基于现场总线技术的城轨交通列车运行监控系统

一、填空题（共27空，每空1分）1.地铁和轻轨的运营管理可分为3部分：列车运行、车站站务、设备运转。

2.集成系统的3个基本特性是：开放系统、应用需求和接口。

3.BAS系统设备总体而言包括了3类设备：车站空调通风系统、隧道通风和其他系统及其机电设备。

4.车站BAS系统除了要具备火灾工况的防灾联动控制系统功能之外，同时它具备对控制围的的其他设备的联动控制，如电源控制、导向控制、和屏蔽门的控制等。

5.BAS是一个集成系统，集成系统的一个特点就是它处理各种形式的接口，如FAS 接口、低压专业、主控系统。

6.火灾报警系统一般由火灾报警触发器件、火灾报警控制装置、火灾报警装置以及火灾联动控制装置组成。

7.车站级FAS的工作模式有监视模式、报警模式、消防联动模式及防灾通信模式等。

8.车站级监控系统主要实现对车站系统和设备的监控和联动控制。

9.自动化监控系统按照信息的实时响应性要求，可分为实时数据库和事务数据库管理系统两大类。

10.地铁防灾报警系统的功能分为中央级和车站级。

11.在BAS系统中，车站级监控系统位于车站，以车站监控工作站、PLC控制器为基础，具体包括车站监控局域网、打印机、后被操作盘等。

12.设备运转管理以机电设备管理为主，主要是供电系统和地下车站中的通风和供电空调系统。

13.完整的变电所供电系统应当包括保护测控装置、网络层、管理层三大部分。

二、判断题（共13题，每题1分）1.国地铁第一次采用综合自动化监控系统的是北京地铁1期工程。

（×）2.ATP是自动防护系统通过固定闭塞或移动闭塞技术实现列车的自动保护，控制方式不同于一般工业自动控制。

（√）3.地铁信号系统属于安全系统。

（√）4.地铁自动化集成系统多一电力SCDA系统为核心。

（×）5.在BAS中，模式控制由OCC实现，模式的判断，命令的发出及正确的模式编号的获得成为实现模式的关键所在。

（√）6.在BAS中，实时数据处理和控制主要由各PLC控制器完成，PLC是车站BAS系统的核心。

MVB现场总线的智能列车通信系统系统应用方案1、应用概述MVB现场总线的智能列车通信系统主要功能是通过现场总线技术，采用列车通信网络，利用网络实现对车载设备集散式监视、控制和管理，逐步实现了列车控制系统的智能化、网络化和信息化，WTB/MVB总线系统成为列车通信网络的主流，WTB作为列车通信网络，MVB作为车辆总线一起使用。

2、MVB现场总线的智能列车通信系统应用方案框图列车总线WTB通过WTB网关内容的MVB网卡（MVB-OGF）与制动控制单元（BCU）、酒吧车主控拖车计算机（IDU）、MVB-EMD与轴温报警器（AXT）、供电控制器（SUPPLY）、空调控制器（AIR）、逆变器（INV）、充电器（CHARGE）进行信息交换。

车门控制器（DOOR）、集中控制器（CONTROL）分别通过RS485与VCU直接连接。

制动控制单元（BCU）通过通讯口（RS232）与防滑器（SLIDP）连接；VTCU通过I/O接口与烟火报警装置连接。

图1MVB现场总线的智能列车通信系统构成框图系统硬件主要包括车辆控制器VTCU 、总线连接器、输入输出单元、通讯连接器COMC 、人机显示器MMI 及相关子系统。

车辆控制器VTCU 即总线控制器,每个3节车单元各一个，共由7块板组成，自带插槽和电源，是标准的模块化系统。

车辆控制单元由网关(VTCU-GW)，VCUT ，VCUA 及VTCU 的电源组成。

网关控制列车总线(WTB)和车辆总线(MVB)，并在两个总线系统间转换过程和信息数据。

列车诊断板VCUT 上有板载数据库(ODBS)，可通过RS422接口控制人机界面。

VTCU 的电源提供110V 直流电源，并与供电系统的电势隔离。

图2系统供电框图3、电源解决方案该电源解决方案是直接从机车电源上直接获取输入电压，并通过URB2405LD-20WR3系列电源模块将其转换成5VDC 的电源给后面各控制模块进行供电（如应用框图上各个模块）。

现场总线在城市轨道交通信号系统中的应用作者：王小可来源：《中国新通信》2013年第18期【摘要】介绍了目前应用在城市轨道交通系统中的现场总线技术，通过对西门子计算机联锁系统系统配置和硬件结构的分析，阐述了PROFIBUS总线在城市轨道交通信号系统中的应用情况。

