1、城控城控14031403第六組第六組呂西康呂西康14301561430156主要內容主要內容一城軌交通中的應用二列車控制網絡 三城軌交通中所處的位置四相關現場設備五連接方式一一. .城軌交通中的應用城軌交通中的應用 工業控制總線技術被廣泛應用于先進的城軌交通中。它不僅被應用于牽引、制動、空調、照明、通風等系統的控制，還用于牽引、制動、空調、車門等系統的故障診斷分析以及與車輛行車安全相關的一些監測設備如供電電壓、電流監測、火災報警等。車載通訊網絡系統通過無線網絡與中央控制室通訊，還可以將車輛的控制系統工作狀態和運行情況及時傳輸給中央控制室，進行遠程監控。列車控制網絡主要實現對列車關鍵設備運行狀態

2、的監視，并根據需要對設備進行遠程控制。 列車控制網絡集列車運行控制、機車車輛控制、狀態監測、故障檢測與診斷以及旅客信息服務于一體，以車載微機為主要技術手段，通過控制網絡實現列車各個系統之間的信息交換，最終達到對車載設備的集散式監視、控制和管理的目的，實現列車控制系統的智能化、網絡化與信息化。列車控制網絡是應用于列車環境下的特殊計算機網絡，作為通用的現場總線均可以在列車控制網絡中得到合適的應用。列車運行的狀態信息通過現場總線這個載體進行交換與傳輸，從而實現對整個列車的控制，保障列車有效而安全地高速運行。二.列車控制網絡列車控制網絡通過對列車運行和車載設備的相關信息集中管理，從而將整個列車連成一個

3、整體。1.列車控制網絡實現以下主要控制功能：（1）實現各動力車的重聯控制，能夠由一個司機室操縱全列車的動車，實現全列車（包括動力車和拖車)所有由計算機控制的部件聯網通信和資源共享。（2）實現全列車的制動控制、門控制、軸溫監測和空調等控制。（3）完成全列車自檢及故障診斷決策。2.列車控制網絡的技術特點主要有3點。 (1) 開放式控制系統列車控制網絡是一個開放式系統，系統的體系結構遵循ISO7498標準規定的OSI/RM，方便不同生產廠家的設備互連。 (2) 分層控制系統列車控制網絡通常采用分層結構。列車總線和車輛總線是2個獨立的通信子網，可采用不同的網絡和協議，通過1個列車總線節點互連，在應用層

4、的不同總線之間通信時，由此節點充當網關。 (3) 實時控制系統列車控制網絡以實時方式控制整個列車。其網絡傳輸具有短距離、低傳輸率和實時性強的特點。1.CAN總線控制器局域網CAN（ControllerAreaNetwork)是由德國Bosch公司在20世紀80年代末，為解決現代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開發的一種串行數據通訊協議。1993年，CAN已成為國際標準ISO11898（高速應用)、ISO11519（低速應用)，是目前國際上應用最廣泛的現場總線之一。1.1 技術特點 CAN是一種基于載波偵聽多路訪問/沖突檢測（CS-MA/CD)機制的多主方式的串行通信總線。它的MAC（

5、媒體訪問控制）是通過非破壞性按位仲裁技術實現的。CAN通信協議主要描述設備之間的信息傳遞方式，其定義與開放式系統互連模型（OSI)一致。CAN的通信介質一般為雙絞線。CAN協議采用短幀結構，這將有利于系統的實時性。另一個特點是廢除了傳統的站地址編碼，而代之以標識符（Identifier）對信息進行優先權分級。任何節點均可向全網絡廣播發送數據，其他節點則根據所接收到的標識來決定是否處理所接收到的信息?？傊?，由于CAN采用了許多新技術及獨特的設計，可為分布式控制系統實現各節點之間實時、可靠的數據通信提供強有力的技術支持。1.2 CAN總線應用 結合CAN總線可靠性、實時性強的特點和列車通信特定的環

6、境，在列車（包括地鐵列車、城市輕軌列車、磁懸浮列車)上，CAN總線基本上有2種應用：一是用于列車通信網絡的車輛總線和列車總線；二是用于列車車載監控系統。近年來，CAN總線協議在輕軌、地鐵、貨車等軌道車輛以及車門、空調、傾擺、制動、牽引以及旅客信息等控制子系統中也獲得了廣泛應用。 采用基于CAN 總線的通信網絡替代原系統的RS485網絡。利用CAN控制器的消息對象機制實現CAN總線網絡中的CAN 端口節點與各個列顯CAN 節點的通信，設計并實現了CAN 網絡通信程序及通信出錯的檢查與恢復方法。實際的數據傳輸測試表明，CAN總線通信網絡完全滿足地鐵隧道顯示系統對數據傳輸的設計要求，并大大提高了整個

