试论高速动车组中控制网络总线的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 试论高速动车组中控制网络总线的 应用 【摘 要】网络控制总线是高速 动车组的中枢神经系统，在动车的控制、 监视及保护等方面中起着至关重要的作 用。本文将简述 CRH 高速动车组中 网络控制系统中各类通信总线的特点， 着重介绍 CAN、ARCNET、TCN 等几 种现场总线在高速动车组中控制网络的 实际应用情况，强调在实际应用的过程 中一定要根据动车组控制网络的具体要 求和各种网络总线的特点做出最优选择。 中国论文网 /8/view-12934797.htm 【关键词】CRH 高速动车组 网 络总线 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 近年来我国高速动车组迅猛发展， 网络总线作为一种工业数据总线油然而 生。因不同型号的高速动车组各有差异 故采用不同的网络控制总线。高速动车 组控制网络是应用在列车环境下的特殊 的计算机系统网络，通用的网络总线均 可有合适的应用。 1 高速动车组控制网络 动车组控制网络通过对动车运行 和关键车载设备等相关信息的集中管理， 与地面实时通信，而实现整个列车的安 全运行。 1.1 动车控制网络具有以下功能 （1）冗余功能：主要包括 WTB、MVB 总线的冗余和重要的网络 设备的冗余及管理器的冗余。 （2）诊断和控制功能：实现全 列车的实时制动、门、轴温和空调等监 视和控制。 （3）人机交互的功能：实时观 测动车的运行状态，以保证动车的安全 运行。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 1.2 技术特点 开放式控制系统、分层控制系统、 实时控制系统。 2 CAN 总线 CAN 是一种串行数据通讯协议， 也是目前国际上应用最广泛的现场总线 之一。 2.1 技术特点 CAN 是一种通信介质采用双绞 线，协议采用短帧结构的多主方式串行 的通信总线，其系统的实时性较高。此 外能对信息进行优先权的分级，使各节 点间的通信信息更实时、可靠。 2.2 CAN 总线的应用 基于 CAN 总线的可靠性与实时 性强的特点，结合列车通信的特定环境， 在高速动车组上 CAN 总线上通常有 2 种应用：一是用于高速动车组通信网络 的车辆和列车总线上；二是用于动车的 车载监控系统上。但是 CAN 总线传输 长报文大数据的能力较低，需将长帧分 解成若干短帧之后才能够发送，并且总 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 线负荷过大时也会引起仲裁延搁。 CRH5 动车组采用了 CAN 总线，主要 传输车辆级的轴温检测、厕所单元及充 电器的信息。 3 ARCNET 总线 ARCNET 总线是基于令牌传递协 议的一种现场总线。 3.1 技术特点 以光纤、双绞线及同轴电缆为传 输介质，采用星型、总线型等拓扑结构， 对介质进行访问控制。其效率高，节点 进退网操作较简单，总线利用率也较高， 但是其实时响应性却较差。 3.2 ARCNET 总线应用 ARCNET 总线主要应用于 CRH2 动车组，是对等性网络，支持网络的自 动重新构建，对网络变化的适应力很强。 并且活动节点的个数越多、数据包节点 的个数越多以及数据长度越长的则其传 输的速率越慢。CRH2 是列车和车辆的 两级网络结构，包括两种类型，其一传 导介质为光纤，采用 ARCNET 双重网 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 环结构，主要传输列车信息；其二传输 介质为双绞线，主要是列车的自我诊断。 4 WTB 和 MVB 总线 IEC 将铁路数据通信 TCN 定义 为 WTB 和 MBV 等总线。 4.1 WTB 总线 4.1.1 技术特点 以屏蔽双绞线为通信介质，能够 自动编号顺序连续的节点，并且全部的 节点都能够识别列车的右侧和左侧。 4.1.2 WTB 总线的应用 WTB 的主要功能是初始运行， 通信速率较高，因而其最适宜用于编组 经常变化的动车总线。例如，在国内 “熊猫”、 “先锋”、 “中原之星” 等动车组都 应用了 WTB 总线。CRH3 动车组中将 GW 连接到 WTB 总线上传输信息。 4.2 MVB 总线 4.2.1 技术特点 以曼彻斯特为编码方式，以 MAU 为通信介质，支持多种主帧发送 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 的方式。并且具有将过程、消息和监视 的数据链路层的通信功能。 4.2.2 MVB 总线的应用 MVB 是快速优化控制过程的总 线，其响应速度最佳。既可在固定编组 的列车中单独使用，又可以和 WTB 总 线在车辆总线中一起使用。我国高速动 车组大多数是固定编组，从网络控制系 统结构的复杂性以及发展趋势来分析， 动车组总线采用 MVB 总线较多。 CRH1 动车组中采用了 MVB 通信总线， 其网络控制系统由 3 个 MVB 总线段组 成，此外还设有独立的 MVB 总线，主 要用于动车的牵引控制。CRH3 动车组 的网络控制系统是由两个牵引控制单元 组成的，各自应用了 MVB 总线，用于 传输信息。CRH5 也是由对称的两个牵 引控制单元组成的，包括三类 MVB 总 线，分别起信号输出、传出控制信号和 传输乘客需求的信息。 5 结语 高速动车组网络控制系统在动车 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 安全运行上起着举足轻重的作用， CAN，ARCNET，WTB，MVB 等总线 技术都在动车控制网络中找到了它们最 科学的应用场合，发挥着各自的优势。 CAN 总线的传输速率较高，通信的灵 活性也较强，但是也容易受到输送能力 和输送距离的限制因而只适用于动车控 制系统的底层设备网及以车厢为单元的 车辆网，而列车总线则不适用。 ARCNET 总线的网络线路数量比较少同 时数据类型也较单一，导致其可靠性不 高，只能传输高速动车组中的小批量数 据。MVB 总线是专门的动