曾 周，李小勇，朱廣超，閆迷軍，鄭 斌

（1 朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司，河北肅寧062350；2 北京縱橫機(jī)電科技有限公司，北京100094）

目前，國內(nèi)外的高速動車組、大功率機(jī)車和編組的城市軌道交通車輛在使用網(wǎng)絡(luò)重聯(lián)方式時多數(shù)采用IEC 61375-1 標(biāo)準(zhǔn)中的列車通信網(wǎng)絡(luò)（Train Communication Network，TCN）技術(shù)。通過絞線式列車總線（Wire Train Bus，WTB）和多功能車輛總線（Multifunction Vehicle Bus，MVB）兩級總線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)列車電氣設(shè)備的控制和管理。其中，TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為絞線式列車總線和多功能車輛總線之間的連接橋梁，實(shí)現(xiàn)兩級總線間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換。絞線式列車總線的采用使機(jī)車車輛可以根據(jù)運(yùn)營需求進(jìn)行靈活的重聯(lián)或者解編，實(shí)現(xiàn)機(jī)車車輛的互聯(lián)互通和互操作［2-3］。

由機(jī)車電氣系統(tǒng)（如TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)供電電路故障，TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)設(shè)備隔離）外部原因?qū)е碌腡CN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)故障或者TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)自身原因（電源模塊故障，背板控制信號故障，TCN 網(wǎng)關(guān)板卡故障，TCN 網(wǎng)關(guān)軟件故障）導(dǎo)致的故障，TCN 網(wǎng)關(guān)故障節(jié)點(diǎn)不會參與WTB 總線的TCN 初運(yùn)行，將不被編入整車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)列車級網(wǎng)絡(luò)中，將導(dǎo)致整車的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不完整，對整車的控制以及列車狀態(tài)和故障信息在司機(jī)顯示器中的顯示造成一定風(fēng)險，為規(guī)避該風(fēng)險，探討機(jī)車網(wǎng)絡(luò)重聯(lián)時對故障TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行位置識別［4］。

1 機(jī)車重聯(lián)列車級網(wǎng)絡(luò)配置

機(jī)車重聯(lián)在硬件上對車鉤機(jī)械部分（機(jī)械接口、車鉤高度），車鉤電氣部分（連接器，電氣接口），互聯(lián)互通列車線（安全環(huán)路，控制硬線）以及通信接口進(jìn)行統(tǒng)型。機(jī)車重聯(lián)在軟件上通過制定機(jī)車網(wǎng)絡(luò)初運(yùn)行互聯(lián)互通控制規(guī)范、機(jī)車列車級數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范、機(jī)車互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)控制功能需求規(guī)范、機(jī)車網(wǎng)絡(luò)故障代碼編制規(guī)則及故障代碼以及機(jī)車司機(jī)顯示屏接口和界面統(tǒng)型來實(shí)現(xiàn)。機(jī)車重聯(lián)互通互操作的核心為機(jī)車網(wǎng)絡(luò)初運(yùn)行互聯(lián)互通控制規(guī)范以及機(jī)車列車級數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范。

機(jī)車重聯(lián)互聯(lián)互通控制分為TCN 初運(yùn)行和操作初運(yùn)行兩部分。TCN 初運(yùn)行完成WTB 總線配置，為每個TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)分配TCN 地址，建立WTB 過程數(shù)據(jù)通信。操作初運(yùn)行又分為3 個功能：機(jī)車編組地址識別、主控機(jī)車識別和方向識別。重聯(lián)機(jī)車的TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)在正確完成TCN初運(yùn)行和操作初運(yùn)行后，將按照TJ/JW 059-2015《交流傳動機(jī)車TCN 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通暫行技術(shù)條件》的要求進(jìn)行命令、狀態(tài)診斷等互聯(lián)互通關(guān)鍵數(shù)據(jù)的傳輸。TCN 網(wǎng)關(guān)是機(jī)車互聯(lián)互通互操作的軟硬件載體，是基于網(wǎng)絡(luò)控制的機(jī)車重聯(lián)的關(guān)鍵核心設(shè)備。

2 機(jī)車重聯(lián)故障節(jié)點(diǎn)識別

目前，速度350 km/h 中國標(biāo)準(zhǔn)動車組已批量運(yùn)營較長時間，TCN 故障節(jié)點(diǎn)識別方法在中國標(biāo)準(zhǔn)動車組上得到充分的驗(yàn)證，為故障工況下司機(jī)安全合理控制列車以及機(jī)械師快速定位故障和排解故障起到很好的指導(dǎo)和運(yùn)用效果。350 km/h 中國標(biāo)準(zhǔn)動車組在1 車、8 車設(shè)置重聯(lián)繼電器，輸入輸出采集單元采集1 車、8 車的重聯(lián)繼電器信號，當(dāng)列車重聯(lián)時電氣車鉤內(nèi)的連接器聯(lián)掛狀態(tài)反饋線使重聯(lián)繼電器吸合，從而使TCMS 得到準(zhǔn)確的重聯(lián)位置（1 車或8 車）。

