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摘要：随着中国高速铁路的快速发展，高速动车组网络控制技术有了巨大的突破。虽然传统的控制系统已在工业上得到了广泛地应用，但其发展空间已达到极限，故迫切需要一种数据传输可靠且能实时地进行控制的网络系统。列车通信网络（TrainCommunicationNet，TCN）应运而生，1999年国际电工委员会通过的标准成为动车组控制网络系统设计的主流。为实现精准且实时地控制，TCN网络利用过程数据来进行周期性地更新。对于非紧迫的且数据量过大的数据，TCN网络使用消息数据来进行数据的有效传输。相比于传统工业控制系统，高速动车组网络控制系统对传输数据实时性要求极高，但高速动车组通信网络控制端口和变量非常多且各端口的长度和特征周期也各异，故数据在传输过程中不可避免地产生网络时延现象，这极大影响了高速动车组网络控制系统的安全性。
关键词：动车组；网络控制系统；故障诊断
引言
随着城市轨道交通线网不断扩张，城市居民出行对地铁的依赖程度日益加深，列车运行的安全、准点、舒适等要求也愈来愈高，而网络控制系统作为城市动车的“指挥控制中心”，发挥着至关重要的作用。本文主要分析研究CRH3动车组的网络控制系统以及故障诊断系统可以对其产生更深入的了解，研究其出现故障的类型、原因以及相应的解决措施可以有效提升动车组的安全性，确保动车组平稳运行。
1网络控制系统发展现状
网络控制系统作为列车的“指挥控制中心”，通过对列车运行数据及其他子系统设备动作的相关信息进行集中管理，可以保障列车的安全高速运行，并通过人机界面与司机、检修人员交互信息，从而提高列车运行舒适度与检修维护的效率、质量。相对于不同类型的车辆，网络控制系统需要传输的信息与实现的功能有所区别。例如对于铁路电力机车而言，它的牵引、制动及速度控制等指令都是通过网络系统来传输的，同时它的关键部件的工作状态也要通过网络系统传到人机界面，从而实现对列车的运行监视与故障诊断；对于动车组而言，网络系统不仅控制多个车辆中的牵引、制动系统协调工作，同时控制车门、空调、乘客信息等系统同步工作，所有子系统的运行状态全部传输到网络系统中实现运行监视与故障诊断，网络系统可根据各子系统的运行状态，在确保车辆运行安全与乘坐舒适的情况下切换多种模式；对于城轨列车而言，与动车组相近，网络系统不仅协调多个牵引与制动单元统一工作，同时还监视其他子系统的工作状态，并根据车辆实时故障情况，可切换成紧急牵引模式，最大程度保障乘客人身安全。
2CRH3动车组概况
CRH系列动车组包含多种类型，我国统一将其命名为和谐号，其中CRH3动车组是由德国西门子公司和中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司联合设计生产的高速动车组，下面主要对CRH3动车组的编组形式以及网络控制系统构成进行介绍。
2.1编组形式
CRH3动车组与所有CRH动车组一样，采用的都是8辆车编组的形式，但是在网络结构上与其他CRH型号动车组有所不同。CRH3动车组的动力单元有2个，第一个由头车、变压器车、中间车以及餐车构成；第二个由头车、变压器车、中间车以及一等车构成。不同动力单元之间主要以列车总线实现通讯连接。
2.2网络控制系统
CRH3动车组通信网络由WTB（列车总线）与MVB（多功能车辆总线）构成，属于2级通信网络，二者的数据传输速率略有差异，WTB为1.0Mbit/s，MVB为1.5Mbit/s，其完全符合《铁路电气设备-列车总线-第1部分：列车通信网络》中的相关要求。CRH3动车组网络控制系统的基本构成为：中央控制单元、智能终端、司机显示屏、牵引控制装置、MVB中继器、网关、制动控制装置、空调控制装置、辅助变流器装置、旅客信息系统、车门控制装置以及充电机控制装置。
下面主要对其中关键性的装置进行介绍：
2.2.1智能终端
智能终端的主要作用是利用多个数字通道以及输入模块控制车辆出、进的通信接口、素模拟和数字信号处理接口。
2.2.2中央控制单元
中央控制单元是整个网络控制系统的核心，其通过WTB接收相应的信息或者命令，然后向WTB发出反馈信息，以此实现对主断路器、受电弓、牵引控制装置、空调系统、车门控制系统照明系统等多个系统装置的控制。
2.2.3 MVB输出输入模块
此模块具有固定的输入以及输出通道，主要是用来接收驾驶室的信号，包括按钮、指示器、断路器、开关、主控制器、编码插头等信号。
3动车组网络控制系统故障诊断
3.1模拟故障
模拟故障的作用主要包含两方面，其一是通过模拟故障可以判断出故障是由哪些因素所导致的，是设备因素还是控制系统的原因；其二是可以实现故障数据的跟踪，利用模拟故障可以触发故障记录，同时实现与控制系统的联系，从而辅助控制系统来获取相应的数据信息。此外，利用模拟故障进行故障诊断时，需要借助其他工具进行辅助，可以节省大量的时间，并且这种方式也不会对系统造成二次破坏，不会产生其他不良影响。
3.2故障检测方法
故障检测系统不仅可以实现车载设备故障检测，并且也能实现网络系统装置的故障检测，检测完成后结果直接存储在RAM当中，可以有效保证数据的安全性和可靠性。系统在进行故障检测时，会针对不同的设备采取针对性的处理方式，这主要是由于同一种故障可能会出现在不同的设备当中，系统在进行检测时会根据设备类型将故障编号标记，避免记录检测结果时出现误差，影响后续工作开展。这种检测方法可以有效提高故障检测效率，对于保障动车组的安全稳定运行具有重要作用。
3.3故障显示
故障诊断系统在进行故障诊断时需要显示装置辅助，在检测完成之后通过显示装置可以显示出相关的信息，显示装置会根据故障的特点将其分为运行、出库和乘务员三种，以便工作人员进行区分。此外，根据故障属性的差异，可以将故障分为固定式故障和非单一式故障两种，固定式故障主要指的就是上述三种类型的故障，而非单一式故障指的是两种或者两种以上的故障组合。准确的故障显示对于后续故障处理具有极大的帮助，可以促进故障修复效率的提升。
3.4故障记录
故障诊断系统记录故障主要采用的是分步式记录方法，为了便于识别，系统会根据故障的属性将其分为PL（绘图跟踪）与PR（打印记录）两种类型，PL故障记录主要是记录故障发生前后的环境变量，前后的时间差一般在10秒左右；PR故障记录主要是记录故障发生时造成的环境影响。PR故障记录所涵盖的范围相对较广，最多可显示100条信息，当超出这个范围后只会显示最新信息，以保证信息的实效性。PL故障记录会分为四组，各组容量固定，新的信息会覆盖原有信息，以保证信息的时效性。
结语
综上所述，动车组网络控制系统及其故障诊断涉及到了列车行驶过程中的方方面面，也是各国在未来对于高速铁路研发过程中的重点项目。动车组的安全性和可靠性需要故障诊断系统进行维护和保障，而网络控制系统不仅限于对故障进行诊断，还会在降低列车安全风险的同时，全面提升动车组的综合性能，保障设备的完整和有效性的同时，使乘客也处于舒适的环境当中。
参考文献：
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