CR200J復興號動力車網絡基本構成淺析

陳志軍 劉清 唐林

摘 ?要：CR200J復興號動車組動力車網絡由三部分構成，既WTB、MVB和以太網，本文較詳細的闡述了以上三個網絡各自的構成情況，并對各網絡系統在車輛運用過程中的具體功能做了簡單介紹，最后是車輛調試過程中常見到的故障進行簡單分析。

關鍵詞：復興號動力車 ?WTB網 ?MVB網 ?以太網 ?LON網通信

前言：

CR200J復興號動力車是一款能常規九節短編組：1Mc+7T+1Tc（可重聯）或十八節長編組：1Mc+18T+1Mc的動力集中型動車組，依現代軌道交通“綠色、智能”的發展理念，CR200J復興號動力集中動車組有多款人性化和智能化設計。該款列車網絡系統在現有的DTECS（分布式列車電子控制系統）系統技術基礎上研制而成，該車具有維護運營成本低、乘車舒適性好等特點。

一、車輛網絡構成簡介

電力機車網絡控制系統，采用分布式列車電子控制系統，簡稱DTECS（Distribute Train Electric Control System）。DTECS 是專為軌道車輛的控制和通信而設計的一套車載計算機系統，主要完成軌道車輛的通信管理、功能控制、故障診斷、信息顯示和事件錄等功能。DTECS 是基于TCN（Train Communication Network）的新一代網絡通信和控制系統。網絡控制系統采用列車級和車輛級控制，列車級網絡采用絞線式列車總線（WTB），車輛級網絡采用車輛編組網以太網（ECN）和多功能列車總線（MVB）。LON網通信是通過LonWorks網絡可以把客車的車門、報警、制動、軸溫等信息送給MVB網絡或以太網網絡，同時將MVB或以太網相關信息傳送給客車。

二、網絡系統基本控制原理

網絡控制系統采用分布式控制技術，即分布采集及執行，中央集中控制與管理的模式。由EGWM、EVCM-N模塊、數字量輸入輸出模塊DXM、數字量輸入模塊DIM、ECN網關節點ECNN、模擬量輸入輸出模塊AXM和智能顯示單元IDU等模塊組成。通過MVB+WTB+以太網這些基礎網絡與傳動控制單元TCU、輔助變流器控制單元ACU、制動控制單元BCU等進行通信，實現列車車輛控制的要求。

三、主要網絡板塊功能分析

1、多功能車輛總線MVB

多功能車輛總線MVB是專為鐵路機車（車輛）內設備互聯而開發的高可靠和強實時的現場總線，其具有如下特點：傳輸波特率為 1.5Mbps，信號采用雙向L型差分曼徹斯特編碼;采用8位的循環冗余校驗（CRC）方式;物理層支持三種傳輸介質，通過本身兩個通道進行冗余，冗余切換過程將在盡量短的時間內進行;通過設置總線重復器，網絡拓撲可為總線型、星型或混合型;數據鏈路層支持三種基本的數據傳輸模式：過程數據、消息數據、監督數據。

2、車輛編組網以太網（ECN）

連接于ECNN的設備可以進行實施以太網通信，ECN網絡具備100Mbps的帶寬，主控單元EGWM具備采用實時以太網通信進行車輛控制的能力。通過車載以太網ECNN能將EDRM模塊記錄的數據下載，供便攜式維護工具分析。

3、絞線式列車總線WTB

絞線式列車總線WTB是專為鐵路機車車輛重聯而開發的高可靠和實時的現場總線，它特別適合需要動態編組的開式列車，具有如下特點：數據傳輸波特率為 1Mbps，信號采用雙向L型差分曼徹斯特編碼，數據幀格式為HDLC;采用16位的循環冗余校驗（CRC）方式;物理層采用變壓器耦合的雙絞屏蔽線，傳輸通道可配置為冗余或非冗余方式，不需中繼器傳輸距離可達860米;網絡拓撲為簡單的總線型結構，方便車輛間布線;具有列車初運行功能，支持列車的動態編組;數據鏈路層支持兩種基本的數據傳輸模式：過程數據、消息數據;WTB通過本身兩個通道進行冗余。

