CRH2型動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)淺述

于孟

摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹了列車(chē)通信系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，闡述了CRH2型動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的組成及功能，詳細(xì)論述了該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：列車(chē)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)總線；光纖；ARCnet；TCN

中圖分類(lèi)號(hào)：U270.38 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來(lái)越頻繁的應(yīng)用到列車(chē)的監(jiān)視控制和管理系統(tǒng)中，推動(dòng)著列車(chē)控制系統(tǒng)向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化的方向發(fā)展。目前列車(chē)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)主要有如下幾種。

1.1 WTB/MVB

WTB/MVB網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在歐洲得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，共有301套WTB/MVB車(chē)載網(wǎng)絡(luò)和26套MVB車(chē)載網(wǎng)絡(luò)由ADtranz瑞典完成。還有717套WTB/MVB車(chē)載網(wǎng)絡(luò)、5套WTB車(chē)載網(wǎng)絡(luò)和393套MVB車(chē)載網(wǎng)絡(luò)由ADtranz其他TCN項(xiàng)目完成。

1.2 LonWorks

LonWorks在北美地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，紐約地鐵就采用了LonWorks的總線方式。日本的川崎重工和加拿大的Bombardier也開(kāi)始將LonWorks應(yīng)用于他們的鐵路列車(chē)上。

1.3 ARCNET網(wǎng)絡(luò)

ARCNET網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于日本動(dòng)力分散型電動(dòng)車(chē)組上，主要的供應(yīng)商有三菱、日立等公司，國(guó)內(nèi)開(kāi)行的CRH2型動(dòng)車(chē)組就采用了這種通信網(wǎng)絡(luò)。

1.4 CAN網(wǎng)絡(luò)

CAN總線也在列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中有了一定的應(yīng)用。國(guó)防科技大學(xué)磁懸浮技術(shù)工程研究中心就研制出了一種應(yīng)用CAN總線方式的CMS-3型磁懸浮列車(chē)；而“神州”號(hào)DMU的動(dòng)力重聯(lián)（列車(chē)總線）也使用了這種總線方式。

2 CRH2型動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)介紹

2.1系統(tǒng)組成及功能簡(jiǎn)介

CRH2型動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)是基于ANSI/ATA-878.1（又稱(chēng)為ARCNET）協(xié)議開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的TIS系統(tǒng)完成的，整個(gè)信息系統(tǒng)通過(guò)列車(chē)的總線進(jìn)行通訊信息的傳送，而車(chē)輛運(yùn)營(yíng)即時(shí)狀況和車(chē)上裝置的動(dòng)作信息也得以統(tǒng)一體現(xiàn)。CRH2型EMU200動(dòng)車(chē)組列車(chē)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)主要包括七大板塊，分別為車(chē)輛信息中央裝置、顯示控制裝置、車(chē)輛信息終端裝置、IC卡讀寫(xiě)裝置、監(jiān)控顯示器、乘客信息記錄儀以及車(chē)廂內(nèi)各對(duì)象裝置等。

EMU200動(dòng)車(chē)組網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的主要功能包括實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)（狀態(tài)信息、故障信息）、傳輸控制命令和跟蹤數(shù)據(jù)收集等，其功能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①傳送裝置的操作、回位指令；②傳送牽引、制動(dòng)指令；③傳送指示燈、蜂鳴器操作指令；④司機(jī)、乘務(wù)員輔助指令；⑤記錄結(jié)果；⑥服務(wù)控制設(shè)備；⑦車(chē)載試驗(yàn)；⑧自我核查；⑨遠(yuǎn)端指示；⑩頁(yè)面指示等。

自先進(jìn)的車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)引進(jìn)以來(lái)，動(dòng)車(chē)組控制能力和即時(shí)監(jiān)控功能得到順利實(shí)現(xiàn)，由此帶來(lái)其控制上的自動(dòng)化、智能化得到了極大的提高。由于列車(chē)各子系統(tǒng)裝置的即時(shí)監(jiān)控和控制功能，司機(jī)員對(duì)于動(dòng)車(chē)組運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)操作、控制和處理問(wèn)題的能力和效率也得到了極大的提升。

