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动车组网络控制系统分析与探究

摘要：随着动车组运营里程的增加，运行时间的增长，动车组网络控制系统

的可靠性、稳定性更加变得尤为重要。本文主要以CRH3型动车组的网络控制系

统为模型，对动车组网络系统进行分析与研究，重点阐述CRH3型动车组使用的

TCN网络通讯系统，并以此为基础展望列车网络控制系统的未来。

关键词：可靠性CRH3型动车组TCN

现代列车正朝着高速化、自动化、舒适化和智能化的方向发展。随着列车高

速化的快步提升，与之相生的安全性问题也必然得到有效的保障，与传统的列车

相比，为了保障高速化下的列车安全，在列车上设置了多种设备，这些设备需要

在机车车辆及车载设备各网络部件之间实现信息的传输与交换。如何将这些诸如

列车状态、控制、故障诊断、旅客信息系统等信息安全、快速、可靠、准确地在

整个列车上传输，是一个关键性问题。而列车通讯网络（TCN)技术就是使这个庞

大而繁杂的网络正常运行的的有效途径。

1.

TCN网络概述

列车通讯网络（TCN)是指一个具有双现场总线的分级构造系统，专为铁路车

辆研发，用以替代模拟远程控制系统和掌握列车的运行状态。TCN是一个二级的

通讯网络，由列车总线WTB(绞线式列车总线）和车辆总线MVB（多功能车辆总线）

组成。这两个系统都包含一个带有冗余传输线的串行数据总线。MVB总线一般用

于车辆级的设备总线，WTB总线用于列车级的总线。每个牵引单元有一个

WTB/MVB网关节点，每个牵引单元的网关节点通过WTB列车总线互相联接起来；

每个牵引单元内部的设备通过MVB总线互联起来。每个牵引单元可以单独通过

MVB总线主进行控制，又可以通过网关控制别的牵引单元或者接受别的车辆运营

命令。只要协调好每个牵引单元车辆之间的控制关系，就可以实现整列车的控制。

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列车通讯网络（TCN)存在以下特点，（1）工作环境恶劣，可靠性要求高。

动车组网络系统能实现连续工作运行，且能抵抗恶劣的工作环境，即使在出现故

障或不当操作的情况下，列车网络也能保障列车正常运行，这是列车网络系统在

设计时兼顾硬件和软件两个方面对列车运行的保障，列车实时系统也是基于列车

运行时的最坏情况，最后期限、最大运营时间、最长延迟等极端情况下设计的。

当列车总线出现故障时，列车仍可以满功率、全速的方式运行，但列车控制会丧

失部分功能，比如恒速控制；当车辆总线出现故障时，各车厢的主要电气部件具

有故障自我保护或连锁保护功能，能够隔离某一部分、某一个车厢、某一车组单

元故障，进而不会影响列车的运行。（2）数据的多样性。控制类数据包含过程

数据、过程变量等。（过程数据：链路层在过程变量传送中周期性地源寻址广播

的数据；过程变量：表达过程状态的变量（如速度、制动命令）。）；管理类

（消息数据：链路层在消息传送中偶然发送的数据）。（3）控制操作实时性

（时间确定性）要求高。列车控制系统是一个实时系统，具有在线实时响应特性。

系统能实时响应外部事件，确保对设备运行状态进行连续监测，保证不漏采、不

漏检，以便为设备工况监测和故障诊断提供准确的实时信息源。其次，它能满足

用户的两个基本要求，同时性与时效性，因为不同的子系统往往要求由多种输入

源，且在时间上是重叠的。即在同一个时间区段内要对多个输入源数据做相关处

理，并在最终判断后给执行者相关指令，或是对于相应故障给予有效提示或是警

示信息。

2网络系统组成

CRH3型动车组有两种固定编组方式，分别是八辆车固定编组方式和十六辆车

固定编组方式。其次对于八辆固定编组方式的列车，还可以实现两列动车组的联

挂运营。从列车通讯和控制观点来看，一列动车组分为