城际动车组网络系统研究

1系统冗余

双流制城际动车组网络控制系统在设计过程中充分考虑了系统冗余性，除了以上网络多总线、多传输通道冗余外，为了提高系统的可靠性，还在系统主控制设备、列车网关、信号检测等多方面进行了冗余设计。每列车配置2个VCMe（控制）模块。2个VCMe模块之间互为冗余热备份，正常情况下通过冗余管理机制选择其中的一个作为MVB总线主，控制和管理MVB总线；另外一个作为MVB备用主，处于热备份状态。当总线主故障或受到干扰时，MVB总线备用主可以自动实现无缝切换。每辆头车配置一个GWMe模块，该模块通过WTB、MVB总线接收和发送控制数据和状态数据，进行WTB总线和MVB总线之间的协议转换。列车内WTB数据传输实现MVB和WTB数据的冗余传输。WTB列车总线、MVB车辆总线通信线路均采用双通道（A/B线）冗余设计，当某一路通信线路出现故障时，系统可以自动切换到另一路通信线路。对于重要的输入指令，均采用独立输入模块进行独立采集，并采用冗余、安全导向机制对信号进行判断，保证信号传输正确、可靠安全。同时TCMS从IO单元采集硬线指令、从MVB总线上采集牵引制动单元反馈的硬线指令，进行冗余判断，保证信号的正确性并进行故障诊断。

2城际动车组网络系统特点及趋势

适应现代列车发展需要，列车在大规模运营的安全管理、高效率运用的能力保持、面向大众的个性化服务3个方面面临重大挑战。近年来，列车网络系统作为列车的核心系统，除传统的列车控制之外，依托车地宽带通信技术、线路动态数据获取技术、人机交互技术等技术为支撑，深入结合互联网技术、现代检测技术、数据传输与处理技术等关键技术，以全信息化列车状态感知和动态数字化运行环境为基础，以信息智能处理与交互为支撑，实现列车的安全可靠运行和全生命周期能力保持与优化，全面提升服务品质，实现列车的智能化运行及运用。智能化结构概念参见图3。

2.1以太网

双流制城际列车网络系统采用TCN总线加以太网总线的架构，TCN总线成熟可靠，满足列车控制的基本需求，但是由于其传输速率较低，带宽较窄，不适应日益发展的大数据、多信息的需求。近年来，以太网（ETB、ECN[2]）总线正在逐渐克服实时性、抗干扰等方面的劣势，以其高带宽、大容量的数据传输，正逐步应用到列车的网络控制领域，既能实现牵引、制动等控制数据的传输，又能实现多点、高密度的数据在线监控，同时作为沟通各个控制/诊断单元、媒体服务与信息化设备的信息通道，实现互相联网通信和信息交互，从而达到统一控制和资源共享的目的。

2.2车地无线

如图4、图5所示，双流制城际列车具备车地无线通信功能，实现了列车运行状态数据和故障信息的实时远程监控[6]。车载无线数据传输装置多渠道采集动车组数据，通过无线通信网络实现车载信息落地，地面应用管理系统充分展示和挖掘落地数据，从而实现对列车运行状态的监测和检修维护便利。2.3大数据处理在现代列车中，数据是有关控制系统实现相关功能的基础，城际动车组基于全信息化感知能力和地面海量数据处理能力，实现列车及运行环境的远程可视化管理、事故主动防御、智能维修等综合应用；实现实时故障诊断与安全预警和高效处置节能优化操纵、重要部件寿命预测，实现智能决策与评判。数据处理结构参见图6。

2.4远程监控与诊断

双流制城际动车组实现了较高水平的故障诊断功能，采用2个8G容量EDRM存储相关记录，互为冗余，记录故障代码、车辆代码、所属系统、故障名称、相关联的环境数据等；采用以太网进行本地下载；采用WTD进行远程无线传输。监控诊断参见图7、图8。

2.5旅客服务

依托现代无线网络技术、车地无线宽带技术等，实现智能化的旅客服务。旅客通过具备WLAN功能的笔记本电脑、手机等终端实现上网，访问互联网业务，进行信息获取、娱乐或者移动办公等操作[7]，旅客服务概念图如图9。另外可以开发相应的终端服务程序，在车内设置服务器，实现车内局域网，提供车内或车地联合服务，例如视屏点播、到站提醒、车内自主服务、到站叫车等服务。目前旅客服务技术条件已经具备，相关的软硬件正在逐步开发，不远的将来即可为用户提供完善的服务。

3结语

南车青岛四方机车车辆股份有限公司将在既有产品技术基础上，充分利用智能网络、传感网、物联网、云计算等技术，加快智能决策与评判技术、面向服务构架技术、远程监测与诊断技术、自动控制、安全预警等技术的研究应用，实现列车的智能化，提高列车的安全性、舒适性，满足国民日益增长的需求。

作者：吴冬华 刘泰 王延翠 单位：南车青岛四方机车车辆股份有限公司