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[摘 要]介绍了深圳市地铁3号线列车控制系统的组成，结合三号线列车实际情况介绍了深圳地铁3号线WTB和MVB总线控制网络以及列车控制系统的发展方向。
[关键词]深圳地铁3号线;列车监控列车总线WTB;多功能车辆总线MVB
中图分类号：U279 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0349-01
0 引言
深圳地铁3号线列车控制和诊断系统（TCDS）对列车进行全面的控制和监控。系统除具有监测列车子系统和低电压电路状况，并且控制列车牵引和制动外，还将诊断故障、收集故障信息及提供故障处理建议给司机、维修建议给检修，长期进行列车关键数据的跟踪。
1 TCDS系统配置
1.1 TCDS硬件配置
每列车TCDS配置有两部CCU（中央控制器），四部VCU（车辆控制单元）、两部Dus显示装置）和四部MVB-IO。TCDS CCU安装在Tc 车厢的司机驾驶室电气柜中，VCU安装在其它车厢的电气柜中。MVB-IO安装在驾驶室电气柜中，在CCU下面。DU安装在驾驶台上。
1.2 TCDS数据通信配置
TCDS系统配置如图1所示：列车通过TCN网络、MVB（多功能车辆总线）与TCDS链接。TCDS CCU和VCU通过用于数据发送和接收的TCN-WTB（列车通信网络-配线的列车总线）链接在一起。安装在各Tc车厢的CCU和安装在M车厢的VCU，通过称为TCN-MVB（多功能车辆总线）的局部网络在各子装置之间进行数据的发送和接收。连接MVB的子系统包括TCDS DU、TCDS MVB-IO、制动电气控制单元（BECU）、辅助电源单元（APU）、可变电压和可变频率（VVVF）及车载控制器（VATC）。安装在Tc车厢的MVB-IOs通过数字和模拟信号与主控制器及其它司机的调度台信号链接。电子门控制单元（EDCU），空调（ACU），乘客信息系统（PIDS）和车内播音（PA）不支持TCN的装置，通过 RS-485 串行链路与TCDS链接。另外，TCDS通过数字和模拟的硬布线接口与列车低压电路和子装置链接。这些接口支持TCDS执行其主要功能，例如监测和特定的控制。
1.3 WTB的连接方式及其作用
WTB总线主要由两个单元车的CCU的信息交换备份，而2、3、4、5车的VCU对信息只做传输不作处理。WTB总线控制只有1车的CCU为主。WTB的主帧只有1车的CCU才能发出，6车的CCU不能发。当1车的CCU故障后，相邻的2车的VCU自动备份为主，代替1车发送主帧进行数据采集，2车的VCU故障后则3车的VCU作为备份自动切换为主，只有当1车所在单元车的CCU、VCU全部故障后WTB总线通信才中止。当2车的VCU或3车的VCU备份作为主时，他们只能起到代替1车CCU发送主帧进行数据采集作用而不能存储列车的信息，所有的信息经WTB传送至6车的CCU并存储于其VMS（存储器）中。列车总线通过专用的网管（Gateway）与车辆总线MVB相连，进行数据交换。WTB数据传输速度为1M字节/秒，最大循环周期为25毫秒。
1.4 MVB总线的连接方式及其作用
MVB是具有冗余结构的多功能车辆总线，它主要负责一个单元车内部的通信，连接MVB的单元车内的子系统包括TCDS DU、TCDS MVB-IO、制动电气控制单元 BECU、辅助电源单元 APU及可变电压和可变频率VVVF，车载控制器VATC。列车MVB总线采用冗余设计分别为线路A和线路B，传输介质为EMD（电气中距离）200m通信距离。
MVB的主帧与WTB有区别，它是每个单元车的CCU都可以发出，两个单元车内部各有一条由MVB总线组成的通信网络。MVB的主帧由CCU发出，周期为1ms，CCU不停的发出SDR（状态数据请求），而后各子系统收到CCU发出的SDR后把各个系统的SD（状态数据）发送返回给CCU，主帧包含了SDR，辅帧传回的内容包含SD，CCU通过不停的发出SDR收集各个子系统的SD，通过收到的SD实时监控各子系统的状态，并在有故障时通过DU显示出来。
