摘要：本文主要分析铁路MVB网络，阐述其在地铁车辆控制系统中的应用，按照网络实时模型简要的说明在地铁车辆控制系统中，MVB总线的应用要点。
关键词：MVB总线；地铁车辆；控制系统
1 地铁车辆制动功能设计的分析
地铁主要是采取减速度的控制方式，制动指令主要是电气指令，制动系统按照电气的减速度指令，对其施加制动力，我们的乘客在经过站台固定区域进行上下车，地铁车辆则是在每次停站位置上，是准确无误的，为有效的满足这个要求，ATO的系统按照停车距离的要求，给列车减速度的指令，而地铁车辆的制动过程中，按照减速度的指令，对其快速施加相关的制动力，则是制动响应的迅速、准确性。
制动系统设置有载荷补偿的功能。由于交通车辆的城市功能通常很大，乘客经常上下，需要刹车，根据车辆负载的变化自动调节制动力称为负载调节功能。常用的制动器主要具有抗冲击限制功能，而制动命令是指电信号，制动命令的变化可以瞬间完成。如果制动力随制动指令迅速变化，则产生脉冲，使乘客感到不适，并且需要频繁地施加常用的制动。在共同制动过程中，为了减少制动过程的冲动并避免乘员因制动力过度变化而引起的不适，应限制制动力变化的速度，这称为脉冲限制功能。
2 MVB总线的物理层和链路层
2.1 物理层
MVB总线的物理层主要有三种形式，第一，ESD使用双绞屏蔽线，按照RS-485标准，最多支持32个设备，最大总线长度20米。第二，EMD使用双绞屏蔽线，最多支持32个设备，而最大的总线长度为200米，允许使用变压器连接。第三，光纤媒介使用总线连接器，传输距离能够达到2千米。
2.2 链路层数据
媒介访问是经过总线管理器实现，周期循环，基本周期则是分为周期阶段、监管阶段、事件阶段、警惕阶段。其中事件阶段、监管阶段、警惕阶段构成临时的阶段，MVB总线数据则是分为过程数据、信息数据、监管数据，数据分为是过程数据为周期发布，信息数据、监管数据发布周期的不够稳定，过程数据是一些非常重要的数据，比如说：牵引速度和加速度的值。
3 地铁的MVB的网络介绍分析
3.1 MVB网络拓扑
在传统的地铁设计结构中，IDU通常固定在驾驶员的控制台上，因此IDU节点通常在网络架构的设计阶段保留。因此，中压控制单元，传动控制单元1，2，智能显示单元，逻辑控制单元1，2，安全监控单元是Metro Vehicle Level Bus MVB中存在的所有节点。
3.2 网络各单元的功能划分
地铁网络上的每个节点具有不同的作用，MVB通信的检测，管理，牵引，制动特性控制和一些辅助功能主要由中央控制单元处理。转向架的传动装置负责变速器控制单元。地铁状态的显示，地铁故障信息的实际情况，诊断以及一些地铁参数设置均由智能显示单元处理。在MVB网络过程中，安全监控单元扮演的角色更为重要，执行以下功能：
首先，与MVB的每个节点通信以记录关于每个节点的所有状态的信息。第二，实现MVB总线上的故障信息记录。第三，和上位机时限了串口的通讯。
3.3 SDU设计介绍
在MVB的网络中，节点机箱的SDU、主机部分是安全监控系统的一个因素，而SDU实现可以有效的连接MVB总线上的节点，并且实现主机串行的通信。信息管理系统的建立，可以在上位机系统方面，下位机的发送信息则是经过串口通信所接受，在通过合格验证之后，地铁状态的记录在上位机上，而信息则是按照其参数要求，将其存储在相关的数据库中。在这种情况下，数据安全性得到了显着改善。
SDU机箱主要由C P U板组成，带有用于系统功能的嵌入式系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆C P U板使用32位嵌入式计算机，以A R M7为核心。操作系统使用嵌入式多任务实时操作系统 N U C L E U S，M V B协议控制器芯片成功嵌入计算机系统，形成完整的嵌入式 CPU系统。处理器型号为NET+ ARM50，该芯片采用32 bitARM7 TDMI RSIC 中心处理模块；可在5种监控模式和1种用户模式下运行；支持16 种工作频率；集中式的10 ／100 Ethernet；P1284/ENI 接口；2 个串口（UART、HDLC、SPI）；10 通道DMA 控制器；支持8、16、32 bit 外部总线设备，支持SRAM、FD ／ EDO DRAM、SDRAM、FLASH、EEPROM。
4 网络实时性计算模型
4.1 过程数据的延迟分析
在分析网络控制系统的基础上，在地铁运输车辆通信网络中引入 MVB总线后，在我们实现了真实分布式的实时控制之后，计算结构正确性与否，对其系统行为正确性的与否有着直接作用，将产生直接影响。所以，为可以有效的确保任务执行性能、应用层对象的要求，在过程数据的过程中，采用的方法是比较有效的，有效的实现发送、接收的任务，并且有着较强的时效性，任务之间地数据传输，能够将其保持在一定延迟的时间内。
1）缓冲区中消息包的平均等待延迟Tq
从消息分组到达缓冲器的时间到获得传输的时间的延迟由通信网络的介质访问控制模式确定。
2）发送报文分组的延迟T s
发送节点开始将传输链路上的消息包的第一位发送到消息包的最后一位所花费的时间。延迟主要是由消息分组长度、网络传输的速率进行决定，假设分组的长度是L m（比特），并且网络的传输速率为V（比特s-1），则发送分组的延迟为T s = Lm / V.
3）介质传播延迟T j
发送节点把传输介质上的第一位，发送至该位，在达到了接收节点时间花费地时间，该延迟主要是由传播介质距离、传播介质速度所确定的。
4）报文处理延迟T p
接收节点把接收到的数据包，处理至应用程序任务时间相对比较延迟，还包含了协议拆分，消息组装、应用程序的任务通信所需花费的时间，而延迟则是取决通信节点的CPU在消息达到的时候，中断其响应机制，实现内核任务的调度算法，这个过程主要涉及到终端系统处理延迟、CPU性能，而操作系统、其他因素有着密切的联系，在分析网络延迟的时候，对其进行暂时的忽略。
4.2 过程数据的延迟计算
MVB使用主从轮询方法来执行媒体访问，从节点上按照预选设置发送不同数据格式的响应帧，让每个从节点的包到达时间间隔统计上服从负指数分布，并且包组平均率能够达到标准要求。
4.3 消息数据的延迟计算
周期阶段、偶发性的阶段是MVB时期所存在的两个内容，若是存在着多个从节点，存在着消息时间的报告冲突，主节点的启动事件仲裁机制，只是查询一个节点，则主节点通过发送组的事件请求，接收正确地消息事件响应之后，主节点进行事件巡视的工作，对所有消息事件的请求进行解析。
结束语：
总而言之，列车的自动化控制是发展趋势，总线技术则是实现自动化控制的主要方法。在当前各大城市的地铁车辆自动化控制已经逐渐实现，相信总线技术势必会得到进一步的应用、推广。
参考文献：
[1] 赵鹏，徐宁.现场总线及接口网桥技术在BTM中的应用[J]中国铁道科学，2004，（06）.
[2] 周胜.具有总线管理功能的MVB四类设备关键技术的研究与实现[D]中南大学，2008 .
[3] 石颖. MVB总线在地铁列车控制系统中的应用[J]电力机车与城轨车辆，2006，（06）.
论文作者:李青
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
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