动车组列车的车载数据通信网络方案

随着技术的进步和市场需求的变化，铁路机车车辆工业对微机控制系统中的提出了新的要求，期望建立一个在机车车辆内部及和地面控制系统之间交换控制命令、状态、故障诊断信息以及旅客信息等的。为此，国际电工委员会制定了IEC61375—1:1999《》，它包括2种总线，即列车总线WTB和多功能车辆总线MVB,分别用来连接列车的各个车厢和车厢内的电气设备。本文结合“北亚”号内燃动，研究基于TCN技术的内燃动列车通讯网络。

　　“北亚”号内燃动是一种自带动力、具有载客功能、成组运行的轨道交通工具，动车组设头尾2辆动车，中间由几节拖车组成。司机在头车操纵，尾车不配司机。头尾2辆车控制系统完全相同，并相互联锁，尾车控制系统通过列车通讯网络接收头车操纵指令，头尾2辆车同步工作，头车的监控信息在头车直接显示，尾车的监控信息可以通过通讯网络在头车司机台显示，司机在头车上可以操纵2台动车的各个工况。该列车通讯网络可完成头尾2辆动车的重联控制、监测并实施安全保护。

　　1　动车组列车通信网络拓扑结构

　　“北亚”号内燃动车组采用列车控制与通讯网络系统对整列车进行控制，网络拓扑结构如图1所示。按照TCN标准，列车通讯网络分为2级，第1级为绞线式列车总线WTB,实现车辆间的通信；第2级为多功能车辆总线MVB,主要实现同一车辆内各个功能控制单元之间的数据通信。

　　每台动车由1个微机控制装置和1个智能显示单元组成。在头尾2辆动车上各装有1台控制机箱，每台机箱中装有数字量输入/输出单元（DI/DO）、模拟量输入/输出单元（AX）、车辆控制单元（VCU）、无线数据传输单元（GPRS板）、网关（GW）和智能显示单元（IDU）。2台控制机箱间采用WTB通讯；每台控制箱内各单元之间采用MVB通讯，其介质采用电气中距离介质EMD。

　　2　列车控制与通信网络系统的组成

　　列车控制与通信网络系统采用通用的EXP机箱，机箱为背板式结构。以C8051F040CPU为核心，由开关电源、数字量输入/输出、模拟量输入/输出、无线数据传输单元等组成，各单元通过MVB总线与CPU进行数据交换。各插件功能介绍如下。

　　2.1　开关电源

　　采用开关电源技术，将输入24V电源变换为+5V和±15V电源，给机箱、网关、输入输出单元及传感器供电。