動車組網絡控制系統及其技術分析

袁文輝

摘 要：網絡控制系統對于動車組有著重要作用，可以說其是動車組的中樞，主要作用是實現各附屬系統之間的信息交互，具有通信、控制和診斷等多方面的功能，對于保證動車組高效運行具有重要意義，本文對動車組網絡控制系統進行了介紹，并且探討了網絡控制系統技術的發展方向。

關鍵詞：動車組;網絡控制;技術分析

動車組的網絡控制系統（TCMS）是一個通過計算機網絡來對列車進行監管控制的系統。該系統利用貫穿列車的總線來實現信息的傳輸，然后實現對列車運行狀態和車載設備運行情況的實時監控，該系統具有車輛邏輯控制、狀態監控和故障診斷等到方面的功能，利用這些功能，可以更好的保證列車運行的安全性和穩定性。當車輛出現設備故障時，網絡控制系統還能夠為司機以及乘務人員指導，并且對相關記錄進行記錄和分析，為設備的維護保養、乘客服務等工作提供支持。

1 動車組網絡控制系統的結構

動車組網絡控制系統對于數據的精密性有比較高的要求，這使其結構具有層層要求嚴格和復雜的特點，該系統主要包括車輛控制單元、各網關接口節點、輸入輸出模式、拓撲結構等幾部分，下面對這幾部分進行介紹：

1.1 車輛控制單元

車輛控制單元的功能是對整個動車組各個附屬系統進行控制，并且完成數據的收集和整理等工作。車輛控制單元通過動車組的主線和各附屬單元之間進行連接，實現數據交互和通信，其能夠按照各附屬單元的實力情況或者實際運行狀態來進行信息的傳遞，保證各個單元運行的穩定性，其還能夠實時追蹤各單元的實際運行狀態，并且利用車輛信號線來實現對各個單元的控制。

1.2 網關接口節點

列車通信網絡對動車組的網絡進行管理，其主要功能是連接動車組的各總線，從而實現信息的傳輸和通信;其可以實現對信息傳輸的實時把控，從而使信息可以穩定、持久的傳播;此外，其還具有動車組總線任務分配的功能，可以保證任務均勻分配，通信網絡網管對于車輛總線而言，起到的是總指揮的作用，能夠對其任務進行分配;對于列車總線而言，其則是一個可總可從的節點，既可以起到對各網線進行支配的作用，也可以作為網關接口的節點使用。

1.3 遠程輸入輸出模塊

動車組的輸入輸出模式采用的是遠操控的模式，該模塊的作用包括各種數字量、模擬信號的采集，以及控制信號的輸出等，將這些變量根據通信協議與主處理單元進行信息交互。在實際應用中，基于不同動車的實際需求，該模塊可以進行針對性的調整，從而滿足列車的實際需求。

1.4 拓撲結構

動車組網絡控制系統的拓撲結構通常采用通信網絡網管+以太網的拓撲結構，屬于兩級總線式，分別是列車總線和多級車輛總線。此外，在列車還設置了以太網環網。列車總線的功能是處理車輛總線單元之間的數據交互，能夠實現動態配置。

2 動車組網絡控制系統的功能

動車組網絡控制系統是列車的信息中樞，列車上各主系統和附屬系統之間的信息交互都由其控制，集中各系統的狀態，記錄事件信息。該系統具有通信、診斷。人機交互和遠程控制等方面的功能，下面對這幾方面的功能進行介紹：

2.1 通信功能

動車組網絡控制系統具有通信功能，該系統依靠列車總線以及車輛總線來實現這一通能，基于堅持IEC61375標準的原則，應道列車上的支線、總線和各個分單元和車輛控制單元之間進行緊密的配合，引導單元內各設備進行交互，從而使列車內部可以穩定的通信，保障列車通信的穩定性。此外，網絡控制系統還設置有遠程監控系統，能夠和地面之間實現無線通信，將列車實時信息傳遞給地面，地面人員接收到信息以后可以對列車進行遠程控制。

2.2 控制功能

動車組網絡控制系統具有網絡控制功能，對列車系統進行控制，其中最為重要的是實現對牽引系統的控制，通過通信系統，能夠實現對牽引系統的實時監測，當牽引系統出現運行偏差以后，其能夠發送控制指令，對牽引設備進行調整，使其恢復正常狀態。此外，其還能夠對制動系統進行監控，實時監測制動系統的運行狀態，保證制動系統處于正常運行狀態。

2.3 診斷功能

動車組網絡控制系統可以實現海量數據的處理，這使其具有智能化的能力，能夠實現動車組系統的檢測和診斷，通過對數據進行分析，對比數據差異，可以迅速找出系統故障，當其發現系統故障以后，會發送警報給工作人員，通知工作人員對系統進行檢測和維修，其會對收集到的信息進行整理和記錄，為動車組的后期維護提供信息支持。

2.4 人機交互和遠程控制功能

動車組網絡控制系統具備人機交互功能，其設置有顯示器，通過網絡系統其能夠播報列車的實時信息，還可以在顯示器上顯示出來，司機通過顯示器就可以查看、訪問相關設備，后臺技術人員也可以調取數據信息，評估列車的運行狀態，根據調查結果和司機進行交流溝通，這樣能夠實現對動車組的遠程控制。

3 網絡控制系統的發展方向

列車網絡控制系統在列車中具有重要應用，因此我國非常重視這方面的研究，下面對列車控制系統的發展方向進行介紹：

3.1 多網融合技術

通過將多網融合技術應用到列車網絡控制系統中，能夠使各總線之間相互通信，提高多網的兼容性，使其可以共同使用，提高系統的可靠性和穩定性。當前，在網絡構架中，以太網和MVB、CAN和TCN等網關實現多網融合通信，這是動車組網絡控制系統未來發展的重要方向。

3.2 車輛冗余優化設計

在當前的網絡控制系統中冗余問題普遍存在，系統在硬件設備、功能和通信等領域都存在這一問題，這提高了系統的建設、運行和維護的成本，同時導致維護的難度比較高。基于這一問題，對車輛冗余進行優化成為了重要的發展方式，通過對冗余進行優化設計，可以有效地降低設備安裝和維護的可靠性，提高列車網絡控制系統運行的經濟性和效率，降低成本，提高經濟效益。在車輛冗余優化設計方面，當前主要集中在硬件顯示器、主機系統、通信系統、網絡拓撲結構和數據傳輸等方面。

3.3 無線通信新技術

在當前的列車網絡控制系統中，該系統包括了信號、無線數字集群和乘客信息等很多的不同子系統，各子系統之間相互獨立，各自占據無線網絡資源，這種情況就導致各子系統間存在無線信號干擾的情況，這會對系統傳輸穩定性造成不利的影響，還會影響到網絡傳輸的速率，因此需要開發新的無線通信技術來解決這一問題。通過應用新的無線通信技術，對各個獨立的無線通信傳輸網絡進行整合，避免其互相干擾的情況實現，使車載信息平臺和地面信息平臺實現融合。當前，在無線通信新技術的研究方面，主要集中在提高通信系統的帶寬、抗干擾能力、適應性和保證傳輸穩定性等方面。列車通常需要大范圍高速運行，因此研究的無線通信技術還用滿足這種情況下的通信需求。

4 總結

動車組網絡控制系統對于保證動車組的高效運行具有重要作用，這是一個相對復雜的系統，涉及到的方面也比較多，當前是列車技術研究中的重點內容，因此應加強相關技術的研究，找出當前技術中存在的不足，研究新的技術進行改進，完善網絡控制系統的功能。

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