列车通信网络作为动车组的“大脑”，对于列车在正常服役状态下的安全性、可靠性起着决定性的作用。通信网络系统不仅将位于不同车厢中的各类车辆设备、传感器以及执行机构相互连通，还可通过中央控制单元CCU实现对整列车的运行控制、速度控制及制动控制，同时可对列车各类设备实现动态检测，并可将列车的故障信息显示到司机室的MMI显示器上，指导司机和随车机械师等检修人员对故障进行查找及处理[1]。为了可以更好地指导相关现场作业人员对列车网络系统进行使用、维修和调试，本文以国内动车组的主要型号——CRH3型动车组为分析对象，对该型号动车组的列车通信网络进行系统架构分析。

1 CRH3型动车组列车通信网络架构

1.1 牵引单元

每列CRH3型动车组都由8辆车编组而成，可进一步分为2个分别由4辆车组成的牵引单元。牵引单元一包括EC01/TC02/IC03/BC04，牵引单元二包括EC08/TC07/IC06/FC05，车厢号为01～08。每个牵引单元内用车辆总线MVB连接单元内4辆车及同一车厢内的车内设备、传感器、执行机构，牵引单元内各车的拓扑结构固定不变。2个牵引单元之间由列车总线WTB连接，车辆总线和列车总线二者通过网关实现通信。CRH3的列车编组情况如图1所示。

  

图1 CRH3动车组牵引单元

1.2 列车通信网络总线组成

CRH3采用SIBAS 32列控系统，列车通信网络基于国际标准ICE61375，即TCN列车通信网络包括多功能车辆总线MVB和绞线式列车总线WTB。这两种总线在设计时都采用了冗余设计方法，在列车正常工作过程中，MVB和WTB各只有一条处于工作状态，另一条总线处于备用状态，在工作总线发生故障时接替其工作，保障列车的正常运行，如下图2所示。

  

图2 列车总线冗余结构

除了列车总线WTB和车辆总线MVB，列车上还使用了另一种总线——CAN总线。在CRH3中，网络控制系统中的某些二级系统中用了CAN总线，包括火灾报警和烟雾探测系统、电池充电机以及车门控制单元。火灾报警和烟雾探测系统中光电感烟探测器和烟探测控制器之间通过CAN实现通信；电池充电机的两个重要控制模块之间也用了CAN总线进行连接；车门控制单元中主门控制单元通过CAN和其他外门控制单元连接起来。

1.3 绞线式列车总线WTB

1.3.1 列车总线WTB的基本性能

列车总线WTB在CRH3中用于连接两个牵引单元，使用的传输介质是屏蔽双绞线，其传输速度为1.0Mbps。总线总长可达860米，可以连接的节点数多达32个。WTB最大的特点是可以进行WTB初运行[2]。表1表示了WTB主要的特征。

对1#韵达快递塑料包裹袋样品在相同条件下重复测定5次。测定的红外光谱吸收峰的峰数、峰位和峰形基本一致(见图1)，表明利用傅里叶变换红外光谱仪检验快递塑料包裹袋的方法准确可靠。

 

表1 WTB主要特征

  

介质屏蔽双绞线长度860米长,可连接32个节点冗余设计双电缆冗余设计编码方式曼彻斯特反向定义信号数据传输率1.0Mbps寻址单播多播帧尺寸有效数据:每个HDLC_Frame(HDLC帧)4～132字节通信循环(周期25ms,用于过程数据)偶发(用于消息数据和监督数据)主设备冗余初运行、配置变化、主设备故障时更换主设备链路层服务Process_Data(过程数据) 源寻址变量的广播Message_Data(消息数据) 报文Supervisory(监督数据)总线监督

CRH3动车组的两个牵引单元中，每个车厢内都配置有多个网络系统的组成部件。但是不同的车厢内配属情况大有不同。下图8以牵引单元一为例，展现了一辆CRH3列车中同一车厢内设备以及不同车厢间的具体网络连接。

