上海轨道交通3 号线列车综合管理系统

摘　要　介绍了上海轨道交通3 号线列车技术参数、列车编组等概况。描述了列车综合管理系统的结构,分为列车级和单元级两级列车监控系统。介绍了监控信息的分类及信息数据结构,并分析了监控信息的三种功能:故障/ 安全监控功能,非安全性监控功能,所有列车故障和非正常状态的收集、记录、显示功能。
关键词　地铁车辆,列车综合管理系统,列车监控与诊断,诊断设备

1 　列车概况
      上海轨道交通3 号线(明珠线一期) 列车是由AL STOM 公司和南京浦镇车辆厂联合制造的A 型宽体地铁车辆。它采用了铝合金铆接技术、车体流线型技术、电空复合制动技术、由IPM 构成的静止辅助供电系统、VVV F 矢量控制变流技术、基于WordsFIP 的网络通讯技术等一系列成熟的先进技术,具有车体轻量化、外形流线型、控制与故障诊断车体化、启动与制动平稳等特点。
1. 1 　列车的总体技术参数
      车辆长度( 车钩连接面之间长度), ≤24 400 mm(TC 车), ≤22 800 mm(MP 、M 车);列车长度, ≤140 000 mm ; 车辆最大宽度,3 000 mm ; 车顶距轨面高度(降弓位) ,3 890 mm ; 转向架中心距,15 700 mm ; 转向架固定轴距,2 500 mm ; 轮径,840 mm (新轮) ,770 mm(磨耗轮) 。
车辆自重及载荷如表1 所示。
表1 　上海轨道交通3 号线车辆载荷及其重量

1. 2 　列车的编组
      上海轨道交通3 号线列车的车辆分为带驾驶室的控制车(TC) 、带受电弓的动车(MP) 、不带受电弓的动车(M) 。其典型编组可为6 车编组,也可扩为8 车编组。每一编组由两个单元构成: 6 车编组为TC-MP-M -M -MP-TC(见图1) ;8 车编组可为TC-MP-M -MP-M -M -MP-TC 或TC-MP-M -M-MP-M-MP-TC 。TC 车头采用自动车钩,两单元之间采用半自动车钩,单元内部车钩用半永久性连接杆连接。为保证各车重量的均衡和迁移动力、辅助供电系统的均衡,列车的设备配置由表2 所示。

 
图1 　6 车编组的FIP 网
表2 　6 车编组各车辆的设备配置

1) TC 车的3 个空调包含司机室空调,3 个旅客信息显示屏包含前端列车号显示屏。
2 　列车综合管理系统
      轨道交通3 号线的列车综合管理系统( Train Integrated Management System , 简为TIMS) 是基于WordsFIP 通讯协议的列车监控和诊断网络(以下简称FIP 网),它用于两TC 车主控单元的MPU 收集列车各设备的状态、事件和故障信息。
2. 1 　系统结构
      列车两单元之间的FIP 网称FIPT , 它通过安装在两TC 车主控单元MPU 实现列车两单元之间的监控信息的交换,构成列车级的列车监控网络。单元内部的FIP 网称FIPV , 为单元车级的列车监控网络。车载设备司机显示单元DDU 、牵引逆变器控制装置PCE 、辅助逆变器控制装置ACE 、制动系统控制装置BCE6 等,均通过FIPV 与MPU 通讯;空调控制装置、门控单元EDCU 、间频通讯单元APU (含ACU 、PECU) 、旅客信息显示屏VPIS(含列车号显示屏TN) 等,通过远程I/ O 模块RIOM 与MPU 通讯;远程I/ O 模块通过RS485 线同EDCU 、APU 、ACU 、VPIS 、TN 通讯。
      MPU 依据收集来的信息作出相应反应。当有事件和故障发生时,首先对所发生的事件和故障进行判断。对于不影响设备运行的事件仅做记录,对于影响设备运行的事件经过运算后发出控制的设备命令;对于轻微故障仅做记录,对影响设备运行和安全的故障经过运算后发出控制设备命令,对于设备状态和故障送DDU 进行实时显示。所有这些信息均可通过MPU 的RS232 接口同维护计算机相联, 利用AL STOM 公司开发的Wingreta 维护软件可在运行中或非运行中下载事件和故障信息,为故障处理和维修保养提供依据。图1 表示6 车编组的FIP 网。WordsFIP 通讯协议的参数:传输速度1 Mbit/ s ; 间隔时间150～256 ms ; 返回时间10～70 ms 。
2. 2 　监控信息的分类
      在FIP 网上交换的信息,相对于每一个设备来说,均以主控单元MPU 为中心,由MPU 对这些信息做出分析和判断,并发出相应的指令。所以FIP 网上交换的信息分类都相对于MPU 而言,可分为周期性与非周期性。如周期性的有系统变量、应用输入变量与输出变量等,非周期性的有初始化信息、自检故障信号、运行故障信号、广播和报站信息及车内显示信息等。
      信息的数据结构可分为位数据段、字节数据段和词(双字节) 数据段信息。位数据段用于传送开关量信息,如设备状态信息、自检信息;字节数据段用于传送占用字节较少的模拟量信息,如软件版本、要求的牵引制动力大小等;词(双字节) 数据段信息用于传送占用字节较多的模拟量信息,如再生能量累计、行走距离等。
2. 3 　监控信息的用途和显示
监控信息按用途可分为3 类:
·故障/ 安全的监控功能,主要管理列车重要故障的处理和快速动作,它的目的是为了保证旅客或设备的安全运行。这些功能的实现是通过继电器/ 列车线等硬线逻辑来实现的,它的监控对象几乎包括列车上的所有控制设备。
·非安全性的监控功能,主要管理列车中不影响旅客或设备安全运行的一般故障的处理。它主要监控音频通讯系统、旅客信息显示系统、空调通风系统和照明系统等。
·所有列车的故障和非正常状态均由TIMS 收集,并由内置的故障记录仪和事件记录仪记录,同时DDU 实时显示。