動(dòng)車(chē)組列車(chē)的車(chē)載數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)方案

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　　“北亞”號(hào)內(nèi)燃動(dòng)車(chē)組是一種自帶動(dòng)力、具有載客功能、成組運(yùn)行的軌道交通工具，動(dòng)車(chē)組設(shè)頭尾2輛動(dòng)車(chē)，中間由幾節(jié)拖車(chē)組成。司機(jī)在頭車(chē)操縱，尾車(chē)不配司機(jī)。頭尾2輛車(chē)控制系統(tǒng)完全相同，并相互聯(lián)鎖，尾車(chē)控制系統(tǒng)通過(guò)列車(chē)通訊網(wǎng)絡(luò)接收頭車(chē)操縱指令，頭尾2輛車(chē)同步工作，頭車(chē)的監(jiān)控信息在頭車(chē)直接顯示，尾車(chē)的監(jiān)控信息可以通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)在頭車(chē)司機(jī)臺(tái)顯示，司機(jī)在頭車(chē)上可以操縱2臺(tái)動(dòng)車(chē)的各個(gè)工況。該列車(chē)通訊網(wǎng)絡(luò)可完成頭尾2輛動(dòng)車(chē)的重聯(lián)控制、監(jiān)測(cè)并實(shí)施安全保護(hù)。

　　1　動(dòng)車(chē)組列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　“北亞”號(hào)內(nèi)燃動(dòng)車(chē)組采用列車(chē)控制與通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)整列車(chē)進(jìn)行控制，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。按照TCN標(biāo)準(zhǔn)，列車(chē)通訊網(wǎng)絡(luò)分為2級(jí)，第1級(jí)為絞線(xiàn)式列車(chē)總線(xiàn)WTB，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛間的數(shù)據(jù)通信;第2級(jí)為多功能車(chē)輛總線(xiàn)MVB，主要實(shí)現(xiàn)同一車(chē)輛內(nèi)各個(gè)功能控制單元之間的數(shù)據(jù)通信。

　　每臺(tái)動(dòng)車(chē)由1個(gè)微機(jī)控制裝置和1個(gè)智能顯示單元組成。在頭尾2輛動(dòng)車(chē)上各裝有1臺(tái)控制機(jī)箱，每臺(tái)機(jī)箱中裝有數(shù)字量輸入/輸出單元(DI/DO)、模擬量輸入/輸出單元(AX)、車(chē)輛控制單元(VCU)、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸單元(GPRS板)、網(wǎng)關(guān)(GW)和智能顯示單元(IDU)。2臺(tái)控制機(jī)箱間采用WTB通訊;每臺(tái)控制箱內(nèi)各單元之間采用MVB通訊，其介質(zhì)采用電氣中距離介質(zhì)EMD。

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　　2　列車(chē)控制與通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

　　列車(chē)控制與通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用通用的EXP機(jī)箱，機(jī)箱為背板式結(jié)構(gòu)。以C8051F040CPU為核心，由開(kāi)關(guān)電源、數(shù)字量輸入/輸出、模擬量輸入/輸出、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸單元等組成，各單元通過(guò)MVB總線(xiàn)與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。各插件功能介紹如下。

　　2.1　開(kāi)關(guān)電源

　　采用開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，將輸入24V電源變換為+5V和±15V電源，給機(jī)箱、網(wǎng)關(guān)、輸入輸出單元及傳感器供電。

　　2.2　數(shù)字量輸入/輸出

　　采用光電隔離技術(shù)，接收司機(jī)控制指令及動(dòng)車(chē)狀態(tài)信號(hào)，完成動(dòng)車(chē)邏輯控制。

　　2.3　模擬量輸入/輸出

　　對(duì)動(dòng)車(chē)速度、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、柴油機(jī)潤(rùn)滑油壓力、柴油機(jī)冷卻水溫度信號(hào)進(jìn)行采樣。

　　2.4　無(wú)線(xiàn)通訊模塊

　　無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸單元是利用通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)GPRS將動(dòng)車(chē)組現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控站，供相關(guān)人員對(duì)機(jī)車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

　　2.5　車(chē)輛控制單元VCU

　　VCU主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的邏輯控制功能，其組成如圖2所示。具有RS—232、RS—485、CAN以及MVB通信接口，其中RS—485和CAN為功能擴(kuò)充預(yù)留。

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　　VCU采用C8051F040單片機(jī)，其速度可達(dá)25MIPS(使用25MHz時(shí)鐘)。具有4352字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM(4K+256)和64KBFLASH。

　　VCU的主要功能有：

　　(1)實(shí)現(xiàn)動(dòng)車(chē)組的柴油機(jī)、輔助發(fā)電機(jī)、空氣壓縮機(jī)等設(shè)備的邏輯控制及故障診斷功能。

　　(2)頭尾2輛動(dòng)車(chē)的VCU依靠司機(jī)鑰匙檔位定義主控微機(jī)信號(hào)來(lái)確定主控微機(jī)。當(dāng)1臺(tái)VCU被定義為主控微機(jī)時(shí)，則另一臺(tái)VCU為從控微機(jī)。從控微機(jī)不具有MVB總線(xiàn)管理器功能。

　　(3)實(shí)現(xiàn)防空轉(zhuǎn)/防滑控制功能。在牽引或制動(dòng)工況下，系統(tǒng)檢測(cè)輪根據(jù)空轉(zhuǎn)或滑行程度的不同，采取撒沙、降功、卸載等保護(hù)措施，以充分利用動(dòng)車(chē)粘著性能，發(fā)揮牽引力。

　　(4)具有柴油機(jī)與動(dòng)車(chē)電氣系統(tǒng)保護(hù)功能。動(dòng)車(chē)微機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)柴油機(jī)溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等信號(hào)。若這些信號(hào)超過(guò)正常工作范圍，則根據(jù)故障的不同種類(lèi)分別采取報(bào)警、降功、卸載、停機(jī)等措施對(duì)其進(jìn)行保護(hù)并記錄，確保柴油機(jī)和換檔機(jī)構(gòu)的正常工作。