学生从第三学期开始就全程进入企业，校园生活相对缺乏，对校园生活体会的较少，院系的各项活动几乎没有时间参加，一些有特长的学生和组织能力强的学生减少了锻炼机会。从一定程度上限制一部分同学的组织管理能力的发挥。在企业开展的年会等大型活动中，尽量给学生机会，使有才艺的学生得以发挥，增加了学生的锻炼机会。

MVB帧结构包括3大部分：9位设备源起始分界符，中间部分的帧数据以及最后固定的8位校验序列。8位校验序列的完成代表MVB信号的终止，其后有不占空间的终止分界符，如图7最右侧箭头所示。

WTB帧分为两种：主设备发出的主帧和从设备对其响应时发送的从帧，二者组合在一起，形成一个WTB报文。所有的帧格式固定，具有相同的编码结构，需要遵从HDLC(ISO/IEC3309)规范[3]，如图3所示。

  

图3 WTB编码格式

编码过程中帧头遵循曼彻斯特编码反向定义，定义从高到低为0，从低到高为1。WTB帧的帧信号包括4部分，分别是帧头、标志、帧数据和标志。结束标志后是终止分界符，如图4最右侧部分所示，终止分界符占有一定位置，这点和MVB不同。

  

图4 WTB数据编码结构

1.4 多功能车辆总线MVB

1.4.1 车辆总线 MVB主要特征

CRH3 型动车组在不同的车厢，同一车厢的不同地方都有网络系统的组成模块，这些模块通过列车总线和车辆总线连在了一起，从而进行信息的传递，实现对整个列车的控制、监控和故障诊断[4]。CRH3 型动车组网络控制系统主要包括表3中的以下部件。

摘 要：按照新课标的教学要求，小学数学教师在教学中要重视培养学生掌握数学思想，提高学生学习数学的积极性。现实的数学教学中，教师要合理渗透数学思想，真正提高学生的学习效率。文中介绍了数学思想渗透的必要性，进一步分析了小学数学教学中渗透数学思想的措施。

[1] 本文是2018年1月26日湖南省博物馆“在最遥远的地方寻找故乡：十三至十六世纪意大利与中国的跨文化交流”展览展品的个案研究，感谢中央美术学院人文学院李军教授给予的指导。

主帧具有固定的数据长度33bits，从帧的数据长度不唯一，包含5种可能的尺寸：33、49、81、153、297bits。主帧和其相对应的从帧所组成的报文结构如下图5所示。

(3)饱和卤水处理后的盐岩所增加质量与盐岩强度成负相关，通过对其分析得出同样的含夹层条件下的盐岩，含水率越高，强度越低。

MVB帧分为两种：主设备发出的主帧、从设备对其响应时发送的从帧，二者组合在一起，形成一个MVB报文。报文一共包括16种类型，由主帧中的F_code区分。

 

表2 车辆总线MVB主要特征

  

介质电短距离ESD:≤20m,最多可支持设备数32电中距离EMD:≤200m,最多可支持设备数32(应用最广泛)光纤:最大距离达2000m冗余设计双电缆编码方式曼彻斯特正向定义信号数据传输率1.5Mbps帧主设备帧:33bits从设备帧:5种可能的尺寸分别为33、49、81、153或297 bits通信循环(用于过程数据)偶发(用于消息数据和监督数据)主设备权节点可由应用程序指定,或主设备故障时成为主设备

  

图5 MVB报文

MVB的信号编码采用曼彻斯特编码正向定义传输数据，表示方式与WTB正好相反，定义从低到高表示为“0”，从高到低表示为“1”。同时，MVB增加了两个非数据符编码：“NH”和“NL”，如图6所示。

1.4.2 MVB帧结构

采用SPSS 24.0统计学软件对该研究所得数据进行处理和分析，计量资料采用（±s）表示，用 t检验，计数资料采用[n（%）表示，用 χ2检验，P＜0.05 为差异有统计学意义。

在2015年能源消费基础上，化石能源新增供应能力仅考虑省内未来新增供应能力参与平衡，能源平衡结果如表3所示。

  

图6 曼彻斯特正向定义

  

