以太網在CR400AF型動車組檢修方面的應用

李建新

摘 要：本文針對CR400AF型動車組網絡系統中的以太網進行概述，重點突出以太網在標準動車組故障時的應用及對車載設備的軟件升級和維護，從而突出以太網給故障處理等檢修作業帶來的高效便捷。

關鍵詞：網絡控制系統；以太網；拓撲；網關模塊

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.064

1 關于CR400AF型動車組以太網簡介

首先我們介紹一下CR400AF型動車組網絡控制系統（以下簡稱TCMS），TCMS作為列車中樞神經系統，通過貫穿列車的總線進行信息傳輸，對車輛運行和車載設備動作的相關信息進行集中管理，實現車輛邏輯控制、狀態監視、故障診斷及測試功能，從而保證列車安全可靠的運行，為司機和乘務員的操作提供有效指導，為設備的維護保養和乘客的服務提供支持。

其中網絡拓撲TCMS采用TCN+以太網（環形）拓撲架構，TCN為兩級總線式拓撲結構，分為列車級總線WTB總線和車輛級，同樣的以太網也分為列車級和車輛級。列車級以太網（ETB總線），采用100BASE-TX，全雙工模式，ETB總線傳輸速率為100Mbit/s。以太網總線主要用于TCMS程序上載，TCMS和CI在線監測等功能，對應每個網絡單元設置一臺以太網交換機（1/8車各設置兩臺以太網交換機，其中一臺供重聯用），用于以太網通信。車輛級ETB通信在8輛動車組的情況：

1號車車輛級ETB通信包括2個分支--分支1，以太網交換機1（ETBN）以太網交換機1接口設備包括：充電機控制單元1、無線傳輸裝置WTD、網絡顯示器2、主門控器（2位車門）；同時以太網交換機1與以太網交換機2進行通信，并預留聯掛用以太網接口；分支2，以太網交換機2（ECNN）以太網交換機2接口設備包括：充電機控制單元2、制動控制裝置2、制動控制裝置1、網絡顯示器1、空調控制器、轉向架失穩檢測裝置、軸溫檢測主機、煙火報警主機、車輛控制模塊1、車輛控制模塊2、網關模塊1、網關模塊2；同時以太網交換機2與以太網交換機1進行通信，并通過車輛網絡過橋連接器進行全列貫穿；所有的以太網交換機均由103A/100A 供電。8號車車輛級 ETB 通信同1號車車輛級ETB通信原理。

2號車車輛級ETB通信以太網交換機（ECNN）接口設備包括：牽引變流器、制動控制裝置2、制動控制裝置1、無線轉換模塊EWLT、空調控制器、轉向架失穩檢測裝置、軸溫檢測主機、煙火報警主機、主門控器（4位車門）；以太網交換機、無線轉換模塊由103A/100A供電。7號車車輛級ETB通信同2號車車輛級ETB通信原理。

3號車車輛級 ETB 通信以太網交換機（ECNN）接口設備包括：電能監控處理單元、主門控器（4位車門）、制動控制裝置2、制動控制裝置1、受電弓控制器（預留）、空調控制器、轉向架失穩檢測裝置、軸溫檢測主機、煙火報警主機；以太網交換機、電能監控處理單元由 103A/100A 供電，以太網通過車輛網絡過橋連接器進行全列貫穿。6號車車輛級ETB通信同3號車車輛級ETB通信原理。

4號車車輛級 ETB 通信以太網交換機（ECNN）接口設備包括：牽引變流器、主門控器（2位車門）、制動控制裝置2、制動控制裝置1、事件記錄器EDRM、空調控制器、轉向架失穩檢測裝置、軸溫檢測主機、煙火報警主機；以太網交換機由 103A/100A 供電，以太網通過車輛網絡過橋連接器進行全列貫穿。

5號車車輛級ETB通信以太網交換機（ECNN） 接口設備包括：牽引變流器、主門控器（4位車門）、制動控制裝置2、制動控制裝置1、事件記錄器EDRM、空調控制器、轉向架失穩檢測裝置、軸溫檢測主機、煙火報警主機、電能監控顯示單元EEMS、網絡顯示器 3、旅客信息系統主機；以太網交換機、電能監控顯示單元由103A/100A供電，以太網通過車輛網絡過橋連接器進行全列貫穿。

總之，每節車輛均設置以太網交換機，采用環形拓撲結構，通過以太網交換機與CCU、HMI、WTD等設備相連進行數據交換。ETB總線用以傳輸故障診斷、事件記錄、顯示等數據，同時作為維護網絡，對連接至以以太網的車載子系統實現軟件上載和數據下載。

2 以太網對故障排查及車載設備軟件的升級、維護

2.1 CR400AF型動車組以太網用于對故障項點的排查

以太網通過一輛車一輛車貫通起來的形式，將整列動車組組成一個局域網。對牽引（含輔助）系統、制動系統、車門系統、充電機、空調系統、軸溫、高壓系統、BIDS、煙火報警系統及PIS進行時刻監控，實現各種指令、狀態及故障信息的實時收集、交流及儲備。

現在我們結合故障示例，來突出以太網用于故障預防及處理的巨大優勢。當列車報出充電機1通訊故障時，由于充電機通過以太網接口與上位機進行通信，可以下載故障數據，通過故障數據，直接分析故障時刻，充電機工況及具體哪個部件沒有信號傳輸，通過信號數據的缺失與異常，可以排查故障項點；如果充電機于TCMS通信正常，則充電機宿端口有數據傳輸，這樣就能排除網絡故障，從而推斷出是MVB通信板卡故障或者是連接器松動，大大的縮減的檢修人員故障排查過程，縮小故障查找范圍，使得故障處理更加的高效快捷。

2.2 CR400AF型動車組以太網對車載設備的維護

當動車組轉向架失穩、軸溫、空調、制動控制等等設備出現批量性故障或者設定參數不適合工況時，我們可以通過對以太網進行升級，優化相應的報警或者控制邏輯，從而使得車載設備能夠更好的適應工作環境，避免一些誤動作造成的設備本身損壞。

以太網升級操作簡單方便，使用專用電腦通過數據線連接在PC機的以太網口，選擇相應軟件，點擊更新，軟件更新完成后，根據工具鏈軟件的提示，對被更新軟件的模塊進行重啟。以太網的使用，使得車載設備升級變得更加方便，可以隨時根據實際情況，對車載設備進行維護。

3 總結

本論文通過對于CR400AF型動車組以太網系統進行介紹，通過工作機理、邏輯控制理論及實際應用情況，突出了以太網應用于故障處理方面的巨大價值，大大的降低了檢修人員的工作壓力，同時，也講解了通過以太網升級車載設備軟件，優化車載設備使用，更適宜于工作環境。

參考文獻：

[1]陽憲惠.工業數據通信與控制網絡[M].北京：清華大學出版社，2003.endprint