借鑒350 km/h 中國標(biāo)準(zhǔn)動車組的成功經(jīng)驗(yàn)，在機(jī)車A 節(jié)、B 節(jié)分別設(shè)置重聯(lián)繼電器，輸入輸出采集單元增加A 節(jié)、B 節(jié)重聯(lián)繼電器狀態(tài)采集，并且將電氣車鉤內(nèi)的連接器聯(lián)掛狀態(tài)反饋線接入電路中，當(dāng)機(jī)車網(wǎng)絡(luò)重聯(lián)時TCMS 能得到準(zhǔn)確的重聯(lián)位置（A 節(jié)或B 節(jié)）。結(jié)合機(jī)車編號能夠準(zhǔn)確的將故障的TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)位置識別出來，并且與TCN網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)索引、TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)地址和實(shí)際被控牽引單元有機(jī)的結(jié)合起來，保證了TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)故障工況下重聯(lián)機(jī)車控制和監(jiān)控的安全性、可靠性，能夠?qū)⒐收蠁卧谒緳C(jī)顯示器上進(jìn)行正確的顯示，提高司機(jī)顯示器的可用性，也方便維修人員快速定位故障位置，提高TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的可維修性。

為建立重聯(lián)機(jī)車實(shí)際被控設(shè)備與TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的邏輯映射關(guān)系，根據(jù)重聯(lián)機(jī)車基于司機(jī)室鑰匙占用信號的位置，命名離主控鑰匙最近的端車為第一牽引單元，依次命名后續(xù)的牽引單元為第二牽引單元、第三牽引單元和第四牽引單元。因此，根據(jù)最近端車原則主控機(jī)車單元可能是第一牽引單元或第二牽引單元（重聯(lián)牽引單元司機(jī)室鑰匙占用）。

2.1 無故障TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)

機(jī)車網(wǎng)絡(luò)重聯(lián)成功后，無故障的TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，4 個TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行正常的單元映射。TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)向機(jī)車中央控制單元匯報重聯(lián)機(jī)車不存在故障的TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。重聯(lián)后4 個TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)正常工作時，有2 種情景，其中第X單元（O）表示第X個牽引單元且該牽引單元TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為正常狀態(tài)；第X單元（F）表示第X個牽引單元且該牽引單元TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)為故障狀態(tài)，見表1。

表1 無故障TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)識別情況

2.2 1 個故障TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的識別

機(jī)車重聯(lián)后僅有3 個TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)正常工作時，存在1 個故障TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，該故障TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)可以為機(jī)車1 或機(jī)車2 的任意1 個網(wǎng)關(guān)，TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)向機(jī)車中央控制單元匯報重聯(lián)機(jī)車存在1 個故障的TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，并將故障的牽引單元位置匯報給中央控制單元。根據(jù)節(jié)點(diǎn)索引的順序存在8 種情景，由于機(jī)車1 或機(jī)車2 的TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)故障情況具有對稱關(guān)系，文中使用機(jī)車1 的TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)故障的4 種情景作為說明，機(jī)車2 的TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)故障的4 種情景與此類似不再贅述，見表2。

表2 1 個故障TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)識別情況

2.3 2 個故障TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的識別

機(jī)車重聯(lián)后僅有2 個TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)正常工作時，存在2 個故障TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。2 個故障的TCN網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)存在3 種情形：機(jī)車1 的2 個TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)全部故障；機(jī)車2 的2 個TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)全部故障；機(jī)車1 存在1 個TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)故障，機(jī)車2 存在1 個TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)故障。TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)向機(jī)車中央控制單元匯報重聯(lián)機(jī)車存在2 個故障的TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，并將故障的牽引單元位置匯報給中央控制單元。前2 種故障情形類似，以機(jī)車1 的2 個TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)全部故障為例，見表3。第3 種情形見表4。

表3 機(jī)車1 的2 個TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)全部故障

2.4 3 個故障TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的識別

機(jī)車重聯(lián)后僅有1 個TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)正常工作時，存在3 個故障TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，該正常TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)可以為機(jī)車1 或機(jī)車2 的任意1 個網(wǎng)關(guān)，TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)向機(jī)車中央控制單元匯報重聯(lián)機(jī)車存在3 個故障的TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，并將故障的牽引單元位置匯報給中央控制單元。根據(jù)節(jié)點(diǎn)索引的順序存在4 種情景，使用機(jī)車1 的TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)故障的2 種情景作為說明，機(jī)車2 的TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)故障的2 種情景與此類似不再贅述，見表5。

3 結(jié)束語

機(jī)車車輛的互聯(lián)互通已成為我國軌道交通機(jī)車車輛專業(yè)的頂層設(shè)計要求，重載機(jī)車在使用網(wǎng)絡(luò)重聯(lián)方式時多數(shù)采用列車通信網(wǎng)絡(luò)，TCN 網(wǎng)關(guān)是機(jī)車互聯(lián)互通互操作的軟硬件載體，是基于網(wǎng)絡(luò)控制的機(jī)車重聯(lián)的關(guān)鍵核心設(shè)備。文中借鑒速度350 km/h 中國標(biāo)準(zhǔn)動車組的成功經(jīng)驗(yàn)，提出重載機(jī)車網(wǎng)絡(luò)重聯(lián)時故障TCN 網(wǎng)關(guān)識別方法，提高了機(jī)車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的安全性、可靠性、可用性和可維修性，具有一定借鑒意義。

表4 機(jī)車1 的1 個TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)故障，機(jī)車2 的1 個TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)故障

表5 3 個故障TCN 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)識別情況