高速列車“指揮官”

在高速列車中，有一個(gè)十分關(guān)鍵的系統(tǒng)叫作列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Train Control and Management System，以下簡(jiǎn)稱TCMS）。它如同人的神經(jīng)中樞一樣，在列車運(yùn)行中扮演著關(guān)鍵角色。今天，我們就來(lái)揭秘一下，TCMS是如何讓高速列車變“聰明”的。

作為高速列車的“神經(jīng)中樞”，TCMS可以隨時(shí)隨地給列車的關(guān)鍵部件發(fā)送指令、接收信息，控制、診斷、監(jiān)測(cè)、保護(hù)列車。它體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家在鐵路通信方面的研發(fā)能力和水平。

TCMS的主要功能是將高速列車上的各子系統(tǒng)設(shè)備，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，實(shí)現(xiàn)通信和信息共享。當(dāng)我們登上高速列車時(shí)，司機(jī)駕駛、列車廣播、車門開(kāi)閉、視頻播放、空調(diào)送風(fēng)、車輛密封等，都是由TCMS負(fù)責(zé)的，它讓列車變得更“聰明”。

例如，當(dāng)司機(jī)將控制手柄移至牽引位時(shí)，TCMS的中央控制單元會(huì)發(fā)出牽引指令，并通過(guò)列車網(wǎng)絡(luò)傳輸至各個(gè)牽引控制單元，使列車牽引系統(tǒng)工作。

為了讓高速列車跑得又快又穩(wěn)，TCMS采用了兩級(jí)總線式——列車級(jí)總線（Wire Train Bus，縮寫(xiě)為WTB）和車輛級(jí)總線（Multifunction Vehicle Bus，縮寫(xiě)為MVB）。

兩級(jí)總線之間通過(guò)列車通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)（TCN），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一套連接車載設(shè)備，實(shí)現(xiàn)信息共享，可進(jìn)行控制、監(jiān)測(cè)、診斷的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在城市軌道車輛中也應(yīng)用廣泛。

列車級(jí)總線將車輛級(jí)總線的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，傳遞給中央控制單元；車輛級(jí)總線和輸入、輸出模塊，則負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)與中央控制單元之間的數(shù)據(jù)交換。此外，還有以太網(wǎng)列車總線——各車廂的以太網(wǎng)交換機(jī)與各種設(shè)備相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

通信依賴通信設(shè)備，就像上網(wǎng)需要網(wǎng)卡和網(wǎng)關(guān)一樣，高速列車的“神經(jīng)中樞”則需要芯片和通信協(xié)議的支持。近年來(lái)，我國(guó)鐵路專家自主開(kāi)發(fā)了芯片和網(wǎng)卡，編寫(xiě)了全部網(wǎng)絡(luò)軟件的源代碼，使高速列車有了“中國(guó)腦”。

為了保障“神經(jīng)中樞”在實(shí)際應(yīng)用中的效果，我國(guó)鐵路專家僅用1年時(shí)間，就完成了高速列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)半實(shí)物仿真平臺(tái)的研發(fā)，這不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，而且達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

同時(shí)，TCMS統(tǒng)一了數(shù)據(jù)傳送規(guī)范和網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，這讓相同速度等級(jí)的不同高速列車能夠重聯(lián)運(yùn)行，不同速度等級(jí)的高速列車能夠相互救援，提高了高速列車的利用效率，降低了運(yùn)行成本。

在未來(lái)，TCMS將變得更聰明、更智能。通過(guò)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)列車遠(yuǎn)程自動(dòng)駕駛、休眠、喚醒、動(dòng)靜態(tài)自檢試驗(yàn)、障礙物檢測(cè)、復(fù)位等智能化操作。

未來(lái)，TCMS在采集、匯總各系統(tǒng)數(shù)據(jù)后，通過(guò)深度學(xué)習(xí)，可以實(shí)現(xiàn)智能故障預(yù)警、遠(yuǎn)程監(jiān)視及診斷分析。它就像一個(gè)超級(jí)保姆和智能導(dǎo)航，實(shí)時(shí)關(guān)注列車的“身體健康”和運(yùn)行情況，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、采取措施。

目前，不同類型的高速列車還無(wú)法“交流”，就像陌生人一樣。未來(lái)，我們將迎來(lái)智能編組時(shí)代，TCMS就像智能對(duì)講機(jī)一樣，可以讓高速列車成為可以相互理解的“好伙伴”，輕松“聊天”、智能合作。

? 車輛級(jí)總線以車廂為單元，傳輸單個(gè)車廂內(nèi)各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)；列車級(jí)總線則以列車為單元（繪圖/陳禾）

隨著科技的飛速發(fā)展，TCMS即將迎來(lái)一場(chǎng)前所未有的技術(shù)盛宴，為高鐵行業(yè)注入新的活力！

（責(zé)任編輯 / 高琳 牛一名? 美術(shù)編輯 / 周游）