CRH3动车组网络控制研究

CRH3动车组网络控制研究摘要动车组网络控制系统就像人类的大脑和神经系统，实现了列车运行中的安全性，可靠性以及舒适性，为了给控制系统进行有效便捷的帮助，要准确认识到网络控制系统的共性特点，总结得到了动车组网络系统的构成系统功能，拓扑结构以及相关参数，并且乘客出行需要的提升和交通设备的不断升级，对于动车组的速度，舒适性以及智能化有非常重要的意义，可以明确动车组的网络控制系统的研究和发展方向，通过查询具体的文献资料，得到的动车控制系统的研究，一般是针对多网融合，列车优化设计自动驾驶以及无线通信对轨道交通技术特别是控制技术的研究有重要的意义。关键字：动车组网络控制系统多网融合第页共8页前言因为近几年铁路的运输速度很快很快，运输急剧量增加，能耗不高，并且污染不大，会让运输方式在国家交通运输中获得很大的发展，并且在国民经济发展过程中的应用比较重要，而且铁路动车制造也是国民经济发展的主要产业。伴随着铁路建设的不断发展，社会对于其铁路的客服需求也越加旺盛，在此动车作为未来国内发展的核心热点方向，铁道部在此对于动车组的全面组网工作也在逐步地展开，建设好相关的建设组网，可以使得整个动车的客运专线的速度进一步加快，进而可使得整个的线路效率得以进一步提升，促进铁路在此的运输和装备能力得以有效提升，在此就针对国外先进的动车组系统设计来强化相关的设计技术，以而可以使得CRH3动车组在高速的状态下，其列车运行的速度在此得以有效提高，该分散型车辆所用到的标准为切合国际列车常用标准。

1动车组的网络控制系统构成网络控制系统在系统构建中包括多方面内容，主要包括的内容包含主控，记录仪、输入输出、以太网、网管型、人机单元和接口。1.1主处理单元构成分析主处理单元的核心功能是可以对不同的列车进行有效和实时的控制监控，并对其过程中的相关故障加以及时的故障进行诊断与分析，在此主处理单元方面的工作，其中包含了列车中的各类子系统中对于相关信号单元以及其中的车辆总线,在该列车的主处理单元划分上根据其建设功能可以分为两种，一种是舒适主处理单元牵引主处理单元，另一种是牵引主处理单元,前者的主要功能是对其MVB信号线、舒适线以及CAN总线进行连接,后者主要是对MVB的信号线和牵引线进行连接,过程是建立在列车系统上完成的，方便对整体列车进行有效控制、监视和故障诊断。1.2TCN网关该装置主要包含了WTB和MVB-EMD两个接口,两个接口目的是保障WTB和车辆总线实现其过程的MVB信息互换并可实现其线路转换,该开关可有效直接地对车中的各个线路进行有效的综合保障,通过开关作用可以有效的实现其系统列车的网络数据并且加以科学的分配,在TCN中网关可以在TCN和UIC的基础上实现WTB和MVB双向的控制。在对MVB总线进行布局时要格外注意其建设的主要角色，通过该WTB总线的布局可以有效准确的实现系统中各节点的精确配置。1.3远程输入输出模块在此输入输出的核心作用可以有效地准确地表现列车数字量,模拟信号和控制信号输出,而且在这些变量根据通讯协议进行单元进行的交互，功能模块功能的组成,根据需求配置的要求才能够满足车辆的设计需要。1.4监视器(显示屏)在此监视器的端口主要为MVB-EMD,该监控器系统安装WindowsXP系统,通过计算机配置可以有效的实现MVB总线、实时数据传递、系统的状态和系统的故障都可以在实际运行中加以信息的具体显示,方便系统中的相关故障被及时有效的处理。1.5高压控制单元在系统建设之中，对于相应的高压控制单元核心的作用可通过CLT作用来保障系统持续有效工作，实践好在高压线路的科学化管理，对于落实好相关的高压保护并提升系统整体质量具有重要的建设作用，该过程可以有效的直接的实现全程的不平衡保护功能，并且还能方便电流检测。2动车组网络控制系统功能在明确网络控制系统的各项建设要素的基础上，对其进行有效的系统控制成为动车组网络控制系统功能的重要内容。在此对列车的控制结构采用的是神经网络和中枢系统,该方式可以有效地对其系统中的各类分系统进行有效的信息传输并在其功能表现上方便总系统的各环节连接,保障系统的协调，有序，方便后期对于相关子系统状况及时有效的监视和诊断,这样对于全面有效掌握整个系统的布局具有重要指导性作用。2.1通信功能动车组在系统架构过程中的核心内容是实现对其网络中各环节进行及时有效沟通，在此就需要统一标准，所采取的是IEC61375标准系统。通过上述举措可以有效实现列车总线有效实现为不同单元加以明确的信息传递。