《城市轨道交通列车自动控制系统》课件-项目五

西门子DCS子系统计划汇报新年计划述职报告工作汇报通用PPT2021DCS子系统组成及原理一DCS子系统检修二目录一DCS子系统组成及原理数据通信系统Airlinkpulz8在TGMT的轨旁和车载子系统之间提供连续、双向、基于无线电的数据传输，如图51所示。Airlinkpulz8适合隧道环境和开放空间内以常见速度运行的城市轨道交通列车。Airlinkpulz8是一套可用性极高的模块化和可扩展系统，为以后延长或增加新线路轨段，以及升级到新传输技术或标准提供了可能。模块化设计也反映出面向高等级的可维护性和可升级性的需求。Airlinkpulz8无线电系统提供一个透明数据通道来发送基于IP的连续通信，以保证TGMT列车控制应用系统在轨道交通系统中的通畅运行。为了保护列车控制数据传输不被操纵，Airlinkpulz8无线电系统提供了加密和防火墙。按照EN50159-2绘制的Airlinkpulz8无线电系统安全视图如图52所示。1.中央设备Airlinkpulz8中央设备包含下列部件：中央系统路由器（CSR），如图53所示；网络管理系统（NMS）,采用了和CSR相同的硬件。2.车载设备TGMT子系统采用的首—尾编组，Airlink列车单元安装在接近头车厢和尾车厢的位置，与TGMT子系统相应的车载控制单元和无线天线相邻，如图54所示。在TGMT子系统的中间编组如图55所示，列车单元被安装在接近头车厢和尾车厢的地方，通过交换机连接TGMT系统的列车控制单元。车载天线直接连接每个列车单元。（1）列车单元（TU），如图56所示。（2）包含无线交换机的OBCU，如图57所示。（3）车载天线，如图58所示。3.轨旁设备

Airlinkpulz8轨旁设备包含下列部件：（1）接入点，如图59所示。（2）轨旁天线，如图510所示。（3）网络交换机，如图511所示。4.无线骨干网无线骨干网（RB）一般采用环状拓扑结构，如图512所示。冗余无线骨干网基于光纤环网结构，每个光纤环网在无线电主站与两个独立的环接入交换机连接在一起，通过环接入交换机与核心交换机连接。二、系统原理Airlinkpulz8用于在轨旁和车载TGMT子系统之间为TGMT列车控制数据提供连续、双向的数据交换，如图513所示。Airlinkpulz8系统设备分别安装在轨道沿线，站点设备房及列车电子架。一般情况下，其中一个车站选为无线电系统主站，安装中央系统路由器（CSR）等中央设备。无线电系统通过轨旁通信网络（WCN）与TGMT轨旁控制单元冗余连接。CSR连接到由交换机和光纤组成的无线骨干网。为了TGMT，网络进行了冗余设置，以满足ATC系统严格的可用性要求。无线骨干网与沿线路轨道分布的众多接入点（AP）相连接，以提供列车的无线电接入。AP利用高增益天线同时覆盖隧道的两个方向。从带宽和传输可用性方面考虑，每个AP包含多个无线电，无线电的实际数量取决于系统配置。针对TGMT应用，AP的布置要使无线电信号（RF）冗余覆盖。为了实现高可靠性、高可用性要求，Airlinkpulz8系统一般采用ISM2.4GHz频段中3个不重叠信道中的两个信道。在列车上，两个列车单元分别安装在头车和尾车，通过宽带网络互相连接，以实现相互冗余。每个列车单元安装两个无线电模块，通过以太网和互联网协议（IP）连接到各自的应用系统，通过射频电缆连接两根车载天线。1.中央设备1）中央系统路由器中央系统路由器是Airlinkpulz8无线电系统的中央接口。TGMT列车控制系统或公共数据应用系统与CSR连接。系统中的数据流均通过CSR传输，其功能包括：（1）处理所有轨旁到列车的通信链接，把信息从轨旁“传递”到列车；反之亦然，包括所有必要的路由。（2）维护系统的安全性和完整性。（3）处理软件更新，分配系统中各单元的配置文件。（4）提供网络管理系统（NMS）接收系统状况信息的接口。（5）CSR是其他Airlinkpulz8部件管理数据流的网关。2）网络管理系统网络管理系统服务器包含Airlinkpulz8无线电系统部件所用的网络配置数据和系统软件。它有一个用于系统管理的网络接口。Airlinkpulz8所有部件的软件更新和配置变更都通过这台服务器完成。同步后，中央系统路由器将为Airlinkpulz8的其他部件提供在NMS上进行的软件更新和配置变更。2.轨旁设备1）无线骨干网无线骨干网RB将CSR与接入点连接起来，如图514所示。冗余无线骨干网基于光纤环结构。每个接入点包含一个网络交换机，向接入点提供相关数据包，并在环内传输数据包。2）接入点接入点负责处理与车载列车单元（TU）的无线通信，在车载设备和中央设备之间提供无线双向通信。接入点包含与轨旁天线相连的无线电收发单元，用于轨道和列车之间的双向无线数据传输。接入点沿轨道分布，每个接入点根据轨道的具体情况通常相距250m-350m。通过使用定向高增益天线，实际沿轨道的覆盖面可以达到至少两个接入点的距离。这就实现了无线信号冗余的“双重覆盖”。因此，只要不是轨旁相邻的两个接入点同时失效，就不会对列车控制产生直接影响。3）轨旁天线根据轨道具体情况，每个接入点使用二根或四根定向天线，朝向相反方向，在一个特定距离内提供无线服务，这个特定距离称为覆盖区域。轨旁天线采用的安装方案如图515所示。3.车载设备车载列车单元（TU）和车载天线组成Airlinkpulz8的车载子系统。头/尾配置的TU通过车载网络系统连接，实现头/尾TU的冗余。1）车载列车单元车载列车单元是Airlinkpulz8无线系统的车载端装置，包含了一套连接车载天线的车载无线收发器，以处理和轨旁接入点间的双向无线通信，将车载设备同轨旁设备连接起来。一个列车单元包含两个车载收发器（无线电模块），它们增强了信号传输的稳定性。2）车载天线为了实现天线分集和冗余，每个TU连接两根天线，提高了通信的可靠性与可用性。每个车载单元上的无线电收发器连接一根车载天线。3）车载网络车载网络连接这两个列车单元和车载控制单元（OBCU）。标准的无线车载网络