替代产品及可实施的车辆改装方案,并根据用户需求,对原车系统中存在的问题进行优化改进,提供更好的售后服务,从而满足运营第6 0卷第5期2 0 2 3年9月要求。本文对原车网络系统深入研究,借鉴已有装车项目的成熟经验,以对原车改动最小为原则,同步推进车联网智能远程运维系统落地北京地铁1 0号线,遂提出该一体化解决方案。1 国产化方案对比1.1 原车拓扑图图1为原车网络系统拓扑图。图1 原车网络系统网络拓扑 网络控制系统是用来传送牵引及制动控制等与车辆运行有关的信号的传送系统。网络监控系统采用4 8 5
13、总线传送方式收集所连接的空调、车门等系统的状态信息,传送速度为1.5 MB i t/s。监控传送系统的传送回路为一重系,通过在2个头车部分设置监控装置实现冗余化。系统通过R S 4 8 5串联通信方式实现与其他子系统之间的信息交换。与S I V装置、VVV F装置、制动装置、门装置、空调装置以R S 4 8 5(HD L C)连接,与P I D S、ATO、显示控制器以R S 4 8 5连接。系统也具有一定的缺陷:此网络控制系统为了达到冗余化,分别在头车和尾车各放置1台C C U设备,分别称之为一系(运作系)及二系(待机系),构成二重系统。如果运作系与待机系都发生异常(两重故障)时将不能进行网
14、络控制,这时会把司机提示灯(网络控制异常)点亮,并向VVV F装置及制动控制装置等输出网络控制异常信号。R S 4 8 5通讯线在使用连接过程中出现问题,将会导致该线路的设备通讯异常,导致线路没有冗余功能。1.2 国产化方案北京地铁1 0号线的国产化方案网络拓扑如图2所示。北京1 0号线列车国产化网络系统使用达到I E C 6 1 3 7 5-3-1标准的多功能车辆总线(MV B)进行组建列车 通 信 网 络,该 总 线 的 电 气 接 口 为 电 介 质 距 离(EMD),介质传输速率为1.5 M b i t/s。列车和车辆总线应 符 合I E C 6 1 3 7 5-3-1:2 0 1 2
15、 多 功 能 车 辆 总 线(MV B)标准,列车控制和监控系统的硬件应符合E N 5 0 1 5 5:2 0 0 7 铁道车辆使用的电子设备 标准。列车总线与车辆总线均采用MV B总线,总线采用冗余设计,保证数据传输的可靠性。列车通信网络通过MV B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。在保证原车通讯接口不变的前提下,通过配置R S 4 8 5转MV B模块,实现原车通讯设备接入国产化方案MV B总线网络。在国产化方案中头尾车部分各配置了1个中央控制单元(V C U),2台设备相互热备。正常运行工况下,T c 1端的C C U负责实现对车辆的控制、状态监视和故障
16、诊断。当T c 1端V C U故障时,T c 2端V C U自动接62北京地铁1 0号线列车控制及监控系统改造升级 李 悦,王军涛管故障V C U的所有功能,列车正常运行且不受任何影响。北京地铁1 0号线每列车由2个具有相同硬件的中央控制单元(V C U)组成,具有相同的功能。因此,它们在工程实现中应具有相同的配置,包括相同的应用程序级过程数据源端口和宿端口配置。同时,2个设备之间有一对独立的端口,作为它们之间的生命信号。在实际应用中,每个设备定义2个配置文件,其中一个正常定义,另一个将所有应用程序级源端口定义为宿端口。图2 国产化网络系统拓扑 热备冗余的实现方法和冗余切换步骤如下:(1)起初
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