【关键词】现场总线城市轨道信号系统一、引言随着计算机和通信技术大量应用于信号系统中，传统的集中控制模式的信号系统逐渐被淘汰，采用现场总线技术的分散控制模式的信号系统逐步应用于城市轨道交通中。

二、现场总线技术的分类目前城市轨道交通信号系统中使用的现场总线主要有以下几种：PROFIBUS、CAN、LONWORKS等。

其主要技术特点如下：（1）PROFIBUS现场总线。

PROFIBUS是一种国际性的、开放式的、不依赖于生产商的现场总线标准。

它诞生于1987年，由德国SIEMENS公司等组织开发，先后成为德国和欧洲的现场总线标准（EN50170），并于2000年成为IEC61158中的现场总线国际标准之一。

（2）CAN现场总线。

CAN是控制器局域网（Control Area Network）的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信，其总线规范被ISO国际标准组织制定为国际标准。

CAN总线在国内应用非常广泛，在目前的轨道交通有大量应用实例。

三、现场总线技术在城市轨道交通信号系统中的应用城市轨道交通信号系统主要由计算机联锁子系统、列车自动防护子系统、列车自动驾驶子系统和列车自动监控子系统组成。

本文讨论西门子计算机联锁子系统中现场总线的应用。

SICAS ECC基本配置：（1）操作与显示控制系统：包括计算机单元操作控制台、中央操作与显示功能、服务与诊断（S&D）设备。

（2）IC（联锁计算机）系统：包括用于联锁的信号和安全逻辑，多样化的微机、冗余设计和到EIM-ECC的总线连接。

（3）SICAS ECC（元件控制计算机）：带有3取2计算机系统的故障-安全EIM-ECC，用于室外设备和轨道空闲检测的接口连接）。

基于ControlNet现场总线的地铁环控系统The BAS System Of Metro Based On ControlNet Field Bus摘要：介绍了基于生产者/消费者模型的ControlNet现场总线技术及其特点，并结合杭州地铁的情况，对该总线技术在地铁车站环境与设备监控系统中的应用做了具体分析。

Abstract:It introduces the ControlNet field bus and it’s characteristic which based on the model of Producer/Consumer. According to the HanZhou Metro line 1,analyses it’s application in the BAS system of metro station.关键字：现场总线 ControlNet 地铁环控Keyword:Field bus ControlNet Metro BAS现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。

现场总线技术在20世纪90年代以来发展迅速。

目前，工业控制领域基本采用现场总线技术。

现场总线是当今自动化领域发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。

它作为数据通信网络的基础，沟通了生产过程现场级控制设备之间及其与更高控制管理层之间的联系。

它不仅是一个基础网络，而且还是一种开放式、新型全分布式的控制系统。

这项以智能传感、控制、计算机、数据通信为主要内容的综合技术，已成为自动化技术发展的热点。

环境与设备监控系统(BAS)，是地铁中“年轻”的系统之一，国内最早建设的地铁BAS系统不过十几年的时问。

它的主要功能是对车站的通风空调设备、给排水设备、自动扶梯、照明、乘客导向等机电设备进行自动化监控和管理，以及对电力照明系统、防灾系统等进行全面的运行管理与控制，保证地铁环境达到国家有关规定和标准，并在灾害发生时能够及时迅速地进入防灾运行方式，保证人员的生命安全和减少财产损失，改善地铁环境的舒适度，提高地铁自动化运行的水平，起到节能和安全的两大作用。

LonWorks现场总线技术在列车监控系统的实现1.引言地铁作为城市公共交通工具的一个重要组成部分其安全性越来越受到国际社会的关注，但是由于地铁列车车厢的独特性以及其功能定位的特殊性，因此不能用传统的眼光来破解地铁列车车厢监控系统这一难题；我国城市轨道交通建设虽已进入快速发展时期，但长期以来轨道交通的信号控制核心技术一直被德国西门子、法国阿尔斯通和泰雷兹等国际信号公司所垄断。

不过，目前这种垄断正被国内铁路信号领域高新技术企业打破：上海卡斯柯信号有限公司研制的智能列车监控系统的各项技术指标，如自动调度、自动调整、能耗优化、异常预警等，均达到甚至优于国际先进水平，在我国上海、北京、天津等大中城市有着广泛的开通业绩。

智能列车监控系统在信号系统中是保证列车高效率运行的重要设备，它将现代通信技术和计算机技术与城轨信号技术结合，对城轨交通列车运行进行监督和自动控制，实现了多项列车运行智能调整和决策功能。

