动车组网络控制系统及技术分析

邹荣

摘  要：随着我国交通运输行业的快速发展，动车成为了当前人们出行方式的首要选择，而加强动车组的网络控制系统研究能够确保列车的安全稳定运行。所以本文简单介绍了动车组网络控制系统的组成，同时深入说明了动车组网络控制系统的功能性，最后对网络控制系统技术的未来发展方向进行了分析，希望能够对我国的轨道交通技术发展有所帮助。

关键词：动车组;网络控制系统;组成;功能;未来技术分析

1.前言

动车组的整体结构主要是由其控制、监测以及诊断系统所构成的，主要是负责对整个动车系统的指令进行传输以及分析，另外还要对动车设备进行实时监控与检测，发现问题并进行有效解决。由于整个网络控制系统的加入使得硬件传输系统大大减少，降低了车辆的自重，有效减少了因外界因素影响而造成动车的不稳定性。同样该系统也可以为工作人员提供更加简单便捷的系统操作，也有利于后期维修工作的顺利开展。

2.动车组网络控制系统组成

2.1主处理单元

主处理单元通常包含了对于列车的系统控制以及功能检测等多个作用，可以实现和其他子系统之间的信息传输和交流功能，主处理单元能够结合其所连接的不同线路分布，分为牵引主处理以及舒适主处理单元，前者主要是對MVB信号线和牵引线进行连接，对于主处理单元的功能性实现起到一定的辅助作用，后者主要是对信号线、舒适线和总线进行连接，通常其应用对象是空调、厕所、塞拉门等其他辅助系统。

2.2 TCN网关

TCN网关一般包含WTB接口以及MVB-EMD接口，主要是实现列车总线 WTB和车辆总线MVB两者之间的信息传输和交流作用，同时确保线路网络之间的实时性与稳定性，能够使得整个网络数据的分配更加科学合理。

2.3远程输入输出模块

远程输入输出模块主要是实现不同动车组之间各种信息模块化的有效传输，对各种远程信号实现有效管理，同时还会对数据进行二次处理后进行信息的交换，同时还会根据协议的不同来和主处理单元展开数据的传输，数据模块化的有效应用能够结合具体的需求来进行相应的配比，最终是为了满足动车组稳定且高效的运行要求及标准。

2.4监视器（显示屏）

监视器（显示屏）内部安装有windowsXP操作系统，能够实现对MVB车辆总线上的各个子系统的实时状态以及列车的运行数据及故障分析开展有效的数据监控及上报，另外还能够根据情况的不同对于系统中的故障区域进行隔绝。

2.5高压控制单元

高压控制单元CLT能够对于动车组中的高压线路环节进行有效管理，主要包含了对于开关、能量、高压保护以及电流不平衡等多个方面的有效控制作用。

3.动车组网络控制系统功能

网络控制系统可以被理解为整列车的中枢神经系统，能够对整辆车的数据进行有效分析，同时还会发出相应的信息指令，确保整辆列车之间的协调配合与稳定运行，其监测功能还能使得列车内部一旦出现任何问题则进行快速的诊断和隔离，加大了人机交互的程度，使得操作人员能够更好的把握动车组的安全性与可靠性，真正确保了整辆车的稳定运行。

3.1通信功能

动车组网络控制系统通常采用满足IEC61375规范标准的网络通讯手段，一般分为列车和车辆两条总线。列车总线通常为WTB，主要是进行各个单元之间的信息数据传输和共享。 车辆总线主要以MVB和CAN为主，目的在于能够对牵引单元内部的设备进行连接，进而提高对单元内部设备的可控性，实时监控其运行状态和故障问题。该系统可以有效进行网络通讯功能，进而为整个处理系统提供实时可靠的数据信息，确保其整体运行的稳定性。

3.2控制功能

由于网络通讯功能的有效应用，可以实现对列车内部多个系统的有效控制。而对于整个列车组其他系统的控制则主要是通过牵引系统的控制功能和接口来进行实现的，可以通过进行传输牵引系统的数据信息，来达到对整体牵引设备的有效隔离和恢复。网络控制系统可以进行相关运行指令的有效发布。