在此对于整个系统的总线可以分为MVB与CAN两部分,连接牵引设备可以有效地实现对其全流程的及时有效控制,并对出现问题进行及时分析。通过该系统的有序实践可较大程度地改善整个系统的通信功能，并方便其不同过程中的信息交流。2.2控制功能针对网络通信的功能,进行了迁移系统,辅助系统,制动系统以及空调系统的控制。网络控制系统能够对牵引系统的功能控制,并且了解系统的工作情况,对设备进行隔离和恢复,总可以传输指令,并且了解系统的工作情况,为自动系统提供和列车系统一样的指令接口,具备了和辅助变流器充电机负载设备的通信接口,能够做好相关设备的控制。网络控制系统可以针对地面的信号进行自动控制,网络控制系统具备控制效果,司机使用人机界面和手柄的办法激活运行方法。2.3故障诊断功能动车组列车网络控制系统具有比较好的系统诊断效果，能够做好车辆的维修和保养工作，对于重要系统和设备进行诊断，让维护人员了解故障，具有故障数据的存储功能以及提供设备接口和信息传输接口，通过便携式设备进行数据的采集，也能够根据需求把诊断设备的数据提供给地面的基地。2.4人机交互功能在此人机交互的功能提现核心是实现人与机器的有效沟通，方便人们可以及时快速地掌握相关列车的运行流程，通过人机交互的有效改善不仅快速实现对系统的分析判断，并且可有效增加人们对于机器状态的理解，方便人员进行各项故障诊断与状态分析。3动车组网络控制系统拓扑结构动车组在通信网络的建设过程中，因为其中的各项功能有共同性，所以可以在保证功能实现的基础上而进行一定程度地优化，其中拓扑优化就是重要的一步。在优化过程中主要对列车总线(WTB)、车辆总线(MVB和CAN)共计两个层面进行优化处理。在MVB的总线设置上,又可以分为牵引线和舒适线两个部分,在未经优化前各个层次往往是以冗余的MPU管理为基础设置的,该方式主要是对牵引主处理单元中的MPU-LT和MPU-LC各两对进行配置。在此MVB总线可以以第三条MVB总线为信号输出端进行总线连接配置。信号总线也是以主处理单元MPU-LT来实现精准控制的。对于其过程中的动力单元则是建立在TCN网关基础上而实现通讯的。对此以其中每四节车辆组成一个单元，进行MVB网段配置并且设置单个动力单元,上述两个网段可以通过TCN网关上的WTB总线来实现彼此之间的信息交流。在单个的动力单元上设置三条MVB总线,实现牵引、信号、信息的传输三个功能。最后再说CAN总线,主要用在没有特殊需要设备的互连。4动车组网络控制系统主要参数动车组在系统控制上是建立在TCN标准上实现控制的,在此对于列车总线(WTB)和车辆总线(MVB)是以TCN为媒介实现共联的,每个牵引单元和车辆建立节点。WTB和MVB两种总线采取的方式为集中控制,而后根据通讯要求来进行合理化的周期分配。对于WTB总线则可以有效方便车辆通信,这是一种动态编组的总线,可以获得列车编组的位置,MVB负责数据通信,可以连接多功能车辆总线。动车组还使用CAN总线连接性能要求相对较低,的设备,CAN可以支持分布控制和实施控制的主线,有着较好的可靠性并且保证其过程的灵活性,在整个系统配置上要选用支持总线型拓扑结构的配置来实现控制的。4.1传输速率列车网络控制系统用到了满足TCN标准的WTB+MVB两级总线结构,4辆车就是一个牵引单元,针对IEC61375-1标准,传输速率为:牵引单元内部为车辆总线MVB,传输速率为1.5Mbit/s;2个牵引单元使用的列车总线WTB,传输速率是1Mbit/s。4.2系统最大响应时间在整个系统的主处理器单元MPU的设置中，根据系统的响应特性，在此所采取的任务周期为100ms以下;对于单条总线的RIOM到RIOM的响应时间为≤350ms;牵引-舒适总线上该类响应时间为≤450ms;使用TCN网关的对应时间为≤700ms。5网络控制系统的发展方向国内列车网络控制系统的的发展方向比较多元化，在其发展中包括了故障诊断网络控制，显示系统，通讯系统以及广播娱乐系统和视频控制系统。5.1多网融合技术网络融合（Networkconvergence）包括两个层面的融合，第一个层面是数据传输层融合，第二个层面是应用层融合。数据传输层融合是将以前分别基于有线电视同轴电缆上的视频数据和基于PSTN电话网上的语音数据，以及基于IP的信息数据，都整合在同一个网络之中载进行传输，这个物理媒介就是融合网络。它的作用就是统一了在不同网络上传输的多种数据。应用层融合是把以前各种异构网络上的应用全部整合到了同一个IP网络上，从而实现了现在应用上的大统一，这是一种较为高层的融合。