动车组网络控制系统及其技术分析
CRH380A型高速动车组网络控制系统分析
内燃机与配件0引言CRH380A在时速350公里动车组中占有举足轻重的地位，其设计、制造、运营、检修等方面为中国标准动车组的后续推进积累了相当重要的经验。
自2010年投入运营以来，CRH380A普遍进入三到五级检修阶段，因此，具有针对性的分析其网络控制系统对全方位掌握电气检修工作具有重要的作用。
CRH380A的网络控制系统以CRH2型车的网络系统为基础，原型为三菱公司的TIS系统。
CRH380A （6动2拖）相比于CRH2型车（4动4拖）牵引控制的点数增加；速度大幅提升（200公里提升至350公里），且增加了再生制动的功能，因此对牵引与制动的通信要求更高。
1CRH380A网络拓扑结构CRH380A网络控制系统具有列车级网络、车辆级网络两层结构。
列车级网路的拓扑结构为双重环网，车辆级网络为点对点方式。
1.1列车级网络拓扑结构CRH380A的网络控制系统如图1所示。
T1、T2（1号、8号）车分别有1台中央控制装置和1台终端控制装置，M1~M6（2号~7号车）分别有1台终端控制装置，整列车2个中央装置和8个终端装置共10个通信节点，编号为1~10。
10个通信节点通过两根双纤光纤连接形成双重环形网络，上行环路为1—3—5—7—9—10，下行环路为10—8—6—4—2—1。
对于列车重联，T1、T2车的中央控制装置通过两根双绞线（硬性较好）连接于外部接口，用于列车联挂形成20节点双重环网。
另外，整列车通过一根双绞线采用总线拓扑结构连接10个通信节点形成自我诊断传输线，该传输线同样连接于联挂接口。
1.2列车级网络传输协议双重环网的数据传输协议为ARCnet，传输速度2.5Mb/s。
ARCnet是一种数据链路层的令牌协议，一共有五种帧结构：ITT帧（令牌帧）、FBE帧（空闲缓冲区询问帧）、ACK帧（确认帧）、NAK帧（否认帧）、PAC帧（数据传输帧）。
若一个站点要发送数据，首先要接收到ITT帧，再向目的节点发送FBE帧，收到ACK帧后才可以发送PAC帧。
中国标准动车组网络控制系统分析
中国标准动车组网络控制系统分析发表时间：2019-05-27T16:58:56.150Z 来源：《工程管理前沿》2019年第03期作者：温峥[导读] 随着我国铁路交通的迅速发展，基于列车通信网络TCN(Train Communication Network)的网络控制系统代替了原有传统的微机集中式控制方式，在高速列车上得到了广泛应用。
列车通信网络是现代列车的关键技术之一，是影响列车安全、可靠运行及其旅客舒适性非常重要的因素。
中车唐山机车车辆有限公司河北唐山 064000摘要：随着我国铁路交通的迅速发展，基于列车通信网络TCN(Train Communication Network)的网络控制系统代替了原有传统的微机集中式控制方式，在高速列车上得到了广泛应用。
列车通信网络是现代列车的关键技术之一，是影响列车安全、可靠运行及其旅客舒适性非常重要的因素。
列车通信网络是一种面向控制、连接车载设备的数据通信系统，是分布式列车控制系统的核心，其集列车控制系统、故障检测与诊断系统以及旅客信息服务系统于一体，以车载微机为主要技术手段，并通过网络实现列车各个系统之间的信息交换，实现列车控制系统的智能化、网络化与信息化。
中国标准动车组列车网络控制系统的列车总线采用WTB总线和ETB以太网骨干网，车辆总线采用MVB总线和ECN以太网编组网。
本文对中国标准动车组的网络控制系统进行了介绍，阐述了该动车组网络控制系统的拓扑结构，对列车总线WTB和车辆总线MVB进行了分析，介绍了网络控制系统的相关设备及各自功能。
关键字：MVB WTB TCN网络中国标准动车组前言：高速动车组列车为保证旅客乘车的安全与舒适，需对机车和车辆的各种设备进行可靠地控制、监测和诊断。
随着现场总线技术的发展，这种过程控制已从集中型的直接控制系统发展成为基于网络的分布式控制系统。
为实现车载数据通信的国际标准化，国际电工技术委员会IEC于1999年通过了一项列车通信网络专用标准TCN（IEC-61375-1）。
动车组网络控制系统-CRH1型车网络控制系统
DCB 0912A有一个MVB通信接口，两个电绝缘 的RS485串行通信信道，其中一个可以被用作全 双工或半双工，另外一个为半双工。
DCB 0911B有双重MVB功能，即它有两个电绝 缘的MVB通信接口。