3.3故障诊断功能

动车组列车网络控制系统同时还具备优异的故障诊断功能，可以实现对于整个设备的运行状态数据监测，及时发现内部潜在的故障和问题，从而更好的对其进行维修和保养;另外还能够对关键的子系统及相关设备展开监测功能，帮助工作人员尽快排除各种隐患故障，另外还能够对设备发生的故障问题相关数据进行记录对比，以便于后期维修及保养人员能够查询，从而对其更好的进行调校;另外其还设置了传输端口，可以将数据传输到总控中心进行二次分析。

3.4人机交互功能

操作人员和技术人员都可以实时监测到整台列车的运行状况，进而能够更好的观测其状态，发现其中潜在的问题类型，通过人工的对比以及和设备之间的参数交流，来确保故障的有效解决方案，最终使得整个控制系统更加稳定可靠。

4.网络控制系统的发展方向

4.1多网融合技术

多网融合技术能够进行多个总线之间的快速数据传输和交流功能，进而达到一种多网共用的现象，有着相对较高的稳定性。在整个网络控制系统中以太网与MVB、CAN、TCN网关等多个网络的通信技术研究是当前的发展重点对象。近些年来，多个国家都开展了对于多网融合技术的有效研究以及专利申请，一般来说，此类专利技术中的网络架构主要应用于控制多个子系统，主要包含对于数字广播、视频监控、列车信息显示、通信等多个系统的有效融合和控制。

4.2车辆冗余优化设计

现阶段的列车组网络控制系统在功能性方面表现仍然较为冗杂，这就造成各个部分可能发生较大的重叠，进而使得各种成本的投入有所增加。加强对车辆控制系统的优化能够有效减少设备安装，保障了成本，增强了整个系统的稳定性，使得整个列车的运行更加高效绿色，减少了不必要的车辆冗杂多余性功能。

4.3列车自动驾驶技术

现阶段常见的列车由网络控制系统一般采取超速防护功能，而对于自动驾驶技术的应用目前尚不成熟。但是在未来的发展中自动驾驶技术将会是主流发展技术，因为其能够保障运行效率、减少人为因素产生的干扰等等，所以说目前很多国家都在加强对于列车自动驾驶技术的有效研究和应用。列车自动驾驶技术对于通信技术的要求较高，尤其是对于通信系统的实时控制和传输功能研究必不可少。

4.4无线通信新技术

现阶段我国列车网络控制系统中存在大量的子系统，不同系统之间的独立运行往往会造成各个系统之间产生较大的干扰，进而使得整个列车的运行稳定性下降。通过研究无线通信新技术，能够对相对独立的各个通信系统进行资源的有效整合，从而不断提高车载信息平台的通信技术发展。利用信息通信技术可以实现人机交互以及自动驾驶技术，另外还能够通过对车辆的有效评估来判断做出指令，从而避免各种危险状况的发生。无线通信技术能够提升自身的抗干扰水平以及适应外界环境的能力，提高数据传输的稳定性。同时，无线通信技术还应该满足列车在大空间范围内高速移动状况下的通信需要。

5.总结

动车组网络控制系统相对来说比较复杂，且涉及到的影响因素较多，所以说也是当前研究的重点以及突破点。本文根据现有的动车组网络控制系统开展了综合而全面的分析，介绍了其内部组成成分以及各种网络控制系统的功能，最后就其未来的技术发展方向给出了说明，无论是多网融合技术还是车辆冗杂优化设计，又或者是列车自动驾驶技术以及无线通信技术，都会给我国动车组网络控制系统的发展带来前所未有的机遇，因此希望相关工作者引起足够的重视。

参考文献：

[1]倪文波，王雪梅.高速列车网络与控制技术[M].成都：西南交通大学出版社，2010.

[2]常振臣，李强.CRH380CL高速列车网络控制系统[J].电力机车与城轨车辆，2017，40（3）：1-5.

[3]沙淼，王 伟，徐建波.CRH5型和CRH3型动车组列车网络控制系统的比较[J].铁道车辆，2012，50（1）：25.

[4]崔玉龙，田鹏，张永明.某型城际动车组列车网络控制系统[J].电力机车与城轨车辆，2017，40（2）：30.