列车网络控制系统在低地板有轨电车中的应用

■ 夏益韬 汤恒舟 陈美霞

夏益韬：南车南京浦镇车辆有限公司智能产品研发部，工程师，江苏 南京，210031

汤恒舟：南车南京浦镇车辆有限公司智能产品研发部，教授级高级工程师，江苏 南京，210031

陈美霞：南车南京浦镇车辆有限公司智能产品研发部，高级工程师，江苏 南京，210031

低地板有轨电车因具有上下车方便、站台低、曲线半径小及环保等优势受到关注。目前我国低地板有轨电车需求量不断增加，作为核心部分之一的列车网络控制系统的发展及国产化同样受到关注。国产化低地板有轨电车的列车网络控制系统应具有实时监测车辆及子系统状态、故障分析诊断及控制等功能。

1 列车网络控制系统

低地板电车配置较为灵活，可采用三模块、五模块及七模块编组，动力单元及其他控制设备分布在其中，因此列车网络控制系统采用分布式现场总线（采用CAN总线、MVB总线或以太网总线）技术，整条列车总线贯穿车辆，所有子系统通过串行接口（如牵引、辅助、制动、门、空调、乘客信息）或I/O接口（如继电器、接触器、断路器）接入列车总线，以便与车辆控制单元交换信息。车辆控制单元将对所有信息进行分析诊断，用于人机界面的显示、故障分析并进行功能控制。列车网络控制系统架构见图1。

图1 列车网络控制系统（五模块、MVB总线）架构

2 列车网络控制系统功能

低地板有轨电车列车网络控制系统具有驾驶辅助功能及维护辅助功能（见图2），主要帮助司机驾驶及维护人员的维护，尽可能减少车辆停运维护时间，提高车辆利用率。

2.1 驾驶辅助功能

2.1.1 状态显示

应清晰精确显示列车、子系统及重要设备的状态，状态显示主要包括列车方向、牵引辅助状态、制动状态、空调状态及车门状态等。确保能够精确显示每一个重要设备的状态，尽可能地真实反映设备的实际运行情况，以便引导司机进行相应的处理。

2.1.2 故障显示

故障显示包含故障诊断，此类故障诊断显示在人机界面上，帮助低地板电车司机定位故障，此类故障不需要定义到最小可更换单元，主要目的是提示和指导司机操作及应急处理，方便司机及调度人员进行决策。针对多因素故障，列车网络控制系统应尽可能地明确具体原因，如隔离开关打开，能够明确示意司机是故障导致的隔离开关打开还是人为因素打开等。

2.1.3 人机界面要求

尽可能少用色彩并能示意明确，使用蓝色系作为人机界面的主色，同时使用形象简洁的图标显示。在设计人机界面时，考虑采用暗舱设计原则，故障时使用红色、橙色、黄色进行提示；无故障时不使用过于醒目的颜色扰乱司机或操作者的视线。

2.1.4 控制功能

由于低地板有轨电车的设备安装空间有限，因此列车网络控制系统参与列车控制，以便减少硬线、继电器，同时可以通过触摸屏替代指令控制按钮等，使司机室设计更智能化。人机界面可设置升降受电弓按钮、雾灯按钮、照明开关、刮雨器开关、司机窗户除霜按钮、客室空调设置按钮及乘客信息设置按钮等。

列车网络控制系统的控制功能不仅实现控制逻辑的软件化，同时还针对各种异常、故障进行设计，依据故障导向安全原则，确保列车网络控制系统的控制功能，在实现控制的同时还能够全力确保列车的安全运行及相关人员的生命安全。低地板有轨电车的控制功能主要包括操作指令控制、牵引制动控制、空调控制等。

当低地板有轨电车列车网络控制系统的控制功能中断（失效）或预估操作目的与实际执行目的不一致时，能提示司机具体的失效原因。列车网络控制系统监视控制输出，以便确认指令是否有效执行，从而缩短司机或维护人员查找故障原因的时间，尽快修复列车。2个控制功能示意见图3。图3（a）中，列车网络控制系统采集牵引制动指令并诊断发送给牵引控制单元及制动控制单元执行指令，当列车网络控制系统检测到牵引制动指令同时激活时，自动施加快速制动将列车停下，并通知司机是由于牵引制动指令错误导致的安全停车。图3（b）中正常时司机或维护人员推动牵引手柄，牵引允许指令激活，牵引变流器执行牵引工况。异常时司机或维护人员推动牵引手柄，牵引变流器不执行牵引工况，此时列车网络控制系统能及时通知司机或维护人员牵引允许未激活的具体原因（如门未锁闭、制动未缓解或旁路开关未打开等）。

图2 列车网络控制系统功能

2.2 维护辅助功能

2.2.1 故障记录

故障记录中的故障诊断应清晰详细，维护人员可通过维护电脑查看具体故障（一般可以诊断到最小可更换单元），同时包括故障数据的环境数据，以便维护人员能够快速找到故障点。维护电脑具有专家知识系统，帮助维护人员快速定位识别故障。

2.2.2 事件记录

事件记录仪采用实时连续记录，在一般情况下可不下载，但当出现重大问题或重大事故时可查看事故之前及之后部分时间列车的状态，用于仲裁确认事件。事件记录仪主要记录时间、列车速度、驾驶模式、手柄位置、运行区间、重要旁路开关、重大操作及重要设备状态等信息。

图3 控制功能示意

2.2.3 维护提示

低地板有轨电车列车网络控制系统还具备预防性维护提示功能，主要包括里程维护提示、时间维护提示、砂箱砂位提示及轮缘润滑液位提示等，以便维护人员及时进行列车维护，确保列车性能。

3 结束语

列车网络控制系统在低地板有轨电车中的应用有效减少了设备安装及布线施工，并能确保列车的可靠性与安全性，同时列车网络控制系统的应用能方便司机和维护人员查看列车及子系统运行状态，帮助司机和维护人员快速分析处理故障，有效辅助维护人员对列车维护等。随着列车网络控制系统不断地深入应用，低地板有轨电车将会更加数字化、信息化和智能化。

[1]苗彦英. 低地板有轨电车车辆技术特征[J]. 城市交通，2013(4)：39-43.

[2]徐军，杨小风，刘康，等. 100%低地板现代有轨电车国产化实现方式和建议[J]. 城市轨道交通研究，2013(10)：23-25.