(中车唐山机车车辆有限公司 河北唐山 064000)
摘要：高速列车为保证旅客乘车的安全与舒适，需对车辆的各种设备进行可靠地控制、监测和诊断而列车网络系统是一种面向控制、连接车载设备的数据通信系统，是分布式列车控制系统的核心，其集列车控制系统、故障检测与诊断系统以及旅客信息服务系统于一体，通过网络实现列车各个系统之间的信息交换，最终达到对车载设备的集散式监视、控制和管理目的。本文着重介绍了列车网络系统的结构组成、工作原理以及典型故障的分析和处理方法。
关键词：动车组 列车总线(WTB) 车辆总线（MVB) 通信 以太网
一、系统概述
列车网络控制系统用于动车组的列车级和车辆级的网络数据传输，并能够实现整车的逻辑控制、故障诊断和状态显示，提供调试和维护帮助。
1.网络控制系统采用两级总线
列车总线为WTB总线，车辆总线为MVB总线，列车级和车辆级数据转换采用WTB/MVB 网关。WTB总线物理上采用两根互为冗余的双绞线，传输速率为1Mbit/s，两个牵引单元之间通过WTB总线和冗余的网关连接，通过网关与本单元的MVB总线相连进行数据交换。MVB总线的传输介质为EMD，物理层上采用两对冗余的双绞线总线结构，MVB总线的传输速率为1.5Mbit/s
二、列车的通讯与控制
1.中央控制单元
中央控制单元主要由网关、CPU处理板卡、IOM管理板卡、MVB通讯板卡、数字输入输出板卡、电源板卡、冷却风扇、机箱等组成。同时扩展可实现网侧电流、变压器差分电流、网压、蓄电池电压等模拟量采集功能。可实现WTB/MVB/ETH的通讯功能。中央控制单元在通用CPCI总线的技术上加入本控制单元特有的信号，实现了扩展性的CPCI总线技术；除此之外，在背板上还包含数字和模拟信号；具有MVB、以太网接口。
2.高压控制单元
本高压控制单元主要由CPU处理板卡、IOM管理板卡、MVB通讯板卡、数字输入输出模块、模拟量输入输出板卡、电源板卡、冷却风扇、机箱等组成；主要实现高压系统数字量输入输出监视与控制、网侧电流、网压、变压器差分电流、变压器油流出入温度、蓄电池电压等模拟量采集功能。本高压控制单元可实现MVB、ETH的通讯功能。
3.输入输出模块
输入输出模块（IOM）是一种用于采集车辆数字量输入信号，同时具有数字量输出信号功能的装置，大量地用于轨道交通运输车辆。
本输入输出模块主要由CPU板卡、MVB通讯板卡、DC110V数字量输入板卡、DC24V数字量输入板卡、DC110V数字量输出板卡、电源板卡、机箱等组成；具有MVB、ETH接口，可实现MVB、ETH的通讯功能。
4.以太网关/交换机
TKD586A/B型以太网网关、交换机包括TKD568A型以太网网关和TKD568B型以太网交换机两种设备。以太网技术在列车网络中主要是与现有的MVB总线相结合的模式。
三、典型故障及处理方法
典型故障一：CCU无法进行主从转换问题。
故障分析：每辆头车的司机室内，即，每个牵引单元，有两个中央控制装置（CCU）。其中一个CCU在主控CCU方式下工作，另一个在从控CCU方式。在主导司机室的主CCU叫做主导主控CCU。除了主CCU的工作外，它还进行整个车组更高等级的控制。邻近牵引单元的主控CCU被称为引导主控CCU。
故障处理方法：
（1）首先可简单查找是否硬线接线故障。对照着电路图，检查两个CCU的电源输入是否正常、CCU上的电源模块指示灯是否正常。
（2）接线没问题的情况下，确定网关卡的软件是否正确。要注意CCU1和CCU2两个网关卡的七段显示是否正确，从而确定上传软件版本的正确性。还可以通过超级终端电脑软件对其软件版本进行检查，为了保险起见可双向验证。
（3）以上两步没有问题则查找是否CCU的板卡故障。判断是否为板卡故障主要手段就是使用功能正常的板卡与有问题的设备单元替换，为了准确判断到底哪块板卡损坏需要一块一块板卡地替换验证。
继动车组产量的提升，板卡故障也成为试验过程中产生问题的主要原因。可以快速掌握判断板卡故障，作为一个基本的依据。
典型故障二：MVB 无法正常显示设备地址
故障分析：以头车为例的MVB网络中，分为两个小网，24-T21连接的是一个网络，24-T22连接的是另一个网络，每个网络中的各个设备串联在一起，当某个设备的任何网络连接线或插针发生问题，都会出现数据过滤评估不通过的情况，正是串联在一起，可以更好更快地查找问题，及时解决故障。
故障处理方法：
（1）首先，查看MVB的Line A和Line B是否状态相同，如相同说明可能不是设备损坏，而是MVB线路上存在MVB断路的可能。
（2）然后，查找MVB的通讯故障。首先，查找终端电阻是否按照电路图的位置都存在。然后按照电路图一个设备一个设备的查找：缩小故障查找范围的关键要先确定故障存在于哪个网络中，以8车为例使用MBA分析仪连接到24-A07的MVB出口上，软件中显示各个设备的地址正常。判定故障存在于24-T21连接的网络中，在这小网络中将MBA分析仪逐一对设备地址连接排除的方法更快速有效。
四、总结
综上我们了解到列车各控制装置间的通信通过由列车总线 WTB（绞线式列车总线）和车辆总线 MVB（多功能车辆总线）组成的双级通信网络予以实现，列车组中的牵引单元通过列车总线 WTB 互相连接具有通信速率高、实时性好等特点。本文通过对中国标准动车组通信网络结构组成进行了分析，并通过在实际工作中遇见的典型故障进行了总结分析提炼了解决故障的快速思路和方法，确保了标准动车组的调试工作质量，为旅客的旅途舒适安全保驾护航。
参考文献：
1.朱俊，李芳，王丽芳.MVB总线网络动态性能的研究.机车电传动.2013年第一期：35-38
2.刘博，金杰，陈佳凯.用工业以太网描述和替代MVB网络.工业控制计算机.2014年第27卷第5期：6-9