CRH型動車組網絡控制系統研究

朱博 張洪波 吳喆

摘要：對于CRH型動車組而言，網絡控制系統十分重要，不僅與列車安全運行有關，還影響著檢修工作的有序開展。對此，筆者從CRH型動車組網絡總線出發，就其網絡控制系統作了比較分析，以供參考。

關鍵詞：CRH型動車組;網絡控制系統;節能措施

CRH型動車組的投運極大的促進了我國高鐵行業的發展，但因其應用的是動力分散方式，使得列車信息傳遞與實時控制變得愈加重要。考慮到通信網絡作為達成這一目標的主要途徑，所以在此就CRH型動車組網絡控制系統展開研究，以期為列車的運營和檢修提供有力支持。

一、CRH型動車組網絡總線分析

我國當下的CRH型動車組包括CRH1、CRH2、CRH3、CRH5等系列，由于系統設計與制造廠家不同，致使其網絡總線形式與網絡控制系統有所差異，加之通信網絡的作用在于對列車制動、牽引、輔助系統等車載設備進行集中監控，經數據收集和傳輸與地面實時通信，進而服務于列車的使用和檢修，故網絡總線的選用也是不容忽視的。

具體而言，我國CRH型動車組采用的通信網絡總線包括TCN、ARC-NET以及CAN三種類型，而且各有各的工作特性。如CRH1、CRH3、CRH5網絡控制系統采用的是TCN標準（分層結構見圖1），通常每節車輛設置一個節點，經節點實現車輛總線與列車總線的連接，并分別經TCN中的MVB和WTB傳輸信息，不過兩者均是基于集中控制與周期性預分配的主從方式訪問控制總線介質。TCN總線一般采用光纖、雙絞線等傳輸介質，實時響應一般，且數據傳輸時間會受到介質電氣長度、數據長度、中繼器數量等的影響[1]。CRH2動車組網絡控制系統則是以ARC-NET為基礎， 該現場總線采用的是令牌傳遞協議，因通過節點對網絡加以輪流之配，所以總線站是平等的。同時在網絡介質方面有光纖、雙絞線、同軸電纜可供選擇，接線方案也較為靈活，能夠自動重構網絡適應網絡變化，因此總線利用率相對較高。CRH5網絡控制系統還涉及了CAN總線，不僅支持總線拓撲結構，傳輸介質多，而且CSMA/CA方式自帶優先級機制，傳輸斷針優于MVB，主要適用于低重要性、低網絡要求的設備。

二、CRH型動車組網絡控制系統

雖然CRH型動車組均為8輛編組，但其網絡結構相差較大，如CRH1為5動3拖，CRH2和CRH3為4動4拖，CRH5為5動3拖，且具體的動拖單元構成和連接順序也是不盡相同，如此一來，網絡控制系統結構也隨之改變。

1.不同CRH型動車組網絡控制系統的特點

CRH1網絡控制系統包括3個MVB通信總線段，分別經GW與WTB總線連接實現通信，當Mc車司機室啟動后其上與其它GW經網絡自動配置后分別為主控制器和從控制器。其中區段內部TC CCU可對所有模塊加以監視和控制，AXS CCU的作用則是遠程無線通信以及服務以太網。不過MVB區段并非完全獨立，需經冗余MVB總線排除單一故障影響的風險，并獨立設有控制牽引設備的MVB總線，實現LMC、MCM、ACM等單元的信息傳輸。

CRH2網絡控制系統主要包括頭車各1臺的信息中央裝置和8臺信息終端裝置，以及監控器、顯示控制器、IC卡讀寫裝置等部分，其中中央裝置可用于管理列車信息和傳輸數據，終端裝置則負責車載設備之間的信息傳輸。同時采用列車與車輛2級網絡結構，即基于光纖的ARC-NET雙重環網結構和基于雙絞線的自我診斷傳輸網，這樣的話，即使一個環路方向未檢測到應答也會經另一方向完成信息發送，進而規避故障點，同時出現環路故障時可經自我診斷網單向傳輸信息[2]。

CRH3網絡控制系統分別經MVB和MTB建立車輛級總線和列車級總線，且均設計的是屏蔽雙絞線和兩路冗余，配以MVB總線的主鏈結構和中繼器實現分支段與主鏈的連接。如果某個設備因出現故障一般不會對其他設備通信造成影響，但若傳輸介質異常則會影響其他設備的正常通信。

CRH5網絡控制系統中的2個網絡單位對稱，其中WG的作用是完成節點協議的轉換和動力單元的信息傳輸，并要求結合線路長度或設備數量經中繼器延長MVB總線。同時基于設備功能設置的A、B、C三類MVB總線，可分別進行一般信號、牽引信號、制動信號的傳輸和控制，CAN總線還能對車輛充電器、廁所單元、軸溫檢測單元等提供信息傳輸支持。置于中繼器、MPU、RIOM等進行完全冗余設計的基礎上設置熱備方式，及時某一設備出現故障也不會影響其他設備，不過傳輸介質故障則易擴大故障范圍。

2.不同CRH型動車組網絡控制系統的比較

相對而言，CRH1、CRH2、CRH3網絡控制系統具有較高的可靠性，每個網段寬帶占用率較高，且制動系統非獨立成網，而CRH5可靠性較低，占用率低，制動系統獨立成網，不過在網絡控制系統結構特點上CRH2較為復雜，其他層次清晰。可見，不同CRH型動車組網絡控制系統有著各自的利弊。

結束語：

總之，CRH型動車組網絡控制系統不可小覷，在總體結構、列車總線、車輛總線等多方面均有不同，而且各有自己的優勢和不足，因此在以后的研究中還應加強技術創新，切實優化CRH型動車組網絡控制系統。

參考文獻：

[1]譚驥.CRH2型動車組網絡控制系統的故障診斷研究[J].山東工業技術，2018（07）：69.

[2]李忠喜.基于TCN的CRH5型動車組網絡控制系統淺析[J].電子技術與軟件工程，2014（03）：24.