马来西亚城际动车组列车网络控制系统
[摘 要]介绍了马来西亚城际动车组列车网络控制系统的组成和功能，详细阐述了该系统的网络拓扑结构，分析了该系统的技术特点。
[关键词] 列车通信网络；网络控制系统；可靠性；冗余性
中图分类号：u266.2
0 引言
马来西亚城际动车组为120km/h速度等级车辆，采用基于tcn标准开发的网络控制系统。该网络控制系统是一套完整的、集成的计算机系统，它控制并监控整个列车的子系统，能够实现对各子系统的实时控制、监视、诊断和事件记录。通过贯穿列车的总线进行数据传输和设备控制，不仅有效地实现了对列车的控制和诊断，同时有助于提高列车运行的可靠性和系统维护的可靠性，保证列车安全舒适运行。
1 系统组成与功能介绍
马来西亚城际动车组列车网络控制系统主要由中央控制单元（ccu）、网关模块（gw）、输入/输出模块（i/o）、人机接口（hmi）、mvb总线和wtb总线等组成，其简要构成图见图1。mvb总线与ccu、i/o及各子系统连接，可以与各子系统直接进行数据交换，从而实现对各子系统的控制和诊断功能。当两列车重联时，wtb总线实现两列车的自动编组和重联通信。
马来西亚城际动车组列车网络控制系统的主要功能如下：列车牵引/制动特性控制，列车逻辑控制，列车重联控制，空转/滑行保护控制，轴重转移补偿控制，自动过分相控制，无人警惕控制，制动力的计算与分配，故障诊断与记录，数据转储等。
2 网络拓扑结构
马来西亚城际动车组列车网络控制系统由列车级网络和车辆级网络组成。列车级网络采用wtb总线，车辆级网络采用mvb总线，wtb和mvb通过网关节点连接，集成在ccu中。3节车单元组的网络拓扑图见图2。
2.1 列车级网络
列车级网络采用符合iec61375标准的绞线式列车总线wtb，以总线方式连接两重联列车的中央控制单元，实现两列车的多个mvb网络数据交换。列车总线的物理介质采用双绞屏蔽线，总线跨度860米，数据交换协议采用hdlc，工作速度为1.0mbit/s，介质分配由一台主设备完成。列车总线采用双通道冗余设计，单通道故障可以自动切换到另一通道，提高了系统的可靠性。
动车组电气与控制系统分析
【摘要】论文首先介绍了研究动车组电力系统及其控制的原因和目的，阐述了CRH2型动车组电气系统组成。对动车组的基本建构进行了简要介绍，并分车箱简明扼要的给出了各自的特点和功能。
【关键词】动车组； CRH2型动车组； 控制；系统
1动车组发展现状及CRH2型动车组简介
动车组是按动力分布方式而命名的，即动力分散式列车。 在动力集中式列车编组中的牵引力是机头提供的，动力仅仅集中于一侧。这样具有牵引力的动车与无动力的拖车再加上机头，三者的组合称为动车的组合，简称动车组。而把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆便叫做动车。而动车组就是几节自带动力的车辆加几节不带动力的车辆编成一组，就是动车组。带动力的车辆叫动车，不带动力的车辆叫拖车。
CRH2，全称：China Railway Highspeed 2，（国内命名和谐号）动车组为4动4拖8辆编组（其中2、3、6、7号车为动车，1、4、5、8号车为拖车），采用电力牵引交流传动方式（交——直——交），由2个牵引单元组成（1、2、3、4为一个动力单元，5、6、7、8为一个动力单元），每个牵引单元按两动一拖构成。动车组具有良好的气动外形，其载客速度为250km＼h。两端为司机室，列车正常运行时由前端司机室操纵。如图1-1
T3车（5号车） M3车（6号车） M4车（7号车） T4车（8号车）
图1-1 牵引传动系统布局（T表示拖车，M表示动车）
2 CRH2型动车组电气牵引系统分析
2.1 牵引单元的电气设备简介
每l列动车组的电气牵引单元有两个（1号车至4号车和 5号车至 8号车），他们通过一根车顶线相连。
每列动车组都是由两组互相对称的牵引单元组成，它们之间用车顶电缆连接起来。每列动车组的牵引功率为8800kW，再生制动时为8000kW。
一个牵引单元的牵引主电气设备主要由1个受电弓、1个牵引变压器、2个牵引变流器、8个牵引电机组成（每个牵引电机带有一套机械传动装置包括齿轮箱、联轴节）。
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。
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动车组网络控制系统的传输方案优化研究
作者：王瑞锋 刘杰宇
来源：《西部论丛》2017年第09期
摘 要：本文通过描述网络控制系统的产生及背景，列举动车组网络通信典型故障案例，分析动车组网络传输影响因素，阐述传统时延预测法优缺点，进而提出一种基于RBF神经网络的变采样周期时延补偿方案，设计出一套结合最优控制和极点配置的控制器设计方法，可以对动车组网络通信质量进行大幅优化。
关键词：动车组 网络控制 神经网络
一、网络控制系统的产生及背景
网络控制是指通过一系列具有信号处理、优化决策和控制操作的通信通道形成一个或多个控制回路的能力，并且控制器可以分布到网络内的不同位置。网络控制系统（Network Control
System，简称NCS）首先被定义为一个节点通过通信网络，即通过网络控制连接实现的系统。通过NCS，接收设备、控制设备和操作设备经由网络连接，实现每个设备的网络控制，促进了设备之间的数据传输和资源共享。
NCS引入通信网络作为传输介质，改变了以往信息传输模式的束缚和系统设计空间分布的局限性，满足了复杂控制系统的要求。用网络来传输信息减少了布线的复杂性，节省了成本，并且使系统维护和升级非常方便。此外，网络控制系统还具有资源共享和交互的优点，在遥控、自控和无线通信等领域得到广泛应用。
二、动车组网络传输影响因素和时延预测法
动车组网络传输故障常见原因主要有：运行线路环境偏离城市中心，网络通信条件不佳；各系统电气设备之间抗电磁干扰能力不强，容易互相干扰或耦合；封闭车厢内旅客电子产品收发信息等等。因此，动车组网络传输过程中数据丢包、数据拥塞、网络时延等影响造成的运行安全隐患愈发不容忽视。本文采取传统时延预测法，研究网络时延如遇精确预测并控制。
进行时延预测之前要先获取时延样本，然后利用样本对时延预测模型进行训练。模拟使用的时延数据可以运用MegaPing工具，这是一款常用的网络多功能诊断工具，其软件中的“Ping”命令采用请求应答报文的方式，可以从实验计算机向另一台计算机发出一个32位的数据包，另一台收到该数据包后会做出回应，我们就可以根据响应时间来测量时延。运用这种方式来测量网络时延，模拟列车运行时网络传输环境，选取1次/分钟的频率连续测量24小时，最后截取比较有代表性的时延数据作为时延样本。