2 TCDS列车监控及诊断
TCDS每个拖车的CCU有一块VMS Memory通过MVB和RS-485串行通信按照一定的频率对列车各子系统状态运行的关键信号扫描，同时采集硬线（110V继电器控制电路）信号诊断并将事件和故障数据故障信息记录在存储器中。各故障信息出现时，DU将进行提示。
2.1 DU监控及故障诊断显示
在每个驾驶控制台上安装有带触摸屏输入系统彩色LCD显示器的显示单元，它能够实时显示TCDS所监控的各子系统状态。系统状态采用颜色表。蓝色表示工作正常，红色表示系统故障，白色表示普通状态，绿色表示数据可以发生变化， 灰色表示未投入工作或状态不明确。操作人员还可对所有列车MVB I/O数字输入、输出状态进行，空调工作状态，TCN通信状态，RS485通信状态检查为故障判断分析提供便利。
3 TCDS备份及利用 PTU分析记录数据查找故障点
列车在运行过程中，若主控端（主控钥匙激活端）CCU发生故障，其相邻VCU直接替代并进行对列车的管理，列车不受任何限制可继续运行。（输入CCU的信号都被监控、控制不了，VCU替代后，另一边的CCU的VDOS板输出控制（如：空压机启动，只能启动该CCU控制侧的）任何一个CCU发生故障，其他CCU具备事件记录功能的备份。将列车数据采用USB存储后，或直接串行数据采用PTU软件可以更加直观准确的为故障点查找带来便利。
4 列车控制系统优化设想
结合当今科技发展以及对安全性和速度的追求，列车控制有待向以下几个方向研究：
1）具有更高的可靠性，使列车控制更加安全、稳定，一个重要途径就是提高网络总线和设备的冗余能力，实现更加彻底的冗余配置。2）提高更高的数据传输速率，获得更短的数据传输时间和设备响应时间。3）扩大列车控制系统的监视和控制范围，将更多的子系统控制器接入网络。
参考文献
[1] 深圳地鐵3号线，《客车检修工教材》，TCDS接口协议，2010.
[2] 石颖，MVB总线在地铁列车控制系统中的应用，电力机车与城轨车辆，2006.
[3] 聂畅，西门子列车网络控制在广州地铁中的应用，电力机车与城轨车辆，2010.
[4] 马东辉，庞巴迪与西门子列车控制系统的应用比较与发展方向，铁道机车车辆工人，2010.
[关键词]深圳地铁3号线;列车监控列车总线WTB;多功能车辆总线MVB
中图分类号：U279 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0349-01
0 引言
深圳地铁3号线列车控制和诊断系统（TCDS）对列车进行全面的控制和监控。系统除具有监测列车子系统和低电压电路状况，并且控制列车牵引和制动外，还将诊断故障、收集故障信息及提供故障处理建议给司机、维修建议给检修，长期进行列车关键数据的跟踪。
1 TCDS系统配置
1.1 TCDS硬件配置
每列车TCDS配置有两部CCU（中央控制器），四部VCU（车辆控制单元）、两部Dus显示装置）和四部MVB-IO。TCDS CCU安装在Tc 车厢的司机驾驶室电气柜中，VCU安装在其它车厢的电气柜中。MVB-IO安装在驾驶室电气柜中，在CCU下面。DU安装在驾驶台上。
1.2 TCDS数据通信配置
TCDS系统配置如图1所示：列车通过TCN网络、MVB（多功能车辆总线）与TCDS链接。TCDS CCU和VCU通过用于数据发送和接收的TCN-WTB（列车通信网络-配线的列车总线）链接在一起。安装在各Tc车厢的CCU和安装在M车厢的VCU，通过称为TCN-MVB（多功能车辆总线）的局部网络在各子装置之间进行数据的发送和接收。连接MVB的子系统包括TCDS DU、TCDS MVB-IO、制动电气控制单元（BECU）、辅助电源单元（APU）、可变电压和可变频率（VVVF）及车载控制器（VATC）。安装在Tc车厢的MVB-IOs通过数字和模拟信号与主控制器及其它司机的调度台信号链接。电子门控制单元（EDCU），空调（ACU），乘客信息系统（PIDS）和车内播音（PA）不支持TCN的装置，通过 RS-485 串行链路与TCDS链接。另外，TCDS通过数字和模拟的硬布线接口与列车低压电路和子装置链接。这些接口支持TCDS执行其主要功能，例如监测和特定的控制。
