CRH2型动车组网络控制系统的故障诊断研究

刘峰+秦协安

摘要：故障诊断系统是动车组网络控制系统的子系统，是其重要的一个组成部分。作为动车运行的安全保障体系之一，故障诊断系统的性能好坏决定着动车的安全性能，具有极大的研究价值。基于CRH2型动车网络控制系统，本文简要介绍了CRH2型动车组的车辆故障诊断系统，然后对动车组故障诊断系统的组成、任务、诊断方法及诊断结构进行了初步研究。

关键词：CRH2型动车组；网络控制系统；故障诊断

列车网络控制系统是列车的“大脑”和“中枢神经”，是列车的核心控制系统之一

[1]。目前国内外典型的高速列车用网络控制系统主要有西门子公司的SIBAS系统，庞巴迪公司的MICAS、MITRACs系统，阿尔斯通公司的AGATE系统，以及三菱公司的TIS网络信息传输系统等[2]。根据数据统计，目前国内载客运行的动车组（EMU）中，CRH2型动车组占有较大的份额。CRH2型动车组网络控制系统是采用三菱公司基于ANSI/ATA-878.1（ARCNET）协议开发的TIS（Train Information System）系统[2]。基于CRH2型动车组网络控制系统，本文将对CRH2型动车组的故障诊断系统进行研究。

一、网络控制系统简介

CRH2型动车组列车网络控制系统主要由列车信息中央装置（中央装置）、列车信息终端装置（终端装置）、显示控制装置（显控）、车辆信息显示器、和通信设备等硬件单元组成。网络控制系统采用分布式结构，中央装置及其相关设备处于两个头车，终端装置及其相关设备则搭载于每个车厢，提升了整个系统结构的可靠性和安全性。

CRH2型动车组网络控制系统具有传输控制指令、实时监控状态数据（故障信息、状态信息）、记录和跟踪数据（记录故障，跟踪故障前后设备的环境变化）三大功能。它采用两级网络拓扑结构进行通信。上层网络为“列车级”通信网络。下层网络为“车辆级”通信网络。

二、故障诊断系统

CRH2型动车组网络控制系统将故障诊断系统分为四个部分，分别是模拟故障，故障检测，故障显示，故障记录。

1、模拟故障。故障诊断系统具有触发模拟故障的功能。模拟故障功能是指操作人员能在网络控制系统的显示器上进行相应的操作来模拟一个故障，用来触发网络控制系统本身或者相连接的真实子设备的故障。模拟故障的目的是：（1）模拟故障显示，以确定在发生了设备故障而故障没有显示时，是设备的传输问题还是网络控制系统自身的问题；（2）模拟故障记录，当需要设备的跟踪故障数据时，可以模拟一个跟踪故障来触发跟踪故障数据记录，记录完成后，将跟踪故障数据传输给网络控制系统。故障诊断系统的模拟故障功能可使目标设备快速的产生相应代号的模拟故障，不需要目标设备的真实故障，无需繁琐的、甚至是不安全的操作，也无需其它的工装设备的帮助，可以大大降低故障诊断的设备和时间成本，极大的提高故障诊断的效率，保障设备和人员的安全。

2、故障检测。CRH2型动车组网络控制系统对车载设备以及网络装置自身进行故障检测，并将故障检测的结果记录在非易失性的RAM当中。CRH2型动车组网络控制系统中，故障检测具有特异性。不同的设备会有不同的故障类型及代号，同一种故障会产生于不同车辆的设备，这与故障检测的特异性故障检测逻辑相关。在CRH2型动车组网络故障诊断系统中，每个故障的检测逻辑可以根据实际情况的需要进行变更。

3、故障显示。故障显示是故障检测所触发的结果之一，需要中央及终端装置对故障信息进行检测和处理，通过显示控制装置进行驱动，在显示装置上进行显示。CRH2型动车组网络故障诊断系统中，每个故障都具有其特定的顯示属性。根据在显示器上显示的界面的不同，又分为出库故障、运行故障以及列车员（乘务员）故障，当这些故障发生时，会分别在出库界面、运行界面以及列车员界面进行显示。一些故障的显示属性是固定的，它们仅是运行故障、出库故障及列车员故障的一种，但也有一些故障的显示属性不是单一的，它们可能同时属于上述三种故障，或者是其中两种故障的组合，这样，当这些故障发生时，会同时在不同类型的界面进行显示，有利于故障报警的及时发现及处理。

在CRH2型动车组网络故障诊断系统中，每个故障的显示属性可以根据实际情况的需要进行变更。

4、故障记录。故障记录，是故障检测所触发的结果之一，具有黑匣子的效果，有助于故障的追踪及分析。故障为分布式记录，记录于发生了故障的车厢的中央或者终端装置的非易失性RAM中，且每个故障都具有其特定的记录属性。记录属性可分为PR（打印记录）和PL（绘图跟踪）两种。PR故障又称普通故障，只记录故障发生时刻的环境变量；PL故障又称跟踪故障，记录故障发生前7秒后3秒的环境变量。PR故障和PL故障均采用先进先出的记录方式。PR故障记录可以记录最后发生的100条故障信息，超出范围时，最新发生的故障会覆盖最先记录的故障，以保障故障信息的时效性。PL故障记录一共分4个记录组，且每个组的缓存只能容纳3个PL故障，第一条会被永久记录，后面两条记录会被覆盖更新。

三、结语

本文基于CRH2型动车组网络控制系统，对其故障诊断系统进行了初步研究，介绍了故障诊断系统的组成、功能、及诊断方法，为CRH2型动车组网络的故障诊断系统的深入了解及改进提供了参考。

参考文献

[1] 刘洋，李常贤.大连快轨3号线列车网络控制系统[J].机车电传动，2015（6）：67-71

[2] 刘先恺.CRH2型200km/h动车组列车网络控制系统[J].机车电传动，2008（6）.

[3] 崔虎山，王远霏.动车组车辆故障诊断系统分析与应用[C].中国高新技术企业，2012（25）.endprint