CR200J復(fù)興號動力車網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)成淺析

陳志軍 劉清 唐林

摘 ?要：CR200J復(fù)興號動車組動力車網(wǎng)絡(luò)由三部分構(gòu)成，既WTB、MVB和以太網(wǎng)，本文較詳細(xì)的闡述了以上三個網(wǎng)絡(luò)各自的構(gòu)成情況，并對各網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在車輛運用過程中的具體功能做了簡單介紹，最后是車輛調(diào)試過程中常見到的故障進行簡單分析。

關(guān)鍵詞：復(fù)興號動力車 ?WTB網(wǎng) ?MVB網(wǎng) ?以太網(wǎng) ?LON網(wǎng)通信

前言：

CR200J復(fù)興號動力車是一款能常規(guī)九節(jié)短編組：1Mc+7T+1Tc（可重聯(lián)）或十八節(jié)長編組：1Mc+18T+1Mc的動力集中型動車組，依現(xiàn)代軌道交通“綠色、智能”的發(fā)展理念，CR200J復(fù)興號動力集中動車組有多款人性化和智能化設(shè)計。該款列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在現(xiàn)有的DTECS（分布式列車電子控制系統(tǒng)）系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上研制而成，該車具有維護運營成本低、乘車舒適性好等特點。

一、車輛網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成簡介

電力機車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，采用分布式列車電子控制系統(tǒng)，簡稱DTECS（Distribute Train Electric Control System）。DTECS 是專為軌道車輛的控制和通信而設(shè)計的一套車載計算機系統(tǒng)，主要完成軌道車輛的通信管理、功能控制、故障診斷、信息顯示和事件錄等功能。DTECS 是基于TCN（Train Communication Network）的新一代網(wǎng)絡(luò)通信和控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)采用列車級和車輛級控制，列車級網(wǎng)絡(luò)采用絞線式列車總線（WTB），車輛級網(wǎng)絡(luò)采用車輛編組網(wǎng)以太網(wǎng)（ECN）和多功能列車總線（MVB）。LON網(wǎng)通信是通過LonWorks網(wǎng)絡(luò)可以把客車的車門、報警、制動、軸溫等信息送給MVB網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，同時將MVB或以太網(wǎng)相關(guān)信息傳送給客車。

二、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基本控制原理

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)采用分布式控制技術(shù)，即分布采集及執(zhí)行，中央集中控制與管理的模式。由EGWM、EVCM-N模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊DXM、數(shù)字量輸入模塊DIM、ECN網(wǎng)關(guān)節(jié)點ECNN、模擬量輸入輸出模塊AXM和智能顯示單元IDU等模塊組成。通過MVB+WTB+以太網(wǎng)這些基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)與傳動控制單元TCU、輔助變流器控制單元ACU、制動控制單元BCU等進行通信，實現(xiàn)列車車輛控制的要求。

三、主要網(wǎng)絡(luò)板塊功能分析

1、多功能車輛總線MVB

多功能車輛總線MVB是專為鐵路機車（車輛）內(nèi)設(shè)備互聯(lián)而開發(fā)的高可靠和強實時的現(xiàn)場總線，其具有如下特點：傳輸波特率為 1.5Mbps，信號采用雙向L型差分曼徹斯特編碼;采用8位的循環(huán)冗余校驗（CRC）方式;物理層支持三種傳輸介質(zhì)，通過本身兩個通道進行冗余，冗余切換過程將在盡量短的時間內(nèi)進行;通過設(shè)置總線重復(fù)器，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇蔀榭偩€型、星型或混合型;數(shù)據(jù)鏈路層支持三種基本的數(shù)據(jù)傳輸模式：過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)、監(jiān)督數(shù)據(jù)。

2、車輛編組網(wǎng)以太網(wǎng)（ECN）

連接于ECNN的設(shè)備可以進行實施以太網(wǎng)通信，ECN網(wǎng)絡(luò)具備100Mbps的帶寬，主控單元EGWM具備采用實時以太網(wǎng)通信進行車輛控制的能力。通過車載以太網(wǎng)ECNN能將EDRM模塊記錄的數(shù)據(jù)下載，供便攜式維護工具分析。

3、絞線式列車總線WTB

絞線式列車總線WTB是專為鐵路機車車輛重聯(lián)而開發(fā)的高可靠和實時的現(xiàn)場總線，它特別適合需要動態(tài)編組的開式列車，具有如下特點：數(shù)據(jù)傳輸波特率為 1Mbps，信號采用雙向L型差分曼徹斯特編碼，數(shù)據(jù)幀格式為HDLC;采用16位的循環(huán)冗余校驗（CRC）方式;物理層采用變壓器耦合的雙絞屏蔽線，傳輸通道可配置為冗余或非冗余方式，不需中繼器傳輸距離可達(dá)860米;網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇楹唵蔚目偩€型結(jié)構(gòu)，方便車輛間布線;具有列車初運行功能，支持列車的動態(tài)編組;數(shù)據(jù)鏈路層支持兩種基本的數(shù)據(jù)傳輸模式：過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù);WTB通過本身兩個通道進行冗余。