4、LON網車輛通信

動力車通過EVCM-N模塊與LonWorks網絡通訊，車輛可以把客車的車門、報警、制動、軸溫等信息送給動力車或控制車的MVB網絡或以太網網絡，同時將動力車或控制車的MVB或以太網相關信息傳送給客車。

四、CR200J復興號動力車網絡特征

系統各局部強大的冗余功能

列車總線用于車輛聯接，用于列車級的通信控制、過程控制;車輛總線（MVB）用于聯接車輛內的設備通信控制和過程控制。WTB和MVB可以通過網關進行數據的相互轉發。

每一節動力車有兩個EGWM將通過競爭機制確定一個為MVB網絡主設備，MVB主設備將管理整個MVB網絡的通信，另一個EGWM作為從設備監視主設備的狀態，在主設備故障時可以立即接管MVB的總線管理權。

列車總線WTB和車輛總線MVB分別采用A、B雙通道，A、B通道互為冗余，當A通道故障時，自動切換到B通道，當B通道故障時，自動切換到A通道，切換過程中，控制功能不受到任何影響。

機箱內插件配置也可互為冗余。當其中一個機箱的某個插件因背板通信或本身器件故障等原因導致無法與機箱的主控單元進行有效數據交換時，則自動切換信任另外一個機箱的對應插件，確保機箱插件故障不影響IO信號采集。

五、車輛網絡相關故障分析

故障現象描述：動車組T1車A線網絡故障，動車組微機屏故障欄提示A線故障，網絡界面相應的A線網絡顯示紅色。

根據機車網絡故障排查經驗，先排除軟件問題引起的故障，在微機屏上檢查各設備的軟件版本;再排查硬件問題引起的故障，查看各設備模塊的工作狀態，以及模塊上的插關是否連接正常。最后檢查網絡線路故障，在車輛網絡故障中因線路問題引起的故障占80%以上.因動車組的MVB網絡結構不同于HXD1系列的車型，其終端電阻在接線的MVB插頭內首尾終端電阻120Ω并聯的等效電阻為60Ω，把本節車的MVB插頭從設備上甩開，檢測終端電阻值，發現A線網絡首尾終端等效電阻值為120Ω.這種現象由終端電阻或線路連接不良引起，最后采取分段排查，找到了故障點，因線接觸不良形成接觸電阻，造成本次故障。

網絡問題的處理，總結出來的處理流程是：a、確認刷新的程序版本是否正確，查看網絡中具體故障位置，有沒有模塊報紅，對應的模塊是否故障，對于GWM、ERM模塊，可以查看其BE紅燈是否亮，如亮，可以再次更新模塊的程序試試，不行更換模塊進行測試;b、如無模塊報紅，可以先將GWM模塊外部不影響網絡組織的如TCU、BCU、EDCU、A/C等負載的網絡插頭甩開，對比故障現象是否變化，排除車上設備對線路的干擾;c、設備排查完后，我們需要檢查網絡終端電阻值是否正確，網絡插頭接線是否牢靠，插芯接線是否有正常，這些都需要依次排查。

通過以上方法，一般來說都能快速準確的找到故障所在點，此方法是依照先易后難，逐步排查的原理進行的，能有效的解決我們常見的網絡問題。

結束語：

網絡是我們的機車的靈魂，好比我們身體上的神經，控制著車的每個環節，隨著我國新一代電力機車的發展，從車輛設計到用戶使用需求上越來越要求產品的多樣化。網絡控制也會要求越來越高，我相信堅持做好產品工藝的精細化、標準化，我們的車輛定能更好的運行在軌道上

參考文獻

[1]陳宇鵬、李順.《HXD1D型客運機車電氣原理圖》.南車株機公司.2013

[2]張曙光.《HXD1型電力機車》.中國鐵道出版社.2009

作者簡介：

陳志軍，1986年，性別：男，民族：漢，藉貫：湖南省益陽市，職位：電力機車試驗員，技師，研究方向軌道交通制造方向。

劉清，1987年，性別：男，民族：漢，藉貫：湖南省衡陽市，職位：電力機車試驗員，高級技師，中車資深技能專家，研究方向軌道交通制造方向。

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