本标准同样规定了两种类型的列车通信网络：T型和L型。

目前，国内列车通信网络的应用主要集中在L型网络。

在铁路系统内采用开放的IEEE标准将可以保证多厂家产品的互操作性，从而可以帮助促进供应链中每一环节的竞争力，加快技术发展。

2. 网络控制技术的特点LonWorks（Local Operating Networks）是美国Echelon公司1991年推出的现场总线技术，它可以很好地解决在控制网络的设计、构成、安装和维护中出现的大量问题。

LonWorks网络控制技术的特点：（1）开放性：网络协议开放，对任何用户平等；（2）互操作性：LonWorks通信协议LonTalk符合ISO（国际标准化组织）定义的OSI开放互连模型。

任何制造商的产品都可以实现互操作；（3）通信媒介：几乎囊括了目前所有可用通信媒介，包括双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、无线电波、红外线等，而且在同一网络中可以有多种通信媒介；（4）网络结构：可以是主从式、对等式或客户/服务器模式；（5）网络拓扑：有星形、总线形、环形以及自由形；（6）通信速率：可达1.25Mb/s，此时有效通信距离为130m。

电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering自动化控制Automatic Control 基于CAN 总线的城轨列车网络控制系统刘文鸿(中车唐山机车车辆有限公司海外事业部 河北省唐山市 064000 )摘要：本文依据实际城轨列车项目，从列车网络控制系统构建、功能等方面进行分析，阐述了基于CAN 总线的列车网络控制系统主 要设备构成、智能故障诊断和列车子系统控制。

关键词：列车网络控制系统；TCMS; CAN 总线；牵引系统随着我国轨道交通行业的快速发展，城轨列车以其舒适、环保、 低能耗、客运量大等优点成为解决城市交通拥堵问题的最佳方案， 未来发展空间巨大，具有很高的社会意义。

列车控制和管理系统(Train Control and Management System,简称：TCMS)作为列车的控制核心，应用计算机和网络控制技术，因此也称之为列车网络控制系统。

目前行业内已确立了使用现场总线作为列车网络控制系统的大方向，CAN 总线在数据通信方面具有高可靠性、高实时性 和高协议灵活性等优点，是众多列车网络控制系统总线中的佼佼者。

本文基于实际项目,对基于CAN 总线的城轨列车网络控制系统进行详细深入的分析。

通过CAN 总线在实际项目中的成功应用，阐述了基于CAN 总线的列车网络控制系统构建方案，从较为深入的层面对列车网络控制系统进行解析，同时也展示了我国轨道列车制造行业所取得的骄人成果。

1列车网络控制系统构建TCMS 框架网络采用总线拓扑结构，如图1所示，由两级网络 组成：(1) 车辆级总线：基于CAN 总线(ISO 11898),通讯协议 是CANopen 协议，连接TCMS 与受控列车子系统电子设备，进行VCU 与列车子系统之间的数据传输。

(2) 列车级总线：列车重联时，通过WTB 总线在相同的 CANopen 网络之间通讯，列车的网关控制器负责CANopen 协议与WTB 协议之间的转换。

基于现场总线的变电站监测监控的设计与实现一、现场总线系统的组成与技术特点现场总线是一种互联现场自动化设备及其控制系统的双向数字通信协议。

一个现场总线系统可以看成是一个由数字通信设备和监测监控设备组成的分布式系统。

实际上, 现场总线就是一种计算机网络, 这个网络上的每一个节点就是一个智能化设备。

现场总线由网络通信、功能模块、对象字典和设备描述、网络管理、系统管理等部分组成。

现场总线技术是3C技术（Computer、Control、Communication）从控制层发展到工艺设备现场的技术结果, 现场总线技术的特点如下:(1)全数字化通信传统集散控制系统DCS（Distributed Control System）是“半数字”系统, 许多I/O模板接收或送出4～20mA模拟信号, 而现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）是一个“纯数字”系统, 信号传输实现全数字化, 提高了信号的可靠性, 准确性, 实现了检错、纠错功能。

(2)可互操作性和互用性可互操作是指实现互联设备间、系统间的信息传送和沟通, 而互用性则意味着对不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换。

(3)完全的分散性 DCS是一个“半分散式”系统, 它是采用一个或多个“控制单元”对多回路进行控制, 其控制部分分散到一些控制板上, 每个控制板上又有多个回路。

现场总线则采用的是完全分散体系, 它的控制单元全部分散到现场, 控制回路由现场设备实现, 在现场总线中又同时允许在控制室中用数字通信的方式进行操作与调整。

二、基于现场总线的变电站监测监控系统的设计随着技术的进步与自动化程度的不断提高以及电力系统减员增效要求的提出, 实现变电站综合自动化从而达到无人值班, 已成为电力系统发展的趋势。

为满足变电站综合自动化发展的需要, 我们研制了一套基于现场总线的变电站实时监测监控系统, 并已在现场运行了一年多的时间, 运行状况很好。