動(dòng)車(chē)組列車(chē)的車(chē)載數據通信網(wǎng)絡(luò )方案

隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)需求的變化，鐵路機車(chē)車(chē)輛工業(yè)對列車(chē)微機控制系統中的車(chē)載數據通信網(wǎng)絡(luò )提出了新的要求，期望建立一個(gè)在機車(chē)車(chē)輛內部及列車(chē)和地面控制系統之間交換控制命令、狀態(tài)、故障診斷信息以及旅客信息等的數據通信網(wǎng)絡(luò )。為此，國際電工委員會(huì )制定了IEC61375—1:1999《列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )》，它包括2種總線(xiàn)，即列車(chē)總線(xiàn)WTB和多功能車(chē)輛總線(xiàn)MVB,分別用來(lái)連接列車(chē)的各個(gè)車(chē)廂和車(chē)廂內的電氣設備。本文結合“北亞”號內燃動(dòng)車(chē)組，研究基于TCN技術(shù)的內燃動(dòng)車(chē)組列車(chē)通訊網(wǎng)絡(luò )。

　　“北亞”號內燃動(dòng)車(chē)組是一種自帶動(dòng)力、具有載客功能、成組運行的軌道交通工具，動(dòng)車(chē)組設頭尾2輛動(dòng)車(chē)，中間由幾節拖車(chē)組成。司機在頭車(chē)操縱，尾車(chē)不配司機。頭尾2輛車(chē)控制系統完全相同，并相互聯(lián)鎖，尾車(chē)控制系統通過(guò)列車(chē)通訊網(wǎng)絡(luò )接收頭車(chē)操縱指令，頭尾2輛車(chē)同步工作，頭車(chē)的監控信息在頭車(chē)直接顯示，尾車(chē)的監控信息可以通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò )在頭車(chē)司機臺顯示，司機在頭車(chē)上可以操縱2臺動(dòng)車(chē)的各個(gè)工況。該列車(chē)通訊網(wǎng)絡(luò )可完成頭尾2輛動(dòng)車(chē)的重聯(lián)控制、監測并實(shí)施安全保護。

　　1　動(dòng)車(chē)組列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )拓撲結構

　　“北亞”號內燃動(dòng)車(chē)組采用列車(chē)控制與通訊網(wǎng)絡(luò )系統對整列車(chē)進(jìn)行控制，網(wǎng)絡(luò )拓撲結構如圖1所示。按照TCN標準，列車(chē)通訊網(wǎng)絡(luò )分為2級，第1級為絞線(xiàn)式列車(chē)總線(xiàn)WTB,實(shí)現車(chē)輛間的數據通信；第2級為多功能車(chē)輛總線(xiàn)MVB,主要實(shí)現同一車(chē)輛內各個(gè)功能控制單元之間的數據通信。

　　每臺動(dòng)車(chē)由1個(gè)微機控制裝置和1個(gè)智能顯示單元組成。在頭尾2輛動(dòng)車(chē)上各裝有1臺控制機箱，每臺機箱中裝有數字量輸入/輸出單元（DI/DO）、模擬量輸入/輸出單元（AX）、車(chē)輛控制單元（VCU）、無(wú)線(xiàn)數據傳輸單元（GPRS板）、網(wǎng)關(guān)（GW）和智能顯示單元（IDU）。2臺控制機箱間采用WTB通訊；每臺控制箱內各單元之間采用MVB通訊，其介質(zhì)采用電氣中距離介質(zhì)EMD。

　　2　列車(chē)控制與通信網(wǎng)絡(luò )系統的組成

　　列車(chē)控制與通信網(wǎng)絡(luò )系統采用通用的EXP機箱，機箱為背板式結構。以C8051F040CPU為核心，由開(kāi)關(guān)電源、數字量輸入/輸出、模擬量輸入/輸出、無(wú)線(xiàn)數據傳輸單元等組成，各單元通過(guò)MVB總線(xiàn)與CPU進(jìn)行數據交換。各插件功能介紹如下。

　　2.1　開(kāi)關(guān)電源

　　采用開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，將輸入24V電源變換為+5V和±15V電源，給機箱、網(wǎng)關(guān)、輸入輸出單元及傳感器供電。