動車組網絡系統主從切換原理范文

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摘要：本文以CRH380CL型動車組網絡系統為例，闡述了中繼傳輸的基本原理，詳細說明了中繼傳輸中的三種主局、從局切換原理，為該型動車組在網絡異常時的故障工況分析提供了技術支撐。

關鍵詞：CRH380CL；中繼傳輸；網絡系統

引言

CRH380CL高速列車是在CRH3型高速列車平臺基礎上研制的十六輛長大編組高速列車，主要運營于京滬高速鐵路。列車編組型式為八動八拖，最高運營速度為350km/h，試驗速度達385km/h。該型動車組集成了日立公司的列車網絡控制系統。本文重點分析網絡系統中繼傳輸過程中的主從切換過程。

1網絡系統中繼傳輸基本構成

網絡系統列車總線采用帶有屏蔽層的雙絞線作為傳輸線路，通信方式符合HDLC標準，以中央單元為主局、其他單元為從局的輪詢方式進行周期循環傳送。每個傳輸周期內，所有網絡單元共同接收來自總線上的廣播數據。列車總線傳輸速度是為3.2Mbit/s。在兩個頭車上設置中央單元，中央單元由傳送部和MMC部組成，傳送部用于列車總線的中繼傳輸控制，MMC部用于整車的邏輯控制。在中間車上設置終端單元，終端單元只有傳送部。各車之間交互的列車總線信息，通過傳送部的傳送1系和傳送2系分別發送至1系和2系的傳送線路上。司控器的級位信息等控制指令，通過中央單元傳送部的1系及2系，經由兩系的傳送線路并聯傳送。終端單元通過1系及2系傳送部接收控制指令數據，再選擇一方輸出到具體設備上。

2中繼傳輸主局/從局

分類中繼傳輸中有三種主局/從局。

2.1網絡控制系主局/從局

控制系主局是指為設備編制控制指令的頭車，這些指令一般是與牽引控制相關的主控信息、方向信息、牽引力百分比、恒速控制等?？刂浦噶顐鬏斨芷跒?0ms，前端司機室（插入司控器一端的頭車）為控制系主局，后端司機室為控制系從局。

2.2網絡傳送系主局/從局

傳送系發送的信息是網絡傳送起點的幀，1號車為傳送主局。如果16號車在320ms期間無法接收到來自1號車的控制指令幀，將切換至傳送系主局開始發送處理。另外，中間車將不切換至傳送系主局，1號車也不切換至傳送系從局。各中間車與傳送主局的控制指令保持幀同步，處理本車的信息傳送。

2.3MMC部主局/從局

MMC部主局是指發送輔機控制指令（SDR）幀的頭車。在MMC部CPU基板側進行MMC部主從的決定和切換等，MMC部SIO基板通過MMC部CPU基板或DPRAM傳來的MMC部的主/從標志判斷是否是主局，并進行輔機控制指令（SDR）的發送。

3中繼傳輸主局/從局切換原理

3.1網絡控制系主局/從局

切換網絡系統起動時，1號車為預主局，16號車為預從局。即使在前端司機室將司控器插入后拔出，只要后端司機室的司控器不插入，就不會發生控制系主局/從局的切換。另外，在兩司機室插入司控器時，先插入者優先成為控制系主局。具體主從切換工況如圖1所示。

3.2網絡傳送系主局/從局

切換（1）中繼傳送幀時間。中繼傳送系幀的傳輸時間如圖2所示，是按照10ms周期進行的時分多重控制傳輸方式。各局具有唯一的局編號，各局在接收1號車控制指令幀時，按照事先規定的時序表和局編號，對本局幀的應發送時刻進行運算，并在達到發送時刻時發送本局幀至列車總線。傳送系主局是1號車時的時序圖。1號車作為傳送系主局時的時序圖，如圖2所示。當接收到來自1號車的控制指令報文時，各編號車輛對本局幀的發送時刻進行運算。按照達到發送時刻的順序發送本局幀?？刂浦噶畎l送時間（下列時間過后，各編號車輛向觸發器發送1號車的控制指令[FC11]）接收反饋信息）：①2號車發送（FC12）…200μs②3號車發送（FC13）…400μs③4號車發送（FC14）…600μs④5號車發送（FC15）…800μs⑤16號車發送（FC10）…3000μs⑥輔機控制指令發送（FC21）…3200μs⑦監視器發送（FC31）…7200μs另外，當傳送系主局是16號車時，時序圖與主局是1號車的時序圖原理相同。

3.3MMC部主局/從局

切換由于網絡系統的絕大多數邏輯控制與故障診斷都在中央單元MMC部執行，MMC部都在執行控制邏輯，但只有主局向列車總線和車輛總線發送控制命令。因此，一旦MMC部主局發生異常，本系統的輔機控制將不能執行。為了防止這種情況，將實施主從切換，即當主局中央單元出現異常時，另一端頭車的中央單元將切換為主局。（1）MMC部主局/從局切換時間。如果輔機控制數據在1號車作為主局時有1.8s以上未被發送，在相反號車作為主局時有3s以上未被發送，則判斷為主局癱瘓，從局將變成主局，開始輔機控制數據的發送。在兩中央單元MMC部對另一端頭車的輔機控制指令報文進行計數，如果在剛接收到來自對方的輔機控制指令報文后本局不是1號車，則為從局，即1號車優先成為主局。（2）MMC部主局/從局切換方法。電源閉合時，兩中央單元MMC部共同成為預從局。如果成為預從局后的一定時間（1號車中央單元MMC部：3s，16號車中央單元MMC部：10s）未接收到監視器報文，則成為預主局（圖3中的A），即剛正常起動后1號車MMC部為主局，相反中央單元為從局。一旦低于1次/200ms的監視器報文接收狀態持續3s以上，預主局將切換成預從局。預從局一旦接收到1次以上監視器報文，便切換成從局（如圖3中的C）。預主局在實施2次以上的預主局預從局切換后，或是預主局一旦接收到2次/200ms以上監視器報文，便切換成主局（如圖3中的D）。

一旦低于1次/200ms的監視器報文接收狀態持續3s，則判斷兩MMC部成為主局及傳輸數據損壞，主局切換成預從局（如圖3中的G）。主局在與傳輸部未進行文件傳送、時鐘設定等的狀態下而收到來自相反端中央單元MMC部的主/從切換要求，則切換成從局；或是主局在自己未從1號車接受到輔機控制指令報文而是從相反中央單元接收時，也將切換成從局（如圖3中的E）。從局向相反端中央單元發送主從切換要求時，一旦接收到來自相反端中央單元的應答，便切換成主局；或是從局向相反端中央單元MMC部發送主/從切換要求過程中，監視器報文的未接收狀態持續1.6s，便切換至主局（如圖3中的F）。

4結語

CRH380CL型動車組首列車在整車型式試驗和運用考核階段，中車長客股份公司與日立公司根據上述主從切換原理，在現車上實際模擬各種故障工況，并對不同試驗結果進行匯總，詳細分析故障造成的危害，將有利于指導該型動車組網絡系統故障時的應急處理。

參考文獻

[1]常振臣，李強.CRH380CL高速列車網絡控制系統[J].電力機車與城軌車輛，2017，（3）：1.

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[3]史紅梅，蘇樹強，溫偉剛.動車組網絡控制[M].北京：北京交通大學出版社，2013.

作者：李強；呂龍 單位：中車長春軌道客車股份有限公司