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动车组网络系统主从切换原理范文

时间:2022-11-21 09:55:33

动车组网络系统主从切换原理

摘要:本文以CRH380CL型动车组网络系统为例,阐述了中继传输的基本原理,详细说明了中继传输中的三种主局、从局切换原理,为该型动车组在网络异常时的故障工况分析提供了技术支撑。

关键词:CRH380CL;中继传输;网络系统

引言

CRH380CL高速列车是在CRH3型高速列车平台基础上研制的十六辆长大编组高速列车,主要运营于京沪高速铁路。列车编组型式为八动八拖,最高运营速度为350km/h,试验速度达385km/h。该型动车组集成了日立公司的列车网络控制系统。本文重点分析网络系统中继传输过程中的主从切换过程。

1网络系统中继传输基本构成

网络系统列车总线采用带有屏蔽层的双绞线作为传输线路,通信方式符合HDLC标准,以中央单元为主局、其他单元为从局的轮询方式进行周期循环传送。每个传输周期内,所有网络单元共同接收来自总线上的广播数据。列车总线传输速度是为3.2Mbit/s。在两个头车上设置中央单元,中央单元由传送部和MMC部组成,传送部用于列车总线的中继传输控制,MMC部用于整车的逻辑控制。在中间车上设置终端单元,终端单元只有传送部。各车之间交互的列车总线信息,通过传送部的传送1系和传送2系分别发送至1系和2系的传送线路上。司控器的级位信息等控制指令,通过中央单元传送部的1系及2系,经由两系的传送线路并联传送。终端单元通过1系及2系传送部接收控制指令数据,再选择一方输出到具体设备上。

2中继传输主局/从局

分类中继传输中有三种主局/从局。

2.1网络控制系主局/从局

控制系主局是指为设备编制控制指令的头车,这些指令一般是与牵引控制相关的主控信息、方向信息、牵引力百分比、恒速控制等。控制指令传输周期为10ms,前端司机室(插入司控器一端的头车)为控制系主局,后端司机室为控制系从局。

2.2网络传送系主局/从局

传送系发送的信息是网络传送起点的帧,1号车为传送主局。如果16号车在320ms期间无法接收到来自1号车的控制指令帧,将切换至传送系主局开始发送处理。另外,中间车将不切换至传送系主局,1号车也不切换至传送系从局。各中间车与传送主局的控制指令保持帧同步,处理本车的信息传送。

2.3MMC部主局/从局

MMC部主局是指发送辅机控制指令(SDR)帧的头车。在MMC部CPU基板侧进行MMC部主从的决定和切换等,MMC部SIO基板通过MMC部CPU基板或DPRAM传来的MMC部的主/从标志判断是否是主局,并进行辅机控制指令(SDR)的发送。

3中继传输主局/从局切换原理

3.1网络控制系主局/从局

切换网络系统起动时,1号车为预主局,16号车为预从局。即使在前端司机室将司控器插入后拔出,只要后端司机室的司控器不插入,就不会发生控制系主局/从局的切换。另外,在两司机室插入司控器时,先插入者优先成为控制系主局。具体主从切换工况如图1所示。

3.2网络传送系主局/从局

切换(1)中继传送帧时间。中继传送系帧的传输时间如图2所示,是按照10ms周期进行的时分多重控制传输方式。各局具有唯一的局编号,各局在接收1号车控制指令帧时,按照事先规定的时序表和局编号,对本局帧的应发送时刻进行运算,并在达到发送时刻时发送本局帧至列车总线。传送系主局是1号车时的时序图。1号车作为传送系主局时的时序图,如图2所示。当接收到来自1号车的控制指令报文时,各编号车辆对本局帧的发送时刻进行运算。按照达到发送时刻的顺序发送本局帧。控制指令发送时间(下列时间过后,各编号车辆向触发器发送1号车的控制指令[FC11])接收反馈信息):①2号车发送(FC12)…200μs②3号车发送(FC13)…400μs③4号车发送(FC14)…600μs④5号车发送(FC15)…800μs⑤16号车发送(FC10)…3000μs⑥辅机控制指令发送(FC21)…3200μs⑦监视器发送(FC31)…7200μs另外,当传送系主局是16号车时,时序图与主局是1号车的时序图原理相同。

3.3MMC部主局/从局

切换由于网络系统的绝大多数逻辑控制与故障诊断都在中央单元MMC部执行,MMC部都在执行控制逻辑,但只有主局向列车总线和车辆总线发送控制命令。因此,一旦MMC部主局发生异常,本系统的辅机控制将不能执行。为了防止这种情况,将实施主从切换,即当主局中央单元出现异常时,另一端头车的中央单元将切换为主局。(1)MMC部主局/从局切换时间。如果辅机控制数据在1号车作为主局时有1.8s以上未被发送,在相反号车作为主局时有3s以上未被发送,则判断为主局瘫痪,从局将变成主局,开始辅机控制数据的发送。在两中央单元MMC部对另一端头车的辅机控制指令报文进行计数,如果在刚接收到来自对方的辅机控制指令报文后本局不是1号车,则为从局,即1号车优先成为主局。(2)MMC部主局/从局切换方法。电源闭合时,两中央单元MMC部共同成为预从局。如果成为预从局后的一定时间(1号车中央单元MMC部:3s,16号车中央单元MMC部:10s)未接收到监视器报文,则成为预主局(图3中的A),即刚正常起动后1号车MMC部为主局,相反中央单元为从局。一旦低于1次/200ms的监视器报文接收状态持续3s以上,预主局将切换成预从局。预从局一旦接收到1次以上监视器报文,便切换成从局(如图3中的C)。预主局在实施2次以上的预主局预从局切换后,或是预主局一旦接收到2次/200ms以上监视器报文,便切换成主局(如图3中的D)。

一旦低于1次/200ms的监视器报文接收状态持续3s,则判断两MMC部成为主局及传输数据损坏,主局切换成预从局(如图3中的G)。主局在与传输部未进行文件传送、时钟设定等的状态下而收到来自相反端中央单元MMC部的主/从切换要求,则切换成从局;或是主局在自己未从1号车接受到辅机控制指令报文而是从相反中央单元接收时,也将切换成从局(如图3中的E)。从局向相反端中央单元发送主从切换要求时,一旦接收到来自相反端中央单元的应答,便切换成主局;或是从局向相反端中央单元MMC部发送主/从切换要求过程中,监视器报文的未接收状态持续1.6s,便切换至主局(如图3中的F)。

4结语

CRH380CL型动车组首列车在整车型式试验和运用考核阶段,中车长客股份公司与日立公司根据上述主从切换原理,在现车上实际模拟各种故障工况,并对不同试验结果进行汇总,详细分析故障造成的危害,将有利于指导该型动车组网络系统故障时的应急处理。

参考文献

[1]常振臣,李强.CRH380CL高速列车网络控制系统[J].电力机车与城轨车辆,2017,(3):1.

[2]陈特放,曾秋芬.列车微机与网络控制技术及应用[M].北京:科学出版社,2012.

[3]史红梅,苏树强,温伟刚.动车组网络控制[M].北京:北京交通大学出版社,2013.

作者:李强;吕龙 单位:中车长春轨道客车股份有限公司

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