2.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

EMU200動(dòng)車(chē)組車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)采用雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，上層結(jié)構(gòu)以車(chē)輛運(yùn)營(yíng)控制計(jì)算機(jī)為核心，連接車(chē)輛的各級(jí)裝置，采用雙層環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，是連接各編組車(chē)輛的列車(chē)級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)。下層網(wǎng)絡(luò)連接車(chē)輛內(nèi)固定設(shè)備，主要作用于控制方面。

車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)主要采用了兩種總線類(lèi)型。一種基于ANSI/ATA-878.1（ARCNET）協(xié)議，采用了貫穿所有控制裝置的光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)；另一種則是以總線方式連接中央裝置和終端裝置的備用總線自我診斷傳輸線（屏蔽雙絞線），基于HDLC（高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制）協(xié)議。當(dāng)總線出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，協(xié)議命令可以通過(guò)檢測(cè)傳送線路進(jìn)行各傳送部之間的信息傳輸。傳送線路包括2種傳送方式：

（1）光纖環(huán)網(wǎng)光節(jié)點(diǎn)之間的傳送

①通過(guò)光纖雙層環(huán)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；②循環(huán)傳送為統(tǒng)一長(zhǎng)度；③令牌類(lèi)傳送；④傳送周期為10ms標(biāo)準(zhǔn)；⑤GI50/12類(lèi)光纖；⑥傳送速度為2.5Mbps。

（2）自我檢測(cè)線的傳送

①單向傳送（發(fā)送部—接收部）通過(guò)多站總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行；②循環(huán)傳送為統(tǒng)一長(zhǎng)度；③傳送周期為10ms標(biāo)準(zhǔn)；④符號(hào)化基帶方式為24 VP-P （120Ω平衡電路）；⑤38.4 kbps的HDLC方式；⑥安全確保式傳輸通過(guò)Dual-CPU方式進(jìn)行。

2.3 車(chē)輛級(jí)網(wǎng)絡(luò)

CRH2型EMU200動(dòng)車(chē)組應(yīng)用了光纖雙層環(huán)網(wǎng)式的車(chē)輛主干網(wǎng)絡(luò)總線，包容性較高，比較于其他傳送方式，其傳送光纖具有抗干擾能力強(qiáng)、不受電磁干擾影響、布線時(shí)不需特殊抗干擾介質(zhì)等優(yōu)勢(shì)，但其機(jī)械性能稍差。為解決傳輸光纖易裂、易損等機(jī)械性能弱點(diǎn)，CRH2型動(dòng)車(chē)組光纖選用了通過(guò)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)而特殊制作的材質(zhì)，現(xiàn)車(chē)布線的問(wèn)題得以順利解決。

結(jié)語(yǔ)

CRH2型EMU200型動(dòng)車(chē)組采用的車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)具有設(shè)備狀態(tài)即時(shí)監(jiān)控、重大故障引導(dǎo)處理功能，大大提升了司乘人員的即時(shí)操控和問(wèn)題處理效率。而且，其高穩(wěn)定性、上手容易等優(yōu)點(diǎn)以及運(yùn)用過(guò)程中的低故障率也使其可靠性得到了充分驗(yàn)證，贏得了用戶(hù)和社會(huì)的一致認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61375-1，鐵路電氣設(shè)備—列車(chē)總線[S].

[2]梁兆煜.高速鐵路技術(shù)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2005：309-316.

[3]甘永梅，李慶豐，劉曉娟，等.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].電氣自動(dòng)化新技術(shù)叢書(shū)，2004.

[4] 許韻武，鄧小軍，鄢桂珍，等.CRH2型200km/h動(dòng)車(chē)組[J].機(jī)車(chē)電傳動(dòng)，2007（03）：39-45.