动车组网络控制系统及其技术分析

袁文辉

摘 要：网络控制系统对于动车组有着重要作用，可以说其是动车组的中枢，主要作用是实现各附属系统之间的信息交互，具有通信、控制和诊断等多方面的功能，对于保证动车组高效运行具有重要意义，本文对动车组网络控制系统进行了介绍，并且探讨了网络控制系统技术的发展方向。

关键词：动车组;网络控制;技术分析

动车组的网络控制系统（TCMS）是一个通过计算机网络来对列车进行监管控制的系统。该系统利用贯穿列车的总线来实现信息的传输，然后实现对列车运行状态和车载设备运行情况的实时监控，该系统具有车辆逻辑控制、状态监控和故障诊断等到方面的功能，利用这些功能，可以更好的保证列车运行的安全性和稳定性。当车辆出现设备故障时，网络控制系统还能够为司机以及乘务人员指导，并且对相关记录进行记录和分析，为设备的维护保养、乘客服务等工作提供支持。

1 动车组网络控制系统的结构

动车组网络控制系统对于数据的精密性有比较高的要求，这使其结构具有层层要求严格和复杂的特点，该系统主要包括车辆控制单元、各网关接口节点、输入输出模式、拓扑结构等几部分，下面对这几部分进行介绍：

1.1 车辆控制单元

车辆控制单元的功能是对整个动车组各个附属系统进行控制，并且完成数据的收集和整理等工作。车辆控制单元通过动车组的主线和各附属单元之间进行连接，实现数据交互和通信，其能够按照各附属单元的实力情况或者实际运行状态来进行信息的传递，保证各个单元运行的稳定性，其还能够实时追踪各单元的实际运行状态，并且利用车辆信号线来实现对各个单元的控制。

1.2 网关接口节点

列车通信网络对动车组的网络进行管理，其主要功能是连接动车组的各总线，从而实现信息的传输和通信;其可以实现对信息传输的实时把控，从而使信息可以稳定、持久的传播;此外，其还具有动车组总线任务分配的功能，可以保证任务均匀分配，通信网络网管对于车辆总线而言，起到的是总指挥的作用，能够对其任务进行分配;对于列车总线而言，其则是一个可总可从的节点，既可以起到对各网线进行支配的作用，也可以作为网关接口的节点使用。

1.3 远程输入输出模塊

动车组的输入输出模式采用的是远操控的模式，该模块的作用包括各种数字量、模拟信号的采集，以及控制信号的输出等，将这些变量根据通信协议与主处理单元进行信息交互。在实际应用中，基于不同动车的实际需求，该模块可以进行针对性的调整，从而满足列车的实际需求。

1.4 拓扑结构

动车组网络控制系统的拓扑结构通常采用通信网络网管+以太网的拓扑结构，属于两级总线式，分别是列车总线和多级车辆总线。此外，在列车还设置了以太网环网。列车总线的功能是处理车辆总线单元之间的数据交互，能够实现动态配置。

2 动车组网络控制系统的功能

动车组网络控制系统是列车的信息中枢，列车上各主系统和附属系统之间的信息交互都由其控制，集中各系统的状态，记录事件信息。该系统具有通信、诊断。人机交互和远程控制等方面的功能，下面对这几方面的功能进行介绍：

2.1 通信功能

动车组网络控制系统具有通信功能，该系统依靠列车总线以及车辆总线来实现这一通能，基于坚持IEC61375标准的原则，应道列车上的支线、总线和各个分单元和车辆控制单元之间进行紧密的配合，引导单元内各设备进行交互，从而使列车内部可以稳定的通信，保障列车通信的稳定性。此外，网络控制系统还设置有远程监控系统，能够和地面之间实现无线通信，将列车实时信息传递给地面，地面人员接收到信息以后可以对列车进行远程控制。

2.2 控制功能

动车组网络控制系统具有网络控制功能，对列车系统进行控制，其中最为重要的是实现对牵引系统的控制，通过通信系统，能够实现对牵引系统的实时监测，当牵引系统出现运行偏差以后，其能够发送控制指令，对牵引设备进行调整，使其恢复正常状态。此外，其还能够对制动系统进行监控，实时监测制动系统的运行状态，保证制动系统处于正常运行状态。

2.3 诊断功能

动车组网络控制系统可以实现海量数据的处理，这使其具有智能化的能力，能够实现动车组系统的检测和诊断，通过对数据进行分析，对比数据差异，可以迅速找出系统故障，当其发现系统故障以后，会发送警报给工作人员，通知工作人员对系统进行检测和维修，其会对收集到的信息进行整理和记录，为动车组的后期维护提供信息支持。

2.4 人机交互和远程控制功能

动车组网络控制系统具备人机交互功能，其设置有显示器，通过网络系统其能够播报列车的实时信息，还可以在显示器上显示出来，司机通过显示器就可以查看、访问相关设备，后台技术人员也可以调取数据信息，评估列车的运行状态，根据调查结果和司机进行交流沟通，这样能够实现对动车组的远程控制。

3 网络控制系统的发展方向

列车网络控制系统在列车中具有重要应用，因此我国非常重视这方面的研究，下面对列车控制系统的发展方向进行介绍：

3.1 多网融合技术

通过将多网融合技术应用到列车网络控制系统中，能够使各总线之间相互通信，提高多网的兼容性，使其可以共同使用，提高系统的可靠性和稳定性。当前，在网络构架中，以太网和MVB、CAN和TCN等网关实现多网融合通信，这是动车组网络控制系统未来发展的重要方向。

3.2 车辆冗余优化设计

在当前的网络控制系统中冗余问题普遍存在，系统在硬件设备、功能和通信等领域都存在这一问题，这提高了系统的建设、运行和维护的成本，同时导致维护的难度比较高。基于这一问题，对车辆冗余进行优化成为了重要的发展方式，通过对冗余进行优化设计，可以有效地降低设备安装和维护的可靠性，提高列车网络控制系统运行的经济性和效率，降低成本，提高经济效益。在车辆冗余优化设计方面，当前主要集中在硬件显示器、主机系统、通信系统、网络拓扑结构和数据传输等方面。

3.3 无线通信新技术

在当前的列车网络控制系统中，该系统包括了信号、无线数字集群和乘客信息等很多的不同子系统，各子系统之间相互独立，各自占据无线网络资源，这种情况就导致各子系统间存在无线信号干扰的情况，这会对系统传输稳定性造成不利的影响，还会影响到网络传输的速率，因此需要开发新的无线通信技术来解决这一问题。通过应用新的无线通信技术，对各个独立的无线通信传输网络进行整合，避免其互相干扰的情况实现，使车载信息平台和地面信息平台实现融合。当前，在无线通信新技术的研究方面，主要集中在提高通信系统的带宽、抗干扰能力、适应性和保证传输稳定性等方面。列车通常需要大范围高速运行，因此研究的无线通信技术还用满足这种情况下的通信需求。

4 总结

动车组网络控制系统对于保证动车组的高效运行具有重要作用，这是一个相对复杂的系统，涉及到的方面也比较多，当前是列车技术研究中的重点内容，因此应加强相关技术的研究，找出当前技术中存在的不足，研究新的技术进行改进，完善网络控制系统的功能。

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