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【摘 要】地铁已成为当今城市交通的重要组成部分，地铁列车在运营过程中如何保证其运行状态能够实时受到监控，依靠的就是列车控制和监控系统。本文对西安地铁一号线列车控制和监控系统进行了系统的阐述，分析了列车控制和监控系统的结构和功能，并对系统的监控功能和故障诊断功能进行了介绍。通过对西安地铁一号线列车控制和监控系统的分析，得出该系统能够满足地铁列车安全运行的要求。
【关键字】列车控制及监控；总线；地铁车辆；故障诊断
1、西安地铁一号线列车控制及监控系统概述
西安地铁一号线地铁车辆采用的是由日立公司开发的列车控制及监控系统，该系统主要包括列车的牵引和制动控制指令的传输、列车运行信息、主要设备状态监视和列车诊断系统，采用分布式总线控制方式，符合HDLC协议要求，其总线传输速率为3.2Mbps，具有双重系统故障导向安全结构的日立ATI系统，该系统在日本以及其他国家均有使用业绩，为成熟、先进和安全可靠的列车控制系统。
一号线列车采用3动3拖6辆编组形式，每列车均包含冗余的列车控制系统，其中中央控制单元设置在Tc车，终端控制单元设置在中间车辆上。与运行及安全有关的控制除由列车通信网络进行外，还设有其它形式的冗余措施，如硬线备份，确保系统可靠性。
各车辆的中央控制单元、终端控制单元之间的控制信息、监视信息的收发由双重系统完成，以避免1处故障导致列车牵引停止。为了保证在双重系统均发生故障情况下的降级运行，系统还采用硬线备份方式进行信息传递，以便在紧急情况下可以将牵引、制动指令发给VVVF、制动系统。
2、西安地铁一号线列车控制及监控系统设备介绍
2.1中央控制单元
ATI中央控制单元与其他车辆的终端控制单元、中央控制单元进行信息交换，并且也与其他设备进行信息交换。ATI中央控制单元具有自检功能。ATI中央控制单元的CPU采用高效率的32位微机，按照与其他设备交换的信息实现诊断功能。
列车中央控制单元具有下列功能：
1）控制列车总线系统上的数据通信；
2）通过RS-485总线与各子系统设备通讯，交换信息；
3）列车和车辆的故障诊断和存储；
4）牵引/制动指令的传输；
5）距离记录和速度中央控制；
6）显示器的控制；
7）自校验；
8）通过RS-232C与PC机的接口。
ATI中央控制单元具有事件记录功能，其能够记录车辆主要控制单元和部件的各种状态信息。TMS系统具有足够的容量以200ms的采样周期保存各种信息，保存历史数据时间为12小时，系统以滚动存储方式保存数据（即先进先出 FIFO），并可方便的读取。
2.2终端控制单元
ATI终端控制单元主要是传输中央控制单元发送的列车控制指令信息，并实时监控车辆内各系统运行状态，并将这些信息传输至Tc车的司机台显示器上进行显示。终端控制单元的CPU采用高效率的32位微机，通过直接与其他设备连接，进行状态信息的监视以实现诊断功能。
2.3司机台显示器
在Tc车司机台上，有一台司机台显示器，用来显示列车运行信息，发生异常和故障时，可实时进行显示。该显示器的主要技术性能参数有：
正常操作温度： 0℃～+50℃；
处理器： 低温升、低耗电量的专用处理器；
显示器： 10.4″TFT彩色显示器；
分辨率： 640×480；
电源电压 DC110V；
亮度： 250cd/m2工業级LCD屏。
司机显示屏显示内容包括：
通过ATI的自诊断画面显示总线传输及对设备传输的状态。可以通过该画面识别发生故障的系统。
显示列车的基本运行数据、故障信息，以及列车状态信息，包括每辆车的空气制动施加/缓解状态、每个车门开关状态、每个空调状态等。
向维修人员显示的画面为故障信息的记录及已定义的环境条件等。
3、西安地铁一号线列车控制及监控系统主要功能
3.1控制功能
ATI系统能够将牵引制动控制指令及时传递给牵引制动系统，各车辆的中央控制单元、终端控制单元之间的控制信息的收发由双重系统的总线控制系统完成，以避免1处故障导致列车牵引停止。并且为了保证在双重系统均发生故障情况下的降级运行，系统将采用硬线备份方式进行信息传递，以便在紧急情况下可以将牵引、制动指令发给VVVF、制动系统。
