列车控制及监控系统冗余方案.doc

北京地铁7号线工程电动客车招标项目 B1 技术规格建议和偏差投 标 文 件 技 术 册 B1.1 技术规格建议书 附件5.2.7.1列车控制及监控系统冗余方案附件5.2.7.1列车控制及监控系统冗余方案附件5.2.7.1列车控制及监控系统冗余方案南车青岛四方在以往项目（如广州地铁4、5号线、北京地铁1号线、北京地铁4号线、成都地铁1号线、北京地铁昌平线等项目）的设计、制造和调试过程中在列车控制及监控系统的冗余方面积累了丰富的经验。南车青岛四方将在本项目整个过程中秉承为业主高度负责的态度、积极与各系统供应商配合，保证为业主提供可靠、稳定的列车控制与监控系统的冗余方案。1. 网络控制系统冗余1.1 GWMe模块热备冗余GWMe可以定义成3种主从1）、强主：制定一个GWMe为主，每次系统上电运行，该GWMe都为主，故障后无主。2）、弱主：每次系统上电时，GWMe通过竞争机制，确立一个GWMe为主，其它GWMe为从。每个弱主GWMe，都有可能成为主。该主GWMe故障时，其它弱主的GWM模块中的一个变为主。3）、从：每次系统上电GWMe都为从，永远也不可能成为主。该项目中，两端TC车各布置2个GWMe，中间M车的4个GWM为弱主，其它GWMe都为从。GWMe模块都具有WTB总线管理与MVB总线管理。每个GWMe模块可以单独进行WTB总线管理或者MVB总线管理，也可以对WTB总线和MVB总线同时进行管理。正常情况下，GWMe模块冗余如图1.1-1所示。WTB总线管理由TC1和TC2车中随机一个GWMe进行管理，TC1车的MVB总线由GWMe11或者GWMe12进行管理。TC2车的MVB总线由GWMe61或者GWMe62进行管理。图1.1-1 GWMe模块冗余当TC车中的某一个GWMe模块故障。该TC车中的MVB总线管理由另一个正常的GWMe模块进行管理，WTB总线由该TC车正常的GWMe模块或者另外端TC的两个GWMe模块中的一个进行管理。如图1.1-2所示，TC1车GWM12模块故障，此时WTB总线由GWMe11、GMMe61、GWMe62中的一个进行管理。TC1车的MVB总线由GWMe11进行管理，TC2车的MVB总线由GWMe61或者GWMe62进行管理。当TC1和TC2中的其它一个GWMe模块故障时，总线管理与上述方式一致。图 1.1-2 TC1车GWMe模块故障当两个TC车中各出现一个故障时，TC车中的MVB总线由两端正常的GWMe进行管理，WTB总线由两端正常的GWMe中的一个进行管理。如图1.1-3所示TC车各一个GWMe模块故障，此时WTB总线由GWMe11或者GWMe61进行管理，TC1车的MVB总线由GWMe11进行管理，TC2车的MVB总线由GWMe61进行管理。图 1.1-3 TC车各一个GWMe 通讯故障。当某一端TC车的2个GWMe模块同时故障，该端MVB总线通信故障，WTB总线由另外一端TC车中2个GWMe中的一个进行管理。图1.1-4 所示同端TC车GWMe同时故障。此时TC1车的MVB总线与WTB总线失去管理，TC1车整体通信故障。图1.1-4同端TC车GWMe同时故障当中间车中的GWMe故障时，故障GWMe所在的车无法接收和发送MVB与WTB数据，该节车整节车通信故障。如图1.1-5所示，但是不影响其它几节车的网络通信。图 1.1-5 中间车某一个GWMe故障1.2 列车总线、车辆总线均采用双通道冗余列车WTB总线和车辆MVB总线都是A/B双通道冗余，两条线路上的数据报文将受到监控，并且应完全相同。如果其中一条线路发生故障，数据将通过仍正常工作的线路传递。1.3 重要数字量信号双路采集牵引、制动、向前、向后、复位、主控钥匙等指令信号采用双模块双路采集。网络控制系统选择一个相对合理的输入通道作为控制的依据。图1.3 信号双路采集2 列车中央控制单元管理列车在正常条件或非正常条件下的所有牵引/制动的列车冗余控制功能2.1 正常工况时： TCMS系统完成部分控制数据的计算； TCMS系统向牵引、制动系统发送控制指令。2.2 非正常工况时：2.2.1 列车牵引系统/制动系统故障时，TCMS的控制方案 当一台牵引系统故障时，网络控制系统将重新分配牵引力，将故障牵引系统本应发挥的牵引力分配到其它三台工作正常的牵引系统中，但是每节车的总牵引力值不会超过当前该节车牵引能力值（如果没有牵引能力值，牵引系统根据牵引包络线，进行牵引力的保护）。制动系统一台故障时，某个故障制动系统本应承担的制动力，由制动系统分配到其它正常的制动系统中。同时，网络控制系统将提醒司机，车辆需要进行限速运行。 当两台或在两台以上制动系统故障时，网络控制系统将进行紧急制动。 当两台或在两台以上牵引系统故障时，网络控制系统将提醒司机，车辆需要进行限速运行。2.2.2 紧急驾驶模式方案2.2.2.1 紧急驾驶模式启用 当司机闭合紧急驾驶模式开关时，通过列车线，两个车辆控制单元接收到 “紧急驾驶模式请求”信号和所有的牵引、制动控制单元。只有当车辆处于静止状态时，紧急驾驶模式才有效。 如果当列车在运行过程中请求紧急驾驶模式，则列车将会使用全制动，直到列车静止请求才被接受。 牵引/制动参考信号在紧急驾驶模式中，列车中央控制单元和总线间没有任何通信。紧急驾驶模式采用三根列车线通过司控器把牵引和制动参考信号送给牵引和制动单元。三根列车线由司控器驱动，把二进制编码的三种不同模式送给牵引和制动控制单元。详细的方案在设计联络会最终确定，由用户认可。 行驶方向紧急驾驶模式下可以改变列车的行驶方向。两根列车线“前向和后向”从各自的司机室把行驶方向信息送给牵引及制动控制单元。列车硬连线信号数量描述牵引/制动3在备份模式下的用于牵引/制动力参考信号的三位编码列车线允许牵引工作1允许牵引工作紧急制动1司控器紧急制动行车方向，向前1表明向前行驶行车方向，向后1表明向后行驶紧急驾驶模式开关1表明紧急驾驶模式开门指令线2开门指令关门指令线2关门指令再开门指令线2再开门指令零速信号线1零速信号 列车硬连线本文件仅为南车青岛四方初步的列车控制及监控系统冗余方案。中标后，随着设计的逐步深入，南车青岛四方将与各系统供货商紧密配合，协调一致，编制更加详细、更加完善、可行性更高的列车控制及监控系统冗余方案，供业主审定。5-318