地铁车辆网络控制系统的设计及实现

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1、地铁车辆网络控制系统的设计及实现深圳市地铁集团有限公司运营总部摘要：城市地铁运输是我国中大型城市缓解交通压力的首选方案，而地铁属于地下运营，通讯网络控制对于地铁列车的安全运营起到关键作用。木文主要对网络系统的拓扑及冗余设计进行分析，供同行借鉴参考。关键词：MVB；地铁；冗余；网络控制系统.1八—刖目MVB在通讯速率及传输距离等方面具有一定的优势，在众多的总线当中，MVB是国内应用最多的一种。因此，木文也以标准的MVB网络，采取两级总线结构，接口为电气中距离EMD介质，屏蔽双绞线，在不不使用中继器的情况下最大传输

2、距离为200m。下边就网络系统的拓扑及冗余设计进行探索。一、网络拓扑设计连接到多功能车辆总线MVB上的各个子系统控制单元括：列车自动控制ATC、牵引控制单元DCU、制动控制单元BCU、辅助控制单元SIV、空调控制单元HVAC、门控单元EDCU、乘客信息系统PIS、烟火报警单元FAU等。木课题依托设计的地铁车辆为6辆固定编组，每辆车讼度在20m左右，全列车长度大概120m,但由于子系统带MVB口的控制单元位于车辆的不同位置，这些控制单元通过MVB网线连接起来，MVB线缆需要在车辆中来回布置，按照项目经验，一般情况

3、下全列车MVB总线的K度应该在300m到500m之间，显然已经超过了MVBEMD介质规定的最大200m的限制，因此我们通过使用中继器将网络控制系统划分为两级总线，如图1所示。其中四个中继器之间的总线定义为列车总线，每个中继器下面有一个车辆总线MVB网络。图1列车管理系统网络拓扑图二、系统冗余设计与实现中央控制单元CCU釆用冗余设计，基本原理是如果当前总线主发生故障，备用总线主就会获取总线管理功能，来保证MVB总线数据通信的可靠性。中央控制单元两台硬件完全•一样，具备同样的功能，它们在工程实现上具备相冋配置，包括

4、相同的应用及过程数据源端U和宿端IJ配置。在MVB网络中每个总线管理器（总线主）都含冇循环列表，此列表以令牌的传递来排序，以设备地址的上升次序来构成，其•中Tel车的CCU设备地址定义为0x01，Tc2车的CCU设备地址定义为0x02。当两台CCU同吋上电工作吋，由于Tel车CCU具有更小的设备地址，位于总线管理器循环列表的第1位，所以Tel车CCU将首先作为该网络系统的总线主，对MVB总线进行管理，只有在Tel车CCU发送故障吋，才进行主权转移，由Tc2车CCU转为总线主，对MVB总线进行管理。一般情况下，在

5、常规主设备没冇故障的情况下不进行主权转移。图2描述了从多个总线管理器中选择•-个作为常规主设备的状态转移流程，当在一个巡冋周期常规主设备发生故障时将进行转移主权。一个总线管理器在正常操作吋所需的信总应包含在总线配置数据结构中。拥冇总线配置的总线管理器称为已配置的总线管理器（总线主）。此总线管理器应将其设备状态字的ACT位置1。一个未配置的总线管理器只执行事件巡回和设备扫描，并将其设备状态字的ACT位置0。当另外一个总线管理器的实现索引比主设备的大1或相同，主设备将认为这个总线管理器被“实现”。如果一个总线管理器

6、在其实现索引被连续修改了4次之后还没有成为主设备，则总线管理器将冋复到“未配置”状O图2主权转移状态图设备初始化完成后进入"备用主设备”，在此状态下总线管理器并不行使总线主权力，但是如果“备用主设备”在T_Standby吋间内没有收到主顿，或收到当前“常规主设备”发送的移交主权请求，则该“备用主设备”进入“常规主设备”状态。在”常规主设备”状态下，该设备行使总线主权力（执行周期查询、事件查询和设备扫描）。如果它检测到一个不是它自身发送的主巾贞，则总线管理器将认为出现主设备碰撞并返冋到“备用主设备”状态。巡冋结束

7、或一个“辞职”命令之后，总线管理器将进入“寻找下一个”状态。在“寻找下一个”状态下，总线管理器在它的总线管理器列表上获取被提议的主设备的地址并査询它的设备状态。总线管理器先给自身发送一个主权转移请求，然后再将此请求发送到奋效的总线管理器，并进入到“临吋主设备”状态。否则总线管理器将返回到“常规主设备”状态，并在下一巡回中尝试总线管理器列表中的下一个总线管理器。在"临吋主设备”状态下，总线管理器期待从下一个总线管理器返冋的主权转移响应。当它接收到一个（接受或拒绝）响应或超吋吋，总线管理器进入到“备用主设备”状态。

8、如果从其他总线管理器上返回的响应是“把绝”，则总线管理器报告有错误产生。三、线路冗余原理与设计MVB线路的冗余原理假定设备在Line_A和Line—B上同步发送相同的数据，而设备只从其中的一条传输线接收数据，这条传输线称做信任线（Trusted—Line）,同吋设备监视另外一条线，称做监视线（Observed儿ine）。每个设备通过其在物理层上产生的信号或链路层的请求来选择它的Trus