4、LON網(wǎng)車輛通信

動力車通過EVCM-N模塊與LonWorks網(wǎng)絡(luò)通訊，車輛可以把客車的車門、報警、制動、軸溫等信息送給動力車或控制車的MVB網(wǎng)絡(luò)或以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，同時將動力車或控制車的MVB或以太網(wǎng)相關(guān)信息傳送給客車。

四、CR200J復(fù)興號動力車網(wǎng)絡(luò)特征

系統(tǒng)各局部強大的冗余功能

列車總線用于車輛聯(lián)接，用于列車級的通信控制、過程控制;車輛總線（MVB）用于聯(lián)接車輛內(nèi)的設(shè)備通信控制和過程控制。WTB和MVB可以通過網(wǎng)關(guān)進行數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)發(fā)。

每一節(jié)動力車有兩個EGWM將通過競爭機制確定一個為MVB網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備，MVB主設(shè)備將管理整個MVB網(wǎng)絡(luò)的通信，另一個EGWM作為從設(shè)備監(jiān)視主設(shè)備的狀態(tài)，在主設(shè)備故障時可以立即接管MVB的總線管理權(quán)。

列車總線WTB和車輛總線MVB分別采用A、B雙通道，A、B通道互為冗余，當(dāng)A通道故障時，自動切換到B通道，當(dāng)B通道故障時，自動切換到A通道，切換過程中，控制功能不受到任何影響。

機箱內(nèi)插件配置也可互為冗余。當(dāng)其中一個機箱的某個插件因背板通信或本身器件故障等原因?qū)е聼o法與機箱的主控單元進行有效數(shù)據(jù)交換時，則自動切換信任另外一個機箱的對應(yīng)插件，確保機箱插件故障不影響IO信號采集。

五、車輛網(wǎng)絡(luò)相關(guān)故障分析

故障現(xiàn)象描述：動車組T1車A線網(wǎng)絡(luò)故障，動車組微機屏故障欄提示A線故障，網(wǎng)絡(luò)界面相應(yīng)的A線網(wǎng)絡(luò)顯示紅色。

根據(jù)機車網(wǎng)絡(luò)故障排查經(jīng)驗，先排除軟件問題引起的故障，在微機屏上檢查各設(shè)備的軟件版本;再排查硬件問題引起的故障，查看各設(shè)備模塊的工作狀態(tài)，以及模塊上的插關(guān)是否連接正常。最后檢查網(wǎng)絡(luò)線路故障，在車輛網(wǎng)絡(luò)故障中因線路問題引起的故障占80%以上.因動車組的MVB網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同于HXD1系列的車型，其終端電阻在接線的MVB插頭內(nèi)首尾終端電阻120Ω并聯(lián)的等效電阻為60Ω，把本節(jié)車的MVB插頭從設(shè)備上甩開，檢測終端電阻值，發(fā)現(xiàn)A線網(wǎng)絡(luò)首尾終端等效電阻值為120Ω.這種現(xiàn)象由終端電阻或線路連接不良引起，最后采取分段排查，找到了故障點，因線接觸不良形成接觸電阻，造成本次故障。

網(wǎng)絡(luò)問題的處理，總結(jié)出來的處理流程是：a、確認(rèn)刷新的程序版本是否正確，查看網(wǎng)絡(luò)中具體故障位置，有沒有模塊報紅，對應(yīng)的模塊是否故障，對于GWM、ERM模塊，可以查看其BE紅燈是否亮，如亮，可以再次更新模塊的程序試試，不行更換模塊進行測試;b、如無模塊報紅，可以先將GWM模塊外部不影響網(wǎng)絡(luò)組織的如TCU、BCU、EDCU、A/C等負(fù)載的網(wǎng)絡(luò)插頭甩開，對比故障現(xiàn)象是否變化，排除車上設(shè)備對線路的干擾;c、設(shè)備排查完后，我們需要檢查網(wǎng)絡(luò)終端電阻值是否正確，網(wǎng)絡(luò)插頭接線是否牢靠，插芯接線是否有正常，這些都需要依次排查。

通過以上方法，一般來說都能快速準(zhǔn)確的找到故障所在點，此方法是依照先易后難，逐步排查的原理進行的，能有效的解決我們常見的網(wǎng)絡(luò)問題。

結(jié)束語：

網(wǎng)絡(luò)是我們的機車的靈魂，好比我們身體上的神經(jīng)，控制著車的每個環(huán)節(jié)，隨著我國新一代電力機車的發(fā)展，從車輛設(shè)計到用戶使用需求上越來越要求產(chǎn)品的多樣化。網(wǎng)絡(luò)控制也會要求越來越高，我相信堅持做好產(chǎn)品工藝的精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化，我們的車輛定能更好的運行在軌道上

參考文獻

[1]陳宇鵬、李順.《HXD1D型客運機車電氣原理圖》.南車株機公司.2013

[2]張曙光.《HXD1型電力機車》.中國鐵道出版社.2009

作者簡介：

陳志軍，1986年，性別：男，民族：漢，藉貫：湖南省益陽市，職位：電力機車試驗員，技師，研究方向軌道交通制造方向。

劉清，1987年，性別：男，民族：漢，藉貫：湖南省衡陽市，職位：電力機車試驗員，高級技師，中車資深技能專家，研究方向軌道交通制造方向。

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