统一的TCP/IP协议使各种基于IP的业务都能够相互互通，如电话网络、数据网络、视频网络都可融合在一起。这种融合技术它具有很多的优势，如企业在现有的设施基础之上，通过融合技术然后将数据、语音及多媒体信息建立在统一一个网络平台之上，不仅能提高了企业工作效率，而且还能降低了企业管理的成本。融合技术的飞速发展将使网络再增加更多新的延伸。由于IP在长距离中不是很好，因此，融合技术将很好的解决劳动力不足的问题。人们差不多可以在任意一时间、任何一个地放实现生活和工作的需求，如可以使用仅一条线路使移动用户能具有Internet接入、语音邮件、局域网接入、PBX分机和高速拨号等相关特性。这个技术促进了总线之间的相互交流和通信,有利于不同的网络使用可靠性和稳定性提升,以太网与MVB、CAN、TCN网关等通信是控制技术研究的目标,在列车控制领域中网络控制技术,在这5年的时间里,在美国、德国、日本、韩国、中国、世界知识产权组织及欧洲专利局一共获得了八十九个专利申请。这八十九件专利中的网络架构可以用在数字广播系统,视频监控系统,列车信息系统，多种控制子系统以及通讯系统。5.2车辆冗余优化设计当前列车网络控制系统对于硬件设备,功能以及通讯上出现的冗余问题带来的建设和维护成本增加以及难度上升的现象,做好车辆的优化能够减少设备安装成本,促进可靠性提升,促进列车网络比较经济的运转,能够节约成本,降低很多的浪费。不同国家在车辆优化设计上进行了分析,了解到的这5年的50件专利中关系到的硬件显示器,通信设备,广播设备,处理器,通信系统,数据传输以及拓扑结构。5.3列车自动驾驶技术目前列车网络控制系统一般使用了超速防护系统，列车自动驾驶技术不完善，自动驾驶技术促进了运营效率提高，有利于乘坐的舒适性，能够替代司机驾驶，因此不同的国家在研究一种自动驾驶技术。列车自动驾驶技术关系到车-地通信方式下,列车自动驾驶的计划负责方法控制方法，车载控制系统的模式转换。5.4无线通信新技术一项新技术的崛起，都将会深刻的促进着无线通信技术走向未来。未来的无线通信网络新技术将会慢慢体现出综合化、一体化、宽带化的特征。通过目前的移动通信技术的发展来向未来看，LTE技术它将会逐步变成主导，形成对全球移动网络的无空隙全方位覆盖;而WLAN、WiMAX等宽带接入的技术，会因为不同的技术特点，在它们不同的覆盖范围之中和移动通信网络能有效的互相帮助，帮助移动通信网络更好的覆盖。在将来，宽带化将逐步的变成无线通信技术的改变方向。不一样的接入技术它都将会有不一样的覆盖的范围、接入的速率和技术的特点。根据无线宽带技术的接入技术特点，在不一样覆盖区域内或应用范围之中，各种无线宽带技术和移动通信网络能有效的互相帮助，可以实现短距离内的超高速的无线接入，可解决中距离的比较高速数据的接入。而移动网络通信技术正是在实现完成未来信息个人化之中起决定性的作用,在智能移动的终端上，能实现各种应用正一步一步的成为人们关注的东西。移动智能网技术与技术的组合将更快的推动全世界个人通信的趋势。网络融合已逐渐变成电信业发展的大主导，主要方面体现在:移动和固定网络融合，广播电视网、计算机网与通信网融合,基于传感器和RFID的现实物质网与信息通信网络融合。在将来的NGN概念中提出，固定网络将形成一个IP化、高带宽、具有强QoS保证的信息通信网络平台,而宽带固定无线接入、3G网络、各种各样的无线局域网或城域网的方案，都将会变成大NGN的平台的扩展延伸部分。现有的列车网络控制系统所含有独立的系统非常多元，不同的子系统占到的无线网络结构，导致了之间的无线信号干扰问题，也会对无线网络控制系统的稳定性和传输速率产生影响。通过分析无线通信技术,可以整合不同的通信传输网络促进车载信息平台和地面信息平台结合,车载信息平台是指运行数据,故障数据,历史数据以及通信需要,地面信息平台是指列车基础数据维护数据和检修数据。通过信息交互有利于车辆自动驾驶在线评估,并且紧急状况发生的时候,为指挥中心发挥预警功能,必要的时候能够停车,并且停止车辆通行无线通讯技术要满足列车很大范围内的高速移动中的通信的需求。总结动车组网络控制系统非常的复杂，系统涉及到了很多的方面，这是动车组列车技术中研究的重点工作，对于典型的动车组相关的系列化产品进行了全面而细致的分析，总结归纳出相关动车组网络控制系统的核心要点，并对其详细内容进行简约探讨，有效总结分析了动车组网络控制系统的未来多元性发展方向，分析总结多网融合车辆优化设计方案，