《城市軌道交通列車自動(dòng)控制系統(tǒng)》課件-項(xiàng)目五

西門子DCS子系統(tǒng)計(jì)劃匯報(bào)新年計(jì)劃述職報(bào)告工作匯報(bào)通用PPT2021DCS子系統(tǒng)組成及原理一DCS子系統(tǒng)檢修二目錄一DCS子系統(tǒng)組成及原理數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)Airlinkpulz8在TGMT的軌旁和車載子系統(tǒng)之間提供連續(xù)、雙向、基于無線電的數(shù)據(jù)傳輸，如圖51所示。Airlinkpulz8適合隧道環(huán)境和開放空間內(nèi)以常見速度運(yùn)行的城市軌道交通列車。Airlinkpulz8是一套可用性極高的模塊化和可擴(kuò)展系統(tǒng)，為以后延長或增加新線路軌段，以及升級(jí)到新傳輸技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)提供了可能。模塊化設(shè)計(jì)也反映出面向高等級(jí)的可維護(hù)性和可升級(jí)性的需求。Airlinkpulz8無線電系統(tǒng)提供一個(gè)透明數(shù)據(jù)通道來發(fā)送基于IP的連續(xù)通信，以保證TGMT列車控制應(yīng)用系統(tǒng)在軌道交通系統(tǒng)中的通暢運(yùn)行。為了保護(hù)列車控制數(shù)據(jù)傳輸不被操縱，Airlinkpulz8無線電系統(tǒng)提供了加密和防火墻。按照EN50159-2繪制的Airlinkpulz8無線電系統(tǒng)安全視圖如圖52所示。1.中央設(shè)備Airlinkpulz8中央設(shè)備包含下列部件：中央系統(tǒng)路由器（CSR），如圖53所示；網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（NMS）,采用了和CSR相同的硬件。2.車載設(shè)備TGMT子系統(tǒng)采用的首—尾編組，Airlink列車單元安裝在接近頭車廂和尾車廂的位置，與TGMT子系統(tǒng)相應(yīng)的車載控制單元和無線天線相鄰，如圖54所示。在TGMT子系統(tǒng)的中間編組如圖55所示，列車單元被安裝在接近頭車廂和尾車廂的地方，通過交換機(jī)連接TGMT系統(tǒng)的列車控制單元。車載天線直接連接每個(gè)列車單元。（1）列車單元（TU），如圖56所示。（2）包含無線交換機(jī)的OBCU，如圖57所示。（3）車載天線，如圖58所示。3.軌旁設(shè)備

Airlinkpulz8軌旁設(shè)備包含下列部件：（1）接入點(diǎn)，如圖59所示。（2）軌旁天線，如圖510所示。（3）網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，如圖511所示。4.無線骨干網(wǎng)無線骨干網(wǎng)（RB）一般采用環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖512所示。冗余無線骨干網(wǎng)基于光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每個(gè)光纖環(huán)網(wǎng)在無線電主站與兩個(gè)獨(dú)立的環(huán)接入交換機(jī)連接在一起，通過環(huán)接入交換機(jī)與核心交換機(jī)連接。二、系統(tǒng)原理Airlinkpulz8用于在軌旁和車載TGMT子系統(tǒng)之間為TGMT列車控制數(shù)據(jù)提供連續(xù)、雙向的數(shù)據(jù)交換，如圖513所示。Airlinkpulz8系統(tǒng)設(shè)備分別安裝在軌道沿線，站點(diǎn)設(shè)備房及列車電子架。一般情況下，其中一個(gè)車站選為無線電系統(tǒng)主站，安裝中央系統(tǒng)路由器（CSR）等中央設(shè)備。無線電系統(tǒng)通過軌旁通信網(wǎng)絡(luò)（WCN）與TGMT軌旁控制單元冗余連接。CSR連接到由交換機(jī)和光纖組成的無線骨干網(wǎng)。為了TGMT，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了冗余設(shè)置，以滿足ATC系統(tǒng)嚴(yán)格的可用性要求。無線骨干網(wǎng)與沿線路軌道分布的眾多接入點(diǎn)（AP）相連接，以提供列車的無線電接入。AP利用高增益天線同時(shí)覆蓋隧道的兩個(gè)方向。從帶寬和傳輸可用性方面考慮，每個(gè)AP包含多個(gè)無線電，無線電的實(shí)際數(shù)量取決于系統(tǒng)配置。針對(duì)TGMT應(yīng)用，AP的布置要使無線電信號(hào)（RF）冗余覆蓋。為了實(shí)現(xiàn)高可靠性、高可用性要求，Airlinkpulz8系統(tǒng)一般采用ISM2.4GHz頻段中3個(gè)不重疊信道中的兩個(gè)信道。