车辆控制单元(TC-CCU)，是主计算机，监控列车全部功能，几乎 监控所有的其它系统如空调、制动器、车门、车灯等等。
•GPS分配器 GPS双通道分配器被使用于分发一个GPS天线信号到两个
GPS接收器。频率在1-2 GHz之间。GPS分配器如下图所示。
•WTD主机 WTD主机（内部集成交换机）
：从TCMS和EOAS收集列车数据 ，并向EOAS系统传送车辆信息 。内部集成交换机功能，可至少 扩展一路以太网接口。WTD主机 的外形如图所示：
•GPS接收器 GPS接收器的坚固的外壳中包 括DG16 接收器板，宽幅电源 ，备用电池（用于内存）。可 以接收9 至 36VDC的输入电压 ，一般功率大约为2.2 watts。 GPS接收器的外形图如图
•GPS天线 GPS天线要求安装在车顶
上，接收来自GPS卫星发 出的无线电信号，然后传 输给GPS接收器，频率在 900-1800MHz之间。 GPS天线的外形如图所示 。
3、IDU智能显示单元
智能显示单元 (IDU)为彩色触摸显示屏，作为人-机界面 （HMI）用以进行事件显示和车辆监控。IDU可由司机、 乘务人员和维护人员以不同的身份登录，支持如下功能： 在显示屏上进行监控和查看； 集中显示列车的不同部位； 代替老式司机操作台上的许多显示与控制； 显示列车系统状态、故障和事件信息；
7、通讯控制器COMC
通信控制器COMC可以实现MVB与RS-485、RS-232总线 之间的通信转换。对于没有MVB接口的系统：例如PIS系 统、火灾探测系统等，它们只有RS-485、RS-232等接口， 因此不能直接挂在MVB总线上，COMC能将这些接口信号 转换成MVB接口形式。设备的上部有一个MVB 总线连接 器（9针D型插座），下部的连接器用于供电电源、地址编 码和外部串行通信连接及与服务电脑的连接接口。
动车组网络控制系统及技术分析
动车组网络控制系统及技术分析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。
标签：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。
动车组网络控制系统及技术分析
动车组网络控制系统及技术分析摘要：网络控制系统是列车安全运行的中枢，既能够提高动车的安全性能，也能为乘客提供更加舒适的乘车服务。
本文针对动车组控制系统的构成体系、模块功能、发展前景等方面进行了分析研究。
关键词：网络控制系统；功能分类；技术发展方向引言：动车组的网络控制系统包含控制、监控、诊断等多项功能。
它能对各个子系统进行实时控制，也能实时监控系统和设备运行情况，及时分析处理、记录存储故障数据。
网络控制系统依靠网络传输数据信息，保证了信息传递的及时性、安全性。
一、车组网络控制系统的构成目前的动车组网络控制系统主要由主处理单元、TCN网关、远程模块、监视器及高压控制单元等部分组成。
主处理单元具有控制车辆运行、实时监测动车情况、诊断分析故障原因等功能，主处理单元也是动车上网络控制系统的子系统进行交流通信、数据交互的媒介。
在日常使用时，通常按照连接动车总线的不同将主处理单元分为牵引类和舒适类。
牵引类主处理单元通过与MVB信号线和MVB牵引线连接，从而控制、监测、诊断与运行相关的动车系统。
舒适类主处理单元连接到MVB信号线、MVB舒适线和CAN总线，实现对空调等与运行无关的辅助系统的控制、维护和管理。
TCN网关通常有两个接口，是动车总线与车辆总线之间信息交互的桥梁，并随时为动车提供可靠的网络通信，保证数据合理分配。
目前列车总线和车辆总线之间的信息传输有TCN和UIC两类标准。
TCN网关既是车辆总线的仲裁设备，从WTB总线角度看，也是一个可以配置为主或者从的节点。
远程模块主要用来收集列车的各类数字数据和模拟信号，同时可以实现对信号的输入和输出，并将收集的信号与变量按照通讯协议的要求，传输到主处理单元。
动车工作人员可以根据动车运行中的实际需求配置该模块的功能。
监视器也是显示屏，通常配置有Windows XP Embedded操作系统，可以实时监控列车上各类子系统的状态和列车运行过程中的数据信息，并将监测到的信息及时存储。
动车组网络控制系统-CRH5型动车组网络控制系统
三、RIOM冗余性