7、。地鐵隧道顯示系統數據傳輸的可靠性和實時性2. PROFIBUS2. PROFIBUSDPDP在微機聯鎖系統中的應用在微機聯鎖系統中的應用從圖可以看出各個本地工作站和控制中心通過通用的PROFIBUS現場總線進行相互的連接。而聯鎖則通過具有故障安全結構的PROFIBUS現場總線進行數據傳輸。由于采用了現場總線，整個系統結構高度分散，構造了網絡集成式全分布控制系統，不僅提高了可靠性還簡化了系統結構，使得安裝工作量也大大減小?，F場設備的信息采集和控制通過分散式設備接口和軌道空閑檢測系統完成，設備均為網件。同時將進路、軌道電路、道岔和信號機的狀態信息傳送至控制中心和列車自動控制系統。所有正線信號設備

8、均通過聯鎖機進行安全邏輯運算后加以控制，通過現場總線使得聯鎖機控制設備范圍大大拓展+全線的聯鎖機則可集中在一處，在線路長度超過總線有效傳輸距離的情況下才需要分散設置聯鎖機。3.局部操作網絡LonWorks LonWroks(以下簡稱LON)是美國Echelon公司1991年推出的全開放智能分布式測控網絡技術。LON采用的LonTalk協議遵循OSI參考模型的全部7層。LonTalk協議被封裝在稱之為Neuron神經元芯片中。LON支持總線型、星型和環型等多種拓撲結構,網絡結構可以是主從、對等或客戶/服務式。LON在鐵路工業中有著廣泛的應用。在國外,LON網絡已應用在列車制動、門控、輔助電源控制

9、、照明等方面。如美國新澤西輕軌“彗星”號列車、舊金山灣地鐵(BART)制動系統監視器和自動列車控制系統、ALSTOM公司機車牽引力系統、加拿大Bombarder和日本川崎等公司開發的列車通信網以及DB的照明、供暖和空調控制系統。在國內,一些鐵路科研部門和高校正采用LON技術從事列車制動、機車重聯和列車通信網等方面的研究開發。西南交通大學采用LON網絡技術,以兩動一拖動車組為對象,開發研制了基于LON技術的列車通信網絡LonTCN-系統,并成功地在試驗車上運行。列車總線采用LON的方案,首先在昆明-石林車組上進行了3點的通信試驗,現已經成功地應用于“新曙光號”2動9拖的內燃機車組。1997年5月

10、,美國鐵路協會AAR將LON作為其列車內部通信規范,編號為S-4230。1999年8月,IEEE將LON作為其制訂的列車通信協議標準IEEE1473-1999的一部分,即IEEE1473-L。三三. .城軌交通中所處的城軌交通中所處的位置位置 工業控制總線是用于現場控制終端及控制中心之間的一種分散，數字化的智能、雙向、多點、多站、多變量的通信系統。 地鐵隧道顯示系統采用的圖像顯示技術非常獨特，它能使乘坐地鐵的乘客在高速運行的列車上欣賞窗外連續播放的視頻圖像。顯示屏幕由幾百根或上千根間距為幾十厘米的列顯示器構成，所有的列顯示器作為下位機，通過中間層的數據交換器與作為上位機的PC主機通信，構成一個

11、三級樹型拓撲結構的計算機通信網絡，參見系統組成框圖1(列顯示器在圖中標注為光柱)。對于中間層數據交換器與列顯示器之間的數據傳輸網絡，原系統采用的是RS485總線。由于地鐵隧道環境復雜，總線出錯的機率很大，而RS485總線每次 錯都需要重傳數據，所以導致整體的傳輸效率很低。新型系統中采用先進的CAN現場線代替原來的RS485總線，提高了數據傳輸的的實時性、有效性、抗干擾性和可靠性四四. .相關設備相關設備 城市智能交通管理系統采用三層結構模型：數據層、中間層(邏輯層)和客戶層(表示層)。數據層主要由中心數據庫、子系統數據庫和元數據子系統組成，中間層是由交通信息子系統、交通信息數據管理應用服務器、PGIS服務器和WEB服務器組成，客戶層（表示層）主要是應用程序客戶端和Web客戶端，由一些圖形界面組成。系統結構的核心是交通信息平臺應用服務器。 數據層數據層中間層客戶層中心數據庫子系統數據庫元數據子系統交通信息子系統交通信息數據管理應用服務器PGIS服務器WEB服務器應用程序客戶端WEB客戶端地鐵機電設備監控系統（EM CS 系 統）由監控中心和車站級監控系統以及兩者之間的通信通道構成。監控中心由中央級局域網構成，網絡采用SERVER/CLIENT方式，網絡內包括兩臺互為備用的監控主機、主備用服務器、一臺維護計算機、打印機服務器、通信前