在列車上，兩個(gè)列車單元分別安裝在頭車和尾車，通過寬帶網(wǎng)絡(luò)互相連接，以實(shí)現(xiàn)相互冗余。每個(gè)列車單元安裝兩個(gè)無線電模塊，通過以太網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）連接到各自的應(yīng)用系統(tǒng)，通過射頻電纜連接兩根車載天線。1.中央設(shè)備1）中央系統(tǒng)路由器中央系統(tǒng)路由器是Airlinkpulz8無線電系統(tǒng)的中央接口。TGMT列車控制系統(tǒng)或公共數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)與CSR連接。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流均通過CSR傳輸，其功能包括：（1）處理所有軌旁到列車的通信鏈接，把信息從軌旁“傳遞”到列車；反之亦然，包括所有必要的路由。（2）維護(hù)系統(tǒng)的安全性和完整性。（3）處理軟件更新，分配系統(tǒng)中各單元的配置文件。（4）提供網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（NMS）接收系統(tǒng)狀況信息的接口。（5）CSR是其他Airlinkpulz8部件管理數(shù)據(jù)流的網(wǎng)關(guān)。2）網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)服務(wù)器包含Airlinkpulz8無線電系統(tǒng)部件所用的網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)和系統(tǒng)軟件。它有一個(gè)用于系統(tǒng)管理的網(wǎng)絡(luò)接口。Airlinkpulz8所有部件的軟件更新和配置變更都通過這臺(tái)服務(wù)器完成。同步后，中央系統(tǒng)路由器將為Airlinkpulz8的其他部件提供在NMS上進(jìn)行的軟件更新和配置變更。2.軌旁設(shè)備1）無線骨干網(wǎng)無線骨干網(wǎng)RB將CSR與接入點(diǎn)連接起來，如圖514所示。冗余無線骨干網(wǎng)基于光纖環(huán)結(jié)構(gòu)。每個(gè)接入點(diǎn)包含一個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，向接入點(diǎn)提供相關(guān)數(shù)據(jù)包，并在環(huán)內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)包。2）接入點(diǎn)接入點(diǎn)負(fù)責(zé)處理與車載列車單元（TU）的無線通信，在車載設(shè)備和中央設(shè)備之間提供無線雙向通信。接入點(diǎn)包含與軌旁天線相連的無線電收發(fā)單元，用于軌道和列車之間的雙向無線數(shù)據(jù)傳輸。接入點(diǎn)沿軌道分布，每個(gè)接入點(diǎn)根據(jù)軌道的具體情況通常相距250m-350m。通過使用定向高增益天線，實(shí)際沿軌道的覆蓋面可以達(dá)到至少兩個(gè)接入點(diǎn)的距離。這就實(shí)現(xiàn)了無線信號(hào)冗余的“雙重覆蓋”。因此，只要不是軌旁相鄰的兩個(gè)接入點(diǎn)同時(shí)失效，就不會(huì)對(duì)列車控制產(chǎn)生直接影響。3）軌旁天線根據(jù)軌道具體情況，每個(gè)接入點(diǎn)使用二根或四根定向天線，朝向相反方向，在一個(gè)特定距離內(nèi)提供無線服務(wù)，這個(gè)特定距離稱為覆蓋區(qū)域。軌旁天線采用的安裝方案如圖515所示。3.車載設(shè)備車載列車單元（TU）和車載天線組成Airlinkpulz8的車載子系統(tǒng)。頭/尾配置的TU通過車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)頭/尾TU的冗余。1）車載列車單元車載列車單元是Airlinkpulz8無線系統(tǒng)的車載端裝置，包含了一套連接車載天線的車載無線收發(fā)器，以處理和軌旁接入點(diǎn)間的雙向無線通信，將車載設(shè)備同軌旁設(shè)備連接起來。一個(gè)列車單元包含兩個(gè)車載收發(fā)器（無線電模塊），它們?cè)鰪?qiáng)了信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。2）車載天線為了實(shí)現(xiàn)天線分集和冗余，每個(gè)TU連接兩根天線，提高了通信的可靠性與可用性。每個(gè)車載單元上的無線電收發(fā)器連接一根車載天線。3）車載網(wǎng)絡(luò)車載網(wǎng)絡(luò)連接這兩個(gè)列車單元和車載控制單元（OBCU）。標(biāo)準(zhǔn)的無線車載網(wǎng)絡(luò)