为实现冗余功能，RIOM的输出继电器以并联连接。 当一个输出出现故障时，其继电器将被释放。相应功能由冗余 RIOM的输出保证。 最坏的情况可能是当电源故障或MVB接口故障时，在这种情况下， 该RIOM的所有输出继电器均会被释放。同样在这种情况下相应 功能也由冗余RIOM的输出保证。
CRH5型动车组网络控制系统分为WTB（列车总线）和MVB（多功 能车辆总线）两级总线，而MVB总线根据功能性又分为MVB-A信号 总线、MVB-B牵引总线和MVB-C服务设施总线，实现与牵引、制动 、空调、塞拉门等各个子系统之间的通信，另外，在车辆级总线中还 应用CAN总线执行与充电机、卫生间和热轴检测等子系统的通信。
监视器的信息。本车监视器不设冗余。
五、中继器冗余性
只有一个启用，而另一个处于待机模式，并且 可在已启用的一个发生故障时立即自动开启。
六、系统复位程序
尽管系统可以自动地处理大量的故障，但是仍有些故障不 能自动处理，这时可通过使用司机室内的复位按钮对整个 系统进行复位操作。
七、故障对策
TCMS（列车网络控制系统）均有故障自诊断、保存故障信息、 必要的故障自排除及重要故障信息传送到司机监视器和本地监视 器的功能。 通过显示器，乘务员获得与各种列车设备状态相关的信息，并能 通过预置的列表手动排除故障。 可根据故障性质对其实施分类管理，并在司机和/或显示器上提 供必要的故障处理。
每半列车上有三条车辆总线，根据与之相连接的设备执行的宏功能 进行识别：
MVB-A信号线(总线管理程序MPU-LT， MPU-LT冗余) MVB-B牵引线(总线管理程序MPU-LT， MPU-LT冗余) MVB-C舒适线(总线管理程序MPU-LC， MPU-LC冗余) 每条多功能车辆总线上至少有2个总线管理程序。
“复兴号”智能动车组网络控制系统简析
“复兴号”智能动车组网络控制系统简析摘要：随着动车组的飞速发展，复兴号动车组的网络系统尤其重要、直接影响复兴号动车组的行车安全及车辆性能。
本文主要介绍“复兴号”智能动车组网络控制系统的应用，为学习复兴号动车组的网络控制系统及故障排查系统依据。
关键词：智能动车组；网络控制；以太网Analysis of intelligent EMU automatic driving technologyAbstract：With the rapid development of EMU, the network control system of “Fuxing”EMU is particularly important, which directlyaffects the driving safety and vehicle performance of Fuxing EMU. This paper mainly introduces the application of the network control systemof the "Fuxing" intelligent EMU, which is the basis for learning the network control system and the troubleshooting system of the Fuxing EMU.Keyword:Intelligent EMUs; Network control; Ethernet引言近几年来，随着科学技术的发展，中国标准动车组的发展日益纯熟，中国标准动车组对网络控制系统的要求也越来越高。
吸收了国外高速动车组的制动技术，依次完成了时速250公里、时速350公里、时速400公里动车组制动系统的应用，为高速动车组提供了完善、有效、可靠的网络控制系统。
1 概述“复兴号”智能动车组，按照动力单元设置网段。
CRHA型动车组和CRHA型动车组列车网络控制系统的技术特点
CRHA型动车组和CRHA型动车组列车网络控制系统的技术特点CRHA（中国铁路高级动车组）型动车组是中国铁路总公司自主研发的一种新型高速铁路列车。
CRHA型动车组列车网络控制系统作为动车组列车控制的核心技术部分，具有以下技术特点。
一、网络化控制：CRHA型动车组列车网络控制系统采用了网络化控制的设计理念，通过网络将车载设备和地面设备互相连接，实现信息的双向传输和控制指令的下达。
这种网络化控制方式大大提高了列车的运行效率和安全性，可以实现实时监测和调度，提升运输能力和运行稳定性。