3.2监视功能
ATI系统能够实时监控车辆各系统设备的运行状态，主要包括牵引系统、制动系统、辅助电源系统、车门系统、空调系统、广播系统、乘客信息系统等，通过RS-485接口与各子系统设备直接相连，实时监控设备的运行状态。ATI是一个信息采集、记录和显示系统，用于对列车主要设备的运行状态和故障进行自动信息采集、记录和显示并兼有对列车辅助设备的控制功能，并可通过便携式测试单元PTU将数据读出和打印。
3.3诊断功能
ATI根据从各装置接收到的故障信息进行列车故障诊断，即在每个中央控制单元中设有独立于指令传送微处理器的32位微处理器，用于故障数据的处理。所有诊断信息以及列车故障信息自动提供给整组列车。中央控制单元通过列车总线控制系统接受从各子系统传来的故障信息，并附带一定的相关数据和相应的时间。ATI还具有自诊断功能，可以识别本系统主要部分的异常。ATI所记录的事件记录、跟踪数据等可以通过中央控制单元的RS-232C端口进行下载。我们还可将发生故障前后一段时间的速度、牵引/制动指令等环境数据下载下来，通过软件可将下载的数据还原成可用于分析故障的故障记录表和相关的模拟量/数字量图形。本系统实时监控所连接设备的状态，检测并记录发生的故障。当检测到一个故障时，有报警音响并自动将司机显示屏屏幕切换到故障信息画面。ATI的故障等事件记录数是1000件。
4、结束语
地铁作为当今城市中公共交通系统的重要组成部分，在全国许多城市所占的比重越来越大。地铁列车运行的安全性是地铁的一个重要的性能指标。只有采用了先进的列车控制及监控系统，才能保证列车在运营过程中，实时掌握列车各系统设备的运行状况，保证地铁运营的安全、快捷、准点、舒适。通过对西安地铁一号线列车控制及监控系统的分析，该系统完全能够满足列车运营的需要。下一步我们将在分析地铁列车运行数据的基础上，研究西安地铁车辆各系统的故障次数和车辆易发故障，利用好该系统的功能，为西安地铁列车日后的故障维修工作打下坚实的基础。
参考文献
[1]刘先恺.CRH2型200 km/h动车组列车网络控制系统.机车电传动[J].2008，（6）.
[2]王磊，何正友.高速列车通信网络技术特点及其应用.城市轨道交通研究[J].2008，（2）.
【关键字】列车控制及监控；总线；地铁车辆；故障诊断
1、西安地铁一号线列车控制及监控系统概述
西安地铁一号线地铁车辆采用的是由日立公司开发的列车控制及监控系统，该系统主要包括列车的牵引和制动控制指令的传输、列车运行信息、主要设备状态监视和列车诊断系统，采用分布式总线控制方式，符合HDLC协议要求，其总线传输速率为3.2Mbps，具有双重系统故障导向安全结构的日立ATI系统，该系统在日本以及其他国家均有使用业绩，为成熟、先进和安全可靠的列车控制系统。
一号线列车采用3动3拖6辆编组形式，每列车均包含冗余的列车控制系统，其中中央控制单元设置在Tc车，终端控制单元设置在中间车辆上。与运行及安全有关的控制除由列车通信网络进行外，还设有其它形式的冗余措施，如硬线备份，确保系统可靠性。
各车辆的中央控制单元、终端控制单元之间的控制信息、监视信息的收发由双重系统完成，以避免1处故障导致列车牵引停止。为了保证在双重系统均发生故障情况下的降级运行，系统还采用硬线备份方式进行信息传递，以便在紧急情况下可以将牵引、制动指令发给VVVF、制动系统。
2、西安地铁一号线列车控制及监控系统设备介绍
2.1中央控制单元
ATI中央控制单元与其他车辆的终端控制单元、中央控制单元进行信息交换，并且也与其他设备进行信息交换。ATI中央控制单元具有自检功能。ATI中央控制单元的CPU采用高效率的32位微机，按照与其他设备交换的信息实现诊断功能。
列车中央控制单元具有下列功能：
1）控制列车总线系统上的数据通信；
2）通过RS-485总线与各子系统设备通讯，交换信息；
3）列车和车辆的故障诊断和存储；
4）牵引/制动指令的传输；
5）距离记录和速度中央控制；
6）显示器的控制；
7）自校验；
