一种动车组列车网络控制系统

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1、一种动车组列车网络控制系统　　摘要：介绍了一种动车组列车网络控制系统的构成，阐述了该网络控制系统主要功能和技术特点。现场应用表明，该网络控制系统性能优良，稳定可靠，维护方便，符合设计要求。　　关键词：动车组；网络控制系统；列车　　一、引言　　列车通信网络（TCN）作为面向机车控制系统而设计的总线标准，符合IEC61375-1标准。标准规定列车通信网络（TCN）分为两级：用于列车级的通信及控制的绞线式列车总线（WTB）和用于车辆级通信及控制的多功能车辆总线（MVB）。近些年来，列车通信网络（TCN）技术已被广泛应用于国产新型大功率交流传动电力机车、内燃机车、动车组以及城轨等领域，具有

2、较高的可靠性和稳定性。　　以太网作为当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，符合IEC61375标准，同时也是列车通信网络发展的方向，具有高速率、大容量以及智能化等特点，目前已在部分城轨及动车项目上得到了应用。基于TCN网络的成熟性，并结合未来列车通信网络的发展方向，笔者提出一种基于TCN与实时以太网相结合的列车网络控制系统。　　二、网络系统构成　　（一）网络控制系统概述9　　网络作为整车控制系统，通过信号采集模块，采集司机的操作指令、列车各个工况下的状态等信号，经过运算及逻辑处理，给出操作列车各部件的控制指令；通过MVB总线和以太网总线实现与牵引控制系统（TCU）、制动控制系统

3、（BCU）、辅助控制系统（ACU）等第三方设备的数据交互；通过以太网实现维护、诊断功能。　　（二）网络控制系统拓扑　　动车组为8辆编组，采用4动4拖编组方式，每4节车为1个牵引单元。具体编组要求为Tc+M+Tp+M+M+Tp+M+Tc，其中Tc为带司机室的拖车、M为动车、Tp为带受电弓的拖车。　　网络控制系统采用二级拓扑结构，分为列车级和车辆级。两个牵引单元间通信为列车级通信，采用WTB总线，主要承担重联时网络互联互通功能，同时还采用以太网环网贯穿全车，并且预留重联接口。牵引单元内部通信为车辆级通信，采用MVB-EMD总线，网络内部各设备以及第三方设备均连接至MVB-EMD总线上，

4、单元内部的智能设备均采用以太网连接到交换机上。　　网络控制系统拓扑结构如图1所示：　　（三）网络控制系统配置　　1中央控制单元（CCU）　　中央控制单元由网关模块（EGWM）、车辆控制模块（EVCM）和事件记录模块（EDRM）等组成，主要实现对列车网络的管理功能，包括控制、监视、诊断和维护等功能。9　　EGWM作为TCN网关，同时又是CCU的核心部件，主要实现列车WTB总线管理、MVB总线管理、列车重联、TCN初运行、列车控制、状态监视以及故障诊断等功能。在CCU中有两个EGWM，互为热备冗余，默认一个网关工作，另一个网关进入休眠模式。　　EVCM主要实现将列车状态和故障数据的整理

5、，并通过MVB总线和以太网总线转发给HMI、EDRM和WTD功能。　　EDRM主要实现列车状态数据和故障信息的实时存储功能，根据实际需要，其中状态数据可根据实际需要分为两种记录方式，一种为快速数据，采样周期较快，牵引、制动等与列车控制和安全强相关的数据可以采用快速数据方式进行记录；一种为慢速数据，采样周期较慢，空调、旅服等与列车控制和安全非强相关的数据可以采用慢速数据方式进行记录。　　2输入输出模块（IOM）　　输入输出模块包括DXMe、DIMe、DIMe-L和AXMe模块。IOM主要实现输入信号的采集及控制信号的输出等功能。其可通过硬线采集不具有车辆总线接口的设备或控制器的信号，

6、并将其转换为MVB信号发送给CCU，并将CCU的控制指令通过硬线进行输出。例如高压系统部件控制继电器、牵引系统冷却设备供电开关及控制继电器、安全环路状态继电器等设备状态信号均通过硬线进行采集。　　3人机接口单元（HMI）　　人机接口单元是网络控制系统的一个重要组成部分，它是控制系统对外信息交流的窗口。主要实现对列车运行数据、各设备状态的显示、故障信息的提示与存储、设备切除与复位以及部分设备控制参数的设置等功能。　　4中继器（REPs）9　　中继器主要实现MVB总线信号的中继、增强和转发功能。通过中继器可将车辆总线分为若干网段，当某个网段故障时不应影响其它部分车辆总线的工作。　　5以

7、太网交换机（ESU）　　以太网交换机主要实现各设备通过以太网接口与列车以太网总线的连接，进行以太网数据的交互和转发，实现各设备的数据在线监控、程序远程装载以及数据远程下载等功能，便于列车的检修和维护工作。　　6无线传输装置（WTD）　　无线传输装置可以通过MVB总线和以太网总线接收指定端口的数据，并对接收的数据进行整理、解析、存储。将列车信息分类为实时运行数据、实时故障数据、非实时运用数据等，并且能够提供本地数据存储和下载功能，也能通过无线传输技术将本地数据发往地面数