二、智能化管理：CRHA型动车组列车网络控制系统具备智能化管理功能，通过搜集列车各个车厢的信息，如车厢内温度、空气质量等，可以实现对列车运行状态的全面监测和管理。
同时，系统内还集成了自动速度控制、防护控制和故障诊断等功能，可以实现对列车运行过程中的各种情况的智能判断和应对，提高了列车的安全性和可靠性。
三、多点通信：CRHA型动车组列车网络控制系统支持多点通信，即车载设备可以同时和不同的地面设备进行通信。
这种多点通信方式可以有效地实现车载设备与不同地点的调度系统之间的信息交流和指令传递，提高了列车的运行效率和准确性。
四、高可靠性：CRHA型动车组列车网络控制系统具有很高的可靠性。
系统采用了多重冗余设计，即车载设备和地面设备都具备备份功能，一旦一些设备发生故障，系统能够自动切换到备份设备上，保证列车的正常运行。
此外，系统还具备故障自诊断和自恢复功能，可以实时监测列车设备的运行状态，识别故障并自动进行恢复，进一步提高了系统的可靠性和稳定性。
综上所述，CRHA型动车组列车网络控制系统通过网络化控制、智能化管理、多点通信和高可靠性等技术特点，实现了对动车组列车的全面监测、智能化管理和精准调度，提高了列车的安全性、可靠性和运行效率。
这种先进的技术特点将为中国高速铁路的发展提供了重要支撑，并提升了我国高速铁路系统在国际上的竞争力。
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动车组网络控制系统及其技术分析
摘要：动车组网络控制系统(TCMS)系统是一列车的神经中枢，负责完成与各个子系统之间的数据传输、逻辑控制、故障诊断等工作，是一列车能够安全运行的保障。
现在世界各国轨道交通行业中，TCN网络无论是在动车组、地铁还是轻轨，都得到了广泛的应用。
关键词：动车组；网络控制系统；技术
前言
迄今为止，我国铁路已经经历了6次大提速，列车运行速度不断加快，不仅方便了人们的出行，同时也进一步加深了我国各地区之间的联系。
列车运行的基础是安全，尤其是在当前列车运行速度进一步提升的隋况下，安全是重中之重。
网络控制系统作为整个动车组的中枢神经，是动车组平稳安全运行的重要保障。
1网络控制系统
CR400BF动车组通信网络由WTB(列车总线)与MVB(多功能车辆总线)构成，属于2级通信网络，二者的数据传输速率略有差异。
动车组网络控制系统的基本构成为：中央控制单元、输入输出模块、无线传输装置、司机显示屏、、MVB中继器、网关、牵引控制装置、制动控制装置、空调控制装置、辅助变流器装置、旅客信息系统、车门控制装置以及充电机控制装置。
2动车组网络控制系统关键技术
2.1以太网通信网络控制技术
动车组采用以太网作为数据传输总线，总线通信控制方案同样采用传统网络的两级总线架构，分为列车级总线和车辆级总线，并由最小的可配置编组单元通过列车级以太网线级联构成整个列车通信网络。
实现不同的最小可编组单元的级联，为列车快速地建立起一个高可靠性的灵活可配置的控制网络，提高传输列车
控制信息的实时性，确保列车的正常运行；车辆级总线采用线性拓扑结构，传输
速率为100Mbit／s，使用TRDP协议进行封装传输，符合IEC61375—3—4标准。
最小可编组单元设有ECN，其中ECN可以根据可配置编组单元内含有的车辆数灵
活增加，通过ECN级联，实现可配置编组单元内子系统与网络控制系统的建列车
级以太网车辆级以太网车辆控制器数据采集模块远程数据传输装置通信，实现以
太网数据交换。
连接到车辆总线上的各子系统控制单元主要包括：牵引控制单元、制动控制单元、辅助控制单元、空调控制单元、充电机控制单元系统等。
列车级
线路冗余列车级总线采用链路聚合技术，当某一条总线故障时，保证列车级数据
可靠传输不受影响。
车辆级总线线路冗余一车辆级总线采用链路聚合技术.保证
一条总线故障时数据能够正确传输。
在同一可配置编组单元内，车辆控制器按照TRDP协议，可以通过组播发送控车数据，在组播组内所有子系统都可以接收，也
可以通过单播发送通信数据，实现与子系统内的数据交互。
动车组列车网络控制
系统在以太网通信的安全设计上采用以下原则：(1)支持流量控制与过滤功能控
制网络流量，仅允许指定设备数据通信，保证网络带宽。
(2)数据加密功能支持TRDP—SDT协议、数据加密算法，保证控制数据安全性。
(3)网络防火墙功能设置
网络安全防火墙，采用安全防护策略，阻止潜在网络设备接入和黑客攻击。