8）通过RS-232C与PC机的接口。
ATI中央控制单元具有事件记录功能，其能够记录车辆主要控制单元和部件的各种状态信息。TMS系统具有足够的容量以200ms的采样周期保存各种信息，保存历史数据时间为12小时，系统以滚动存储方式保存数据（即先进先出 FIFO），并可方便的读取。
2.2终端控制单元
ATI终端控制单元主要是传输中央控制单元发送的列车控制指令信息，并实时监控车辆内各系统运行状态，并将这些信息传输至Tc车的司机台显示器上进行显示。终端控制单元的CPU采用高效率的32位微机，通过直接与其他设备连接，进行状态信息的监视以实现诊断功能。
2.3司机台显示器
在Tc车司机台上，有一台司机台显示器，用来显示列车运行信息，发生异常和故障时，可实时进行显示。该显示器的主要技术性能参数有：
正常操作温度： 0℃～+50℃；
处理器： 低温升、低耗电量的专用处理器；
显示器： 10.4″TFT彩色显示器；
分辨率： 640×480；
电源电压 DC110V；
亮度： 250cd/m2工業级LCD屏。
司机显示屏显示内容包括：
通过ATI的自诊断画面显示总线传输及对设备传输的状态。可以通过该画面识别发生故障的系统。
显示列车的基本运行数据、故障信息，以及列车状态信息，包括每辆车的空气制动施加/缓解状态、每个车门开关状态、每个空调状态等。
向维修人员显示的画面为故障信息的记录及已定义的环境条件等。
3、西安地铁一号线列车控制及监控系统主要功能
3.1控制功能
ATI系统能够将牵引制动控制指令及时传递给牵引制动系统，各车辆的中央控制单元、终端控制单元之间的控制信息的收发由双重系统的总线控制系统完成，以避免1处故障导致列车牵引停止。并且为了保证在双重系统均发生故障情况下的降级运行，系统将采用硬线备份方式进行信息传递，以便在紧急情况下可以将牵引、制动指令发给VVVF、制动系统。
3.2监视功能
ATI系统能够实时监控车辆各系统设备的运行状态，主要包括牵引系统、制动系统、辅助电源系统、车门系统、空调系统、广播系统、乘客信息系统等，通过RS-485接口与各子系统设备直接相连，实时监控设备的运行状态。ATI是一个信息采集、记录和显示系统，用于对列车主要设备的运行状态和故障进行自动信息采集、记录和显示并兼有对列车辅助设备的控制功能，并可通过便携式测试单元PTU将数据读出和打印。
3.3诊断功能
ATI根据从各装置接收到的故障信息进行列车故障诊断，即在每个中央控制单元中设有独立于指令传送微处理器的32位微处理器，用于故障数据的处理。所有诊断信息以及列车故障信息自动提供给整组列车。中央控制单元通过列车总线控制系统接受从各子系统传来的故障信息，并附带一定的相关数据和相应的时间。ATI还具有自诊断功能，可以识别本系统主要部分的异常。ATI所记录的事件记录、跟踪数据等可以通过中央控制单元的RS-232C端口进行下载。我们还可将发生故障前后一段时间的速度、牵引/制动指令等环境数据下载下来，通过软件可将下载的数据还原成可用于分析故障的故障记录表和相关的模拟量/数字量图形。本系统实时监控所连接设备的状态，检测并记录发生的故障。当检测到一个故障时，有报警音响并自动将司机显示屏屏幕切换到故障信息画面。ATI的故障等事件记录数是1000件。
4、结束语
地铁作为当今城市中公共交通系统的重要组成部分，在全国许多城市所占的比重越来越大。地铁列车运行的安全性是地铁的一个重要的性能指标。只有采用了先进的列车控制及监控系统，才能保证列车在运营过程中，实时掌握列车各系统设备的运行状况，保证地铁运营的安全、快捷、准点、舒适。通过对西安地铁一号线列车控制及监控系统的分析，该系统完全能够满足列车运营的需要。下一步我们将在分析地铁列车运行数据的基础上，研究西安地铁车辆各系统的故障次数和车辆易发故障，利用好该系统的功能，为西安地铁列车日后的故障维修工作打下坚实的基础。
参考文献
[1]刘先恺.CRH2型200 km/h动车组列车网络控制系统.机车电传动[J].2008，（6）.
[2]王磊，何正友.高速列车通信网络技术特点及其应用.城市轨道交通研究[J].2008，（2）.