随着列车通信网络(Train Communication Network,TCN)在高速列车上的广泛应用,TCN故障诊断与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)成为了时下研究热点。为了获取不同运行状态下TCN的特征量数据集,评估不同工况下网络健康状态,以便于对车载网络进行故障诊断和健康管理的研究,列车网络故障注入技术的研究迫在眉睫。目前列车网络故障注入技术的研究主要集中于线缆故障等硬故障研究,所设计的故障注入设备功能单一,不能满足列车网络PHM研究中所需求的对网络不同工况下波形特征量提取的功能,本文通过对列车网络故障机理的研究,完成故障注入方法的具体实现,并对不同工况下网络健康状态进行评估。主要研究内容如下:(1)以列车网络多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus,MVB)为研究对象,在充分调研国内外研究现状后,结合故障案例从物理层、链路层、其他故障三方面分析其故障机理,最终确定MVB总线阻抗不匹配、数据帧错误、间歇性断路以及电磁干扰等故障注入方法。(2)依据故障注入方法设计了故障注入板卡,完成了包括芯片选型、原理图设计、PCB绘制、元器件焊接、故障注入板卡调试等一系列工作,其中阻抗不匹配故障模块主要通过继电器和模拟开关控制可调电阻实现。(3)在Quartus II 13.0开发环境下,使用Verilog HDL硬件描述语言完成对FPGA软件程序的开发,包括软件功能设计、模块化程序编写、仿真验证和综合优化等。其中利用真随机数模块实现随机性和偶发性的故障注入,采用解编码方式完成了数据帧错误故障注入。(4)针对自组织映射网络(Self-Organizing Maps,SOM)具有网络结构简单、自动获取特征映射、对输入模式可以自动聚类等优点,本文提出一种基于SOM算法的网络异常检测方法,通过确立网络异常检测指标完成节点状态量化,并利用加权的方法将节点状态量化映射到网络状态量化。(5)搭建MVB总线实验测试平台,完成了MVB网络故障注入设备与健康评估方法的功能测试。故障注入设备测试包括板卡可用性、串并联阻抗故障模拟、间歇性断路故障模拟以及数据帧错误故障模拟四项功能测试;健康评估测试中设计了可视化的网络健康评估上位机软件,结合试验数据,完成不同工况下MVB总线节点状态量化和网络状态量化。结果显示,故障注入设备能很好的模拟MVB总线不同工况下的通信情况;通过健康评估方法可以实现不同工况下网络状态量化。最后总结本文研究内容并对后续的研究工作及方向进行展望。