CRH型动车组网络控制系统研究

朱博 张洪波 吴喆

摘要：对于CRH型动车组而言，网络控制系统十分重要，不仅与列车安全运行有关，还影响着检修工作的有序开展。对此，笔者从CRH型动车组网络总线出发，就其网络控制系统作了比较分析，以供参考。

关键词：CRH型动车组;网络控制系统;节能措施

CRH型动车组的投运极大的促进了我国高铁行业的发展，但因其应用的是动力分散方式，使得列车信息传递与实时控制变得愈加重要。考虑到通信网络作为达成这一目标的主要途径，所以在此就CRH型动车组网络控制系统展开研究，以期为列车的运营和检修提供有力支持。

一、CRH型动车组网络总线分析

我国当下的CRH型动车组包括CRH1、CRH2、CRH3、CRH5等系列，由于系统设计与制造厂家不同，致使其网络总线形式与网络控制系统有所差异，加之通信网络的作用在于对列车制动、牵引、辅助系统等车载设备进行集中监控，经数据收集和传输与地面实时通信，进而服务于列车的使用和检修，故网络总线的选用也是不容忽视的。

具体而言，我国CRH型动车组采用的通信网络总线包括TCN、ARC-NET以及CAN三种类型，而且各有各的工作特性。如CRH1、CRH3、CRH5网络控制系统采用的是TCN标准（分层结构见图1），通常每节车辆设置一个节点，经节点实现车辆总线与列车总线的连接，并分别经TCN中的MVB和WTB传输信息，不过两者均是基于集中控制与周期性预分配的主从方式访问控制总线介质。TCN总线一般采用光纤、双绞线等传输介质，实时响应一般，且数据传输时间会受到介质电气长度、数据长度、中继器数量等的影响[1]。CRH2动车组网络控制系统则是以ARC-NET为基础， 该现场总线采用的是令牌传递协议，因通过节点对网络加以轮流之配，所以总线站是平等的。同时在网络介质方面有光纤、双绞线、同轴电缆可供选择，接线方案也较为灵活，能够自动重构网络适应网络变化，因此总线利用率相对较高。CRH5网络控制系统还涉及了CAN总线，不仅支持总线拓扑结构，传输介质多，而且CSMA/CA方式自带优先级机制，传输断针优于MVB，主要适用于低重要性、低网络要求的设备。

二、CRH型动车组网络控制系统

虽然CRH型动车组均为8辆编组，但其网络结构相差较大，如CRH1为5动3拖，CRH2和CRH3为4动4拖，CRH5为5动3拖，且具体的动拖单元构成和连接顺序也是不尽相同，如此一来，网络控制系统结构也随之改变。

1.不同CRH型动车组网络控制系统的特点

CRH1网络控制系统包括3個MVB通信总线段，分别经GW与WTB总线连接实现通信，当Mc车司机室启动后其上与其它GW经网络自动配置后分别为主控制器和从控制器。其中区段内部TC CCU可对所有模块加以监视和控制，AXS CCU的作用则是远程无线通信以及服务以太网。不过MVB区段并非完全独立，需经冗余MVB总线排除单一故障影响的风险，并独立设有控制牵引设备的MVB总线，实现LMC、MCM、ACM等单元的信息传输。

CRH2网络控制系统主要包括头车各1台的信息中央装置和8台信息终端装置，以及监控器、显示控制器、IC卡读写装置等部分，其中中央装置可用于管理列车信息和传输数据，终端装置则负责车载设备之间的信息传输。同时采用列车与车辆2级网络结构，即基于光纤的ARC-NET双重环网结构和基于双绞线的自我诊断传输网，这样的话，即使一个环路方向未检测到应答也会经另一方向完成信息发送，进而规避故障点，同时出现环路故障时可经自我诊断网单向传输信息[2]。

CRH3网络控制系统分别经MVB和MTB建立车辆级总线和列车级总线，且均设计的是屏蔽双绞线和两路冗余，配以MVB总线的主链结构和中继器实现分支段与主链的连接。如果某个设备因出现故障一般不会对其他设备通信造成影响，但若传输介质异常则会影响其他设备的正常通信。

CRH5网络控制系统中的2个网络单位对称，其中WG的作用是完成节点协议的转换和动力单元的信息传输，并要求结合线路长度或设备数量经中继器延长MVB总线。同时基于设备功能设置的A、B、C三类MVB总线，可分别进行一般信号、牵引信号、制动信号的传输和控制，CAN总线还能对车辆充电器、厕所单元、轴温检测单元等提供信息传输支持。置于中继器、MPU、RIOM等进行完全冗余设计的基础上设置热备方式，及时某一设备出现故障也不会影响其他设备，不过传输介质故障则易扩大故障范围。

2.不同CRH型动车组网络控制系统的比较

相对而言，CRH1、CRH2、CRH3网络控制系统具有较高的可靠性，每个网段宽带占用率较高，且制动系统非独立成网，而CRH5可靠性较低，占用率低，制动系统独立成网，不过在网络控制系统结构特点上CRH2较为复杂，其他层次清晰。可见，不同CRH型动车组网络控制系统有着各自的利弊。

结束语：

总之，CRH型动车组网络控制系统不可小觑，在总体结构、列车总线、车辆总线等多方面均有不同，而且各有自己的优势和不足，因此在以后的研究中还应加强技术创新，切实优化CRH型动车组网络控制系统。

参考文献：

[1]谭骥.CRH2型动车组网络控制系统的故障诊断研究[J].山东工业技术，2018（07）：69.

[2]李忠喜.基于TCN的CRH5型动车组网络控制系统浅析[J].电子技术与软件工程，2014（03）：24.