采用
以太网作为列车控制网，能够获取传输子系统更多的传感器检测的原始数据及诊
断数据，为健康诊断系统的故障预测与设备状态管理提供数据支撑。
各设备采用
以太网接口，可以通过交换机接口进行任意设备增删，在安全机制保障前提下，
设备间的传输通信透明，易于扩展。
2.2深度学习和云计算技术
网络控制系统作为高速动车组的神经系统，需要采集、传输和计算大量的列
车通信数据，依赖车载网络控制设备进行数据存储和计算已经远远满足不了智能
化网络自动运行、智能故障诊断的需求。
将深度学习和云计算与列车网络控制系
统结合，建设自主可控、功能完备的城轨云与大数据管理平台，在城轨云上构建
数据分析共享平台，解决动车组网络控制系统共享数据的采集、传输、编解码、
存储、安全、分析、管理和服务等难题，进而进行列车故障监视诊断及预测，实
现列车故障诊断的智能化，为大数据在智能化网络上应用奠定坚实基础。
采用深
度学习模型对网络控制系统进行健康管理，建立网络控制系统的三层健康管理模
型。
第一层为故障诊断与维护，通过车辆传感器采集车辆网络运行数据，判断故
障原因，形成知识库，用于运维指导；第二层的健康管理，对设备监测数据分析
和特征提取形成数据的特征状态空间，建立健康模型，根据子设备和整体的状态，判断部件的健康状态或故障状态，故障发生前为用户预警诊断，提供维护决策支持；第三层是对故障的预测以及预测性维护，利用深度学习技术，处理运行过程
中产生的数据，通过建立故障预测模型在线运行，在故障发生前预测故障可能会
发生的概率并采取措施，积极消除影响。
建立的网络控制系统健康管理模型能够
基于海量数据训练，学习故障的特征信息，通过自动提取特征，采用半监督的学
习方法，并根据已有的经验校正模型，从而越来越适应故障诊断预测的需求。
在
动车组网络控制系统的故障诊断和分析的应用研究中，深度学习作为对故障数据
分析处理的手段方法，需要云计算平台为深度学习提供大数据分析样本，并提供
计算资源，两者为相互补充的关系。
基于云平台下的深度学习算法，在列车运行
过程中产生的大量数据，经云平台分类存储分析，转交深度学习计算模型，对样
本数据学习分类；系统上线运行后，对列车发生的故障数据分析归类，对故障发
生提供检修指导，为设备故障预测以及维护提出建议。
2.3融合技术
基于以太网传输的网络控制系统在满足网络精确控制的同时，研究实现动车
组网络控制系统与列车自主运行系统、牵引制动系统以及防撞系统等多系统融合，研究实现列车控制网、维护网与信息娱乐网多网融合技术，实现网络的智能化、
动车组的自动驾驶、轻便智能化控制。
通过多系统融合技术，实现车载信号设备
和车辆之间通过列车上的统一以太网平台互相提供更为丰富的状态、控制信息，
这不但减少了车辆设备硬件接口，而且通过开放的信息交互，研究车辆的网络与
牵引、制动系统、车载信号系统直接交互命令控制信息共享技术，提高列车运行
控制精度和动态响应特性，促使列车控制过程更为精确，有利于进一步降低系统
能耗水平。
网络控制系统与防撞系统相结合，利用铁路专用通信网络搭建高速安
全数据传输平台，以实现列车与列车间的通信，基于车车通信的列车追踪，后车
可通过直接与前车通信，获取前车关键数据信息，避免车辆运行过程中发生碰撞，同时有效提高列车的运行效率，提高发车频次，缩短列车运行间隔时间。
网络控
制系统与信息娱乐系统相结合，实现控制网和娱乐信息网的统一管理，两个车辆
网之问通过安全网关进行隔离，避免娱乐信息网对控制网产生安全性影响。
智能化网络控制系统实现列车多专业系统深度集成，突破车辆控制和信息集成的一体化平台技术瓶颈，列车级数据发送单元车辆属性信息采集单元将线路地图、时刻表等信息输送至列车，让列车有了获取运行环境以及独立思考决断的能力。
在整个运行过程中，列车始终扮演一个主导者的角色，无需工作人员参与其中，真正做到了网络控制的自主化和无人化，节省运行和维护成本。
结束语
综上所述，动车组网络控制系统作为动车组的关键陛构成部分，对于动车组的影响极大，本文深入分析了其网络控制系统,对于提升动车组的稳定性和安全性具有极大的作用，同时也能有效延长动车组的使用寿命。
参考文献：
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[2]常振臣，牛得田，王立德．列车通信网络研究现状[J]．电力机车与城轨车辆，2005，28(3)：5—7．。