高速动车组网路控制系统对比分析

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1、高速动车组网路控制系统对比分析车辆工程2012-1卓越班张明康［摘要］列车网络控制系统是高速动车组主耍控制系统之一,是列车:山:常运行不可缺少的部分。对CRH型窈速动车组采用的TCN、ARCNH和CAN3类总线的工作特性进行分析对比，进而对CRH型动车组M络控制系统结构、网络控制系统设备等方面进行分析比较。［关键字］高速动车组；网络控制系统；网络总线随着中国高速动车组的发展及对K研究的深入，列车网络控制作为K关键技术之一,得到越来越多的研究者的义注。由于动车组采用动力分散方式，如何通过列车通信网路实现整列午:的实吋校制和倍息传递显得尤为東要。动午:组的

2、列车通信网络足指采用分布式机通信网络控制技术，集屮监控牵引、制动和辅助系统等车载没备，借助列车通信网络，£）动监测车载设备状态和数裾，与地面进行实吋通信，实现列车安全运用和高效检修。我国生产的CKH型高速动车组，由于生产厂家和设计系统本身存在差异，使得每种动车组的网络控制系统和和通信网络总线、动车组网络控制系统M络结构、系统设备、系统主要控制对象也不尽相閛。我国CRH型动:午:组通信网络总线有以卞儿种:基于TCN标准的CRH1、CRH3和CRH5,基于ARCNET的列车总线和基于HDLC的CRH2型动车组，以及一些在列车上常用的工业总线，如CAN总线、

3、HDLC车辆总线。1三类网络总线我国CRH型动:午:组采用的网络总线主要有TCN、ARCNET和CAN3类，其中TCN的WTB和MVB分别作为列车总线和车辆总线进行信息传输，不M总线的应用和工作特性如下：1.1TCN总线CKH1、CKH3和CRH5动车组均葙于TCN标准构建其网络控制系统，列车总线和车辆总线通过节点来连接，一般毎节车辆有一个节点。WTB和MVB均采用集屮控制、周期性预分配的主从方式对总线介质进行访问控制。FTB负责列车:午:辆间的数据通信，是一种川于连接各节点讨动态编组的车辆间的绞线式列车总线，能Pl动识別车辆在列车编组中的位置和方h'

4、d。MVB负贵车辆内部的数据通信，是一种用于连接车辆（或岡定编组的车辆单元）A部设备的多功能车辆总线。1.2ARCNET总线CRH2动:午:组基于ARCNET的网络控制系统，是一种基于令牌传递协议的现场总线，网上的各个节点轮流支配这个网络，所有总线上的站是平等的，网络中每个节点保存有下一个节点的逻辑地址，可以生成一个网络活动节点地址表，使用光纤作为传输总线，传输速率为2.5Mbps,拓扑结构采用双环形网络。ARCNET的网络可以采用3种物理介质:同轴电缆、双绞线、光纤；其接线方案也非常灵活，支持总线型、星型以及分布式星型等拓扑。ARCNETI办议支持网

5、络自动重构，可以自动适应网络的变化，当网络中加入或删除一个字节，ARCNET将&动重新分配网络。1.3CAN总线CRH5还采用CAN总线用于连接对网络性能要求低、重要性也比较低的设备。CAN是一种有效支持分布式控制或实吋控制的串行通信总线，具有突出的可靠性、实时性和灵活性。苁传输介质可釆用双绞线、轴电缆和光纤等，支持总线型拓扑结构。CAN采用带优先级机制的载波监听/冲突避免（CSMA/CA）方式对通信介质进行访问控制。CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式接收数据，无需专门的“调度”。2动车组网络控制系统网络结构CRH型动

6、车组都采用8辆编组，但是在网络结构上却较人的区别：CRH1动车组5动3拖，由两个2动1拖单元和一个1动1拖单元组成;CRH2和CRH3动车组都足4动4拖，由两个2动2拖单元组成，但是动车拖车连接的顺序却是不同的;CRH5动车组5动3拖，由一个3动1拖单元和2动2拖单元组成。2.1CRH1动车组网络结构CRH1动车组网络控制系统主要采用的是MITRAC模块化产品，分布在列车的各个控制现场，拥奋整个列车组的控制、各单车的控制、列车诊断、状态监测、事件记录、人机界面等功能。网络控制系统划分成3个MVB通信总线段，每个MVB总线段分别通过网关（GW）连接到WT

7、B总线进行各MVB总线段间的通信。当某个Me车的司机室启动A,其•上的网关为主控制器，其它网关为从控制器，主从关系的配S由网络£1动完成。在区段内部，TCCCU川来控制和监视的所有模块，AXSCCU用于远程无线通倍接口及售后服务以太网。各MVB区段并不是完全独立的，通过列车内部贯穿整车的冗余MVB总线在列车两端的Me车之间互为冗余，排除了单一故障影响系统功能的可能性，如图1虚线部分所示。另外，该网络控制系统巾还设有独立的用于牵引控制的MVB总线，主要实现网侧变流器（LCM）、电机侧变流器（MCM）和辅助变流器（ACM）单元的信总传输功能。2.2CRH2

8、动车组网络结构CRH2动车组列车信息控制网络采用列车级和车辆级两级网络结构。列车级网络为连接编