CRH3型动车组网络控制系统常见故障及其改进措施

徐岩

摘要：列车网络控制系统是动车组、机车以及城市轨道车辆的关键系统之一，主要功能是实现整车的控制、监视、故障诊断和远程数据传输。列车运行的基础是安全，尤其是在当前列车运行速度进一步提升的隋况下，安全是重中之重。网络控制系统作为整个动车组的中枢神经，是动车组平稳安全运行的重要保障。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陛，确保动车组平稳运行。

关键词：电动车组;网络;控制系统

一、故障诊断系统

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。

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俭测，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。

二、CRH3型动车组网络控制系统构成

CRH3型动车组列车通信网络（TCN）由列车总线（WTB）和多功能車辆总线（MVB）组成，WTB传输数据的速率为1.0Mbit/s，MVB传输数据的速率为1.5Mbit/s。CRH3型动车组网络控制系统主要包括以下部件：中央控制单元（CCU）、司机显示屏（MMI）、智能终端、MVB中继器、网关、牵引变流器的牵引控制装置（TCU）、辅助变流器装置（ACU）、制动装置箱的制动控制装置（BCU）、充电机（BC）控制系统、车门控制装置、空调控制装置（HVAC）和旅客信息系统（PIS）等。

1、中央控制单元。中央控制单元CCU负责其本身牵引单元内的车辆控制，它从外围和WTB读取命令和信息，并向WTB发送控制信号和反馈信息。具体功能包括：主断路器和受电弓控制，牵引控制单元（TCU）的牵引设置点生成，变压器保护，车载电源控制，前端车钩和车钩整流罩控制，车门、空调系统、照明系统控制，安全环路、火警系统和转向架的诊断监视，数字和模拟输入与输出控制，稳定运行控制，列车故障诊断和列车配置确定。

2、智能终端。智能终端KLIP站带有许多不同的数字I/O通道（DC110V）和模拟输入模块，可以控制进、出车辆通信接口，以及控制系统的数字和模拟处理信号接口。

3、MVB输入输出模块。MVB输入输出模块（MVBCompactI/O）如图所示。

MVB输入输出模块具有许多固定输入和输出通道，结构紧凑，作为分布式输入和输出站，用于接收司机室内的专门信号，如来自按钮、开关、指示器、断路器、编码插头和主控制器的信号。

三、网络控制系统常见故障

通过对CRH3型动车组网络控制系统检测与试验的统计，发现网络控制系统的故障如下。

1、通信电缆缺陷。CRH3型动车组网络控制系统中，WTB和MVB通信电缆自身或安装制作存在缺陷，主要表现为电缆导通不合格，或电缆的近端串扰（NEXT）值不合格。串扰是从一个线对到另一个邻近线对传递的无用信号，它会引起网络中的通信故障。串扰又可分为近端串扰和远端串扰（FEXT），在2条传输线的耦合过程中，会同时产生近端串扰和远端串扰，假设位于A点的驱动器是干扰源，而位于D点的接受器为被干扰对象，那么驱动器A所在的传输线被称为干扰源网络或侵害网络，相应的接收器D所在的传输线网络被称为静态网络或受害网络。静态网络靠近干扰源一端的串扰称为近端串扰，而远离干扰源一端的串扰称为远端串扰。在网络运行的特性中，串扰对网络的性能影响最大。串扰值可通过测试信号与串扰信号幅度差计算得到，以分贝来表示，高的NEXT值相当于低串扰和更好的电缆性能。例如，某列车，线号为-W32435的MVB电缆NEXT值不合格，线号为-W54701的MVB电缆NEXT值不合格。

2、软件或硬件质量问题。CRH3型动车组网络控制系统中，个别参与网络通信的部件存在软件或硬件质量问题，主要表现为检测不到部件的网络地址，或是网络信号传输质量不合格。

四、CRH3动车组网络控制系统故障成因及改进措施

1、故障成因

（1）电缆导通不达标与串扰值不达标。通过对CRH3动车组进行分析和研究，发现出现电缆导通不达标的主要原因有两方面，其一是在电缆制作过程中接错插针，从而导致导通不达标;其二是缩针的影响。出现串扰值不达标的问题的原因比较复杂，影响因素相对较多。包括走线存在不合理，有打结或者硬弯的情况，电缆屏蔽层不良，电缆绑扎存在问题，电缆本身存在质量问题，连接器制作过程中线对非双绞部分过长等。

（2）检测不到网络地址和信号传输质量不佳的问题。利用MVB总线分析仪对CRH3动车组网络控制系统的部件进行了全面的检测，在此过程中发现导致出现检测不到网络地址问题的原因主要是由于该部件本身存在问题，比如智能终端自身故障、门控器自身故障等，这会导致检测不到这些部件的网络地址翻。出现信号传输质量不佳的主要原因时，网络设备的软件版本与相应的硬件设施不匹配，或者是硬件设备存在质量问题或其他缺陷。

2、故障改进措施

（1）优化册、WVB电缆的制作工艺，尤其是端子压接、弯曲半径、剥线长度、屏蔽层处理以及电缆绑扎等可能影响到串扰值的环节要严格要求，提升工艺制作水平，避免电缆在使用过程中出现导通不达标和串扰值不达标的问题。

（2）加强相关操作者的培训功能，提升其技能水平，同时培养其质量意识，确保在电缆制作环节严格按照相关的工艺要求进行。

（3）加强网络部件及电缆等采购件质量控制，促进供应商改进、提髙配件质量，把住源头质量关。动车组网络控制系统是列车控制、状态监测与故障诊断的载体，它的可靠运行与否直接关系到列车运行安全。通过对CRH3型动车组网络控制系统常见故障的分析与改进，质量控制措施的执行，CRH3型动车组网络控制系统故障率明显降低。

动车组网络控制系统是列车控制、状态监测与故障诊断的载体，其是否能够可靠运行直接关系到列车运行安全。通过对CRH3型动车组网络控制系统常见故障的分析，并采取相应的改进措施，CRH3型动车组网络控制系统故障率明显降低，节约了公司生产成本，缩减了生产周期，更重要的是提高了动车组的运用可靠性。

参考文献

[1]袁也杰，王丙洋，杨育熙，张鹏.列车通信网络WTB/MVB与LonWorks的技术比较与应用[J].铁道车辆，2019，（1）：22-25.