LCU技术在地铁车辆智能化升级中的实践

摘要：LCU是针对轨道交通环境而设计出来的数字逻辑控制装置，和传统继电器相比，LCU为无触点可编程控制技术，在地铁车辆智能化升级中合理化利用LCU技术，不仅能从根本上解决继电器运行过程中存在的卡滞、抖动、接触不良、延迟等缺陷，还可以提高LCU在地铁列车控制电路当中运用的整体性和有效性。列车出现大量电气问题是因为列车上部分继电器发生触点粘连而影响到电路整体性能，进而影响到列车的日常运营，为此本文就LCU技术在地铁车辆智能化升级中的具体化应用展开深入探讨，以此来推动交通运输业的可持续发展。

关键词：LCU技术；地铁车辆智能化升级；具体化应用

引言：

全寿命周期成本高，维护作业量大发热量大、占用空间大、布线复杂等是传统继电器在应用过程中存在的突出问题，在增加城市交通运输压力的同时，也不利于区域经济的可持续发展。随着城市化建设进程的不断推进以及科学技术的不断进步，采用 LCU 取代继电器，可从根本上回避继电器机械触点存在动作寿命的缺陷，并大大提高城轨列车的可靠性，以此为交通运输业发展奠定良好基础。

一、LCU技术在地铁车辆智能化升级中的应用方案

LCU系统的主要硬件是基于PLC核心设计的，并利用公司的平台构建了其软体编写环境以支持列车的控制修改及二进制程序编制。LCU系统具有故障检测、识别和转换的能力，并且还提供了离线模式和日志存储功能，LCU即逻辑控制单元，采用了冗余模块的设计方式，由电源、接口、主要控制部分和网络控制部分组成。它能接收来自驾驶员操作面板、隔断开关、辅助触点的信息，通过分析系统的逻辑计算结果，产生出各类车辆所需的动力负担，然后执行定时控制任务。

二、LCU技术在地铁车辆智能化升级中的系统组成

系统由主控板、输入输出、MVB、以太网、电源板、接口等组成，有两套硬件，主控板和输入板等完全一致，内部网络设计采用冗余设计。在装置当中电源模块提供工作电源，电源独立，输入与输出模块实现数据采集、控制，每一台的LCU功能插件面板上都安装了LED灯源，指示工作状态，且有通路、故障状态等。目前的LCU具备两种规格，一般是6U机箱尺寸，另外一种是3U尺寸设计。本次研究中LCU 取代的继电器包括中间继电器、时间继电器等，从功能电路上取代了继电器的范围。

LCU采用模块化结构，由相同的A/B两组构成，A/B之间互为热备，每组由电源模块、控制模块和CAN/MVB模块组成。每个这样的分区都包含三个子块：供电器（Power Module）、管理者（Control module）及通信与数据传输接口 （Communication and Data Transfer Interface ） 或称之为 CAN / MVB modules。每一个区域都是通过其内部各元器的组合而成的，包括供应装置（Supply Board），中央处理平台（Main Control Panel ）， 和入出口操作面板（Input-Output Management Panels）等元素共同构成了这个复杂的大型集成电子产品，一旦这两个被激活并且开始运作之后，其中的任何一部分都可以成为实际执行任务的部分或者说称为“运行”状态的一部分，另一半则处于待命的状态以随时替换出现问题的那一半，来继续完成剩余的功能需求直到问题解决为止。这种多层次的多点保护机制使得 LCU 的安全性和可靠度得到了极大的提高从而保障整个列控网络的安全稳定运营不受干扰的影响。

三、LCU技术在地铁车辆智能化升级中的技术特征

1.调试方便

LCU支持在线调试。在本次研究中，选择科维软件的PLC技术实现控制，科维软件能够实现在线调试与仿真，提供友好的可编程逻辑控制界面，方便调试人员实现对逻辑的分析与更改。调试人员还可以通过接口面板来读取当前的点位信息数据，查找方便。

2.网络信息化

利用MVB连接到网络后，LCU能向外界报告其自身状况;经过TCMS处理并传递给HMI。具有自我检测及诊断能力，可精确地找出问题所在并在第一时间予以确认。故障情况会直接反馈至驾驶舱，以便于技术员进行检修。此外，LCU也支持故障记忆和日志资料保存的功能，这使得它可以对故障数据进行纪录、读取和写入操作，同时也能监控重要参数的变化。所有的这些数据都可以通过通信接口进行更新和维护，由专门的维护工具从LCU中提取日志数据，对其进行解析和定位，从而判断故障发生的时间点等。

3.可操作性

LCU安装在电气柜内，维修操作界面位于前面，机箱内部背板外所有功能均可以拆除，拆除方便，维修也方便。

4.防错性

机箱背板的板卡防插错功能，可以防止插反与插错的情况。外部电源和通信等都具备明显标识，避免插错，具备非常明显的防错性。其五，模块化设计，和传统继电器相比，LCU走线更简单，模块化设计可以让整车布局更加方便，可以节省大量空间。

结束语

概括而言，通过对过往地铁车厢出现的故障状况的研究发现，大多数电气的毛病都源于继电器接触器的损坏。为了防止此类问题再次发生，在关键线路的设计中采用了冗余设计的策略，即利用继电器作为主要部件。现阶段由于各种因素如安装方式、设计理念和逻辑实施等方面的影响，实际应用中的效果并不理想，因此这些问题仍然频繁地发生，随着LCU技术的不断完善与普及，它已经能有效处理许多由接触器引起的各类问题，在地铁车辆智能化升级中，合理化利用LCU技术是十分必要的。

参考文献：

[1]李天一.地铁列车LCU逻辑控制系统二乘二取二的两系输入输出交叉冗余复用课题研究[J].中国标准化，2019（S2）：237-239+247.

[2]钟铨.广佛地铁增购列车二乘二取二LCU技术应用与分析[J].铁道机车车辆，2019，039（0z1）：32-34.

[3]郑辉.装配式综合管廊在地铁车辆基地中的发展及应用探讨[J].铁道标准设计，2019，63（04）：169-173.

[4]马群圣，袁骏毅，汤钦华，等.基于联机分析处理OLAP技术的医院运营分析管理系统实现与应用[J].中国医学装备，2020，85（01）：141-144.

[5]李小庆，吴金贤，李松地铁车辆逻辑控制单元优化设计[J].城市轨道交通研究，2020，23（02）：112－115．