图7 MVB帧数据结构序列

2 网络拓扑图

1.3.2 WTB帧结构

一个MVB网段内采用构架式的网络结构，即每个车厢内部的各个网络设备以及其下属的传感器和执行机构通过MVB串联在一起，这种串联网络结构通过车厢内的MVB中继器与连接同一牵引单元不同车厢的MVB主干网相连。这种构架式的网络结构最大的优点是故障发生时可以将其隔离在一个车厢内，不影响牵引单元内其他车厢的正常网络连接、运行。

冗余设计思路在CRH3型动车组网络系统中随处可见。观察图8可以发现，CRH3动车组网络系统中常见的、重要的部件都有2个，正常工况下只有一个在工作状态，称为“主”，另一个为“副”。“副”随时对“主”的工作状态进行监控，随时准备在“主”发生异常情况时接替其工作。

  

图8 CRH3牵引单元1网络拓扑图

同一牵引单元内各车辆的编组固定不变，当外部编组发生变化时，WTB初运行开始，直接连上WTB的节点如CCU网关等，被重新配置地址，而牵引单元内部各节点的地址不发生变化。

3 CRH3网络组成部件

车辆总线MVB接同一牵引单元中的各种车载设备和传感器，使用的传输介质是双绞线，其传输速度为1.5Mbps[3]。表2表示了车辆总线MVB的主要特征。

SIBAS 32列车控制系统主要零部件可以按照以下进行分组：

(1)列车控制与监视单元

3.对于社会来说，年轻人作为未来社会发展的接班人，需要形成正确的消费心理。其一，这正是积极实行绿色经济的重要表现，通过相互影响，从而让全社会都积极参与到绿色消费之中。其二，在这一过程中，正确的绿色消费活动能够有效避免资金的浪费，同时年轻人的合理消费，也减少了资源的闲置性，实现了其经济价值开发的最大化。

WTB/MVB 网关、MVB中继器、牵引控制单元、车门控制系统、制动控制单元等。

(2)人机接口设备

人机显示接口、各种控制杆、开关、按钮、灯等，以及低压零部件(继电器、二极管……)。

 

表3 网络系统主要组成部件

  

序号英文缩写/全称中文名称1CCU(Central Control Unit)中央控制单元2TCU(Traction Control Unit)牵引控制单元3BCU(Brake Control Unit)制动控制单元4ACU(Auxiliary inverter Con-trol Unit)辅助变流器控制单元5MMI(Man-Machine display Interface)人机显示接口6PIS(Passenger Information System)旅客信息系统7BC(Battery Charger)电池充电器8GW(gateway)网关9WTB(Wire Train Bus)绞线式列车总线10MVB(Multifunction Vehicle Bus)多功能车辆总线11DCU(Door Control Unit)车门控制单元12RP(Repeater)中继器

根据所使用总线的不同，还可以大致将CRH3中的各网络设备分为两大类，如下表4。

 

表4 基于总线类型的网络设备分类

  

通信总线设备MVBTCU,BCU,CCU, ACU, MVB-Repeater,MMI,PISCAN总线BC,DCU,火灾报警和烟雾探测系统

4 结语

列车通信网络是保障列车安全、正常运行的一个重要模块，被称为高铁之脑。由于CRH系列动车组中列车网络系统大多引自其他国家，所以目前相关的研究还不够深入。本文以CRH3动车组为分析对象，对该型号动车组的列车通信网络系统构架进行分析，对目前在我国使用较多的列车通信网络TCN进行了介绍，可以指导相关岗位上的工作人员更好地对列车通信网络进行使用、维护与调试，同时对于相关专业的学生学习列车通信网络也具有一定的参考价值。

参考文献：

[1] 王磊.列车网络控制系统的分析和研究[D].成都:西南交通大学,2008.

[2] 徐传波,程迪.动车组网络技术[M].成都:西南交通大学出版社,2017:149-156.

[3] 才莉.基于IEC61375-1规范的WTB的研究与实现[D].大连：大连理工大学，2008：26.

[4] 黄学文,刘春明.CHR3高速动车组故障诊断系统[J].计算机集成制造系统,2010(10):2311-2318.