1.3 WTB的连接方式及其作用
WTB总线主要由两个单元车的CCU的信息交换备份，而2、3、4、5车的VCU对信息只做传输不作处理。WTB总线控制只有1车的CCU为主。WTB的主帧只有1车的CCU才能发出，6车的CCU不能发。当1车的CCU故障后，相邻的2车的VCU自动备份为主，代替1车发送主帧进行数据采集，2车的VCU故障后则3车的VCU作为备份自动切换为主，只有当1车所在单元车的CCU、VCU全部故障后WTB总线通信才中止。当2车的VCU或3车的VCU备份作为主时，他们只能起到代替1车CCU发送主帧进行数据采集作用而不能存储列车的信息，所有的信息经WTB传送至6车的CCU并存储于其VMS（存储器）中。列车总线通过专用的网管（Gateway）与车辆总线MVB相连，进行数据交换。WTB数据传输速度为1M字节/秒，最大循环周期为25毫秒。
1.4 MVB总线的连接方式及其作用
MVB是具有冗余结构的多功能车辆总线，它主要负责一个单元车内部的通信，连接MVB的单元车内的子系统包括TCDS DU、TCDS MVB-IO、制动电气控制单元 BECU、辅助电源单元 APU及可变电压和可变频率VVVF，车载控制器VATC。列车MVB总线采用冗余设计分别为线路A和线路B，传输介质为EMD（电气中距离）200m通信距离。
MVB的主帧与WTB有区别，它是每个单元车的CCU都可以发出，两个单元车内部各有一条由MVB总线组成的通信网络。MVB的主帧由CCU发出，周期为1ms，CCU不停的发出SDR（状态数据请求），而后各子系统收到CCU发出的SDR后把各个系统的SD（状态数据）发送返回给CCU，主帧包含了SDR，辅帧传回的内容包含SD，CCU通过不停的发出SDR收集各个子系统的SD，通过收到的SD实时监控各子系统的状态，并在有故障时通过DU显示出来。
2 TCDS列车监控及诊断
TCDS每个拖车的CCU有一块VMS Memory通过MVB和RS-485串行通信按照一定的频率对列车各子系统状态运行的关键信号扫描，同时采集硬线（110V继电器控制电路）信号诊断并将事件和故障数据故障信息记录在存储器中。各故障信息出现时，DU将进行提示。
2.1 DU监控及故障诊断显示
在每个驾驶控制台上安装有带触摸屏输入系统彩色LCD显示器的显示单元，它能够实时显示TCDS所监控的各子系统状态。系统状态采用颜色表。蓝色表示工作正常，红色表示系统故障，白色表示普通状态，绿色表示数据可以发生变化， 灰色表示未投入工作或状态不明确。操作人员还可对所有列车MVB I/O数字输入、输出状态进行，空调工作状态，TCN通信状态，RS485通信状态检查为故障判断分析提供便利。
3 TCDS备份及利用 PTU分析记录数据查找故障点
列车在运行过程中，若主控端（主控钥匙激活端）CCU发生故障，其相邻VCU直接替代并进行对列车的管理，列车不受任何限制可继续运行。（输入CCU的信号都被监控、控制不了，VCU替代后，另一边的CCU的VDOS板输出控制（如：空压机启动，只能启动该CCU控制侧的）任何一个CCU发生故障，其他CCU具备事件记录功能的备份。将列车数据采用USB存储后，或直接串行数据采用PTU软件可以更加直观准确的为故障点查找带来便利。
4 列车控制系统优化设想
结合当今科技发展以及对安全性和速度的追求，列车控制有待向以下几个方向研究：
1）具有更高的可靠性，使列车控制更加安全、稳定，一个重要途径就是提高网络总线和设备的冗余能力，实现更加彻底的冗余配置。2）提高更高的数据传输速率，获得更短的数据传输时间和设备响应时间。3）扩大列车控制系统的监视和控制范围，将更多的子系统控制器接入网络。
参考文献
[1] 深圳地鐵3号线，《客车检修工教材》，TCDS接口协议，2010.
[2] 石颖，MVB总线在地铁列车控制系统中的应用，电力机车与城轨车辆，2006.
[3] 聂畅，西门子列车网络控制在广州地铁中的应用，电力机车与城轨车辆，2010.
[4] 马东辉，庞巴迪与西门子列车控制系统的应用比较与发展方向，铁道机车车辆工人，2010.