动车组网络控制技术

1、2022-3-1512022-3-152 北京交通大学机电学院测控系 Email: TEL:2022-3-153动车组招标技术条件中对列车网络控制系统的要求 动车组上设控制、监测与诊断系统。该系统可由逻辑控制电路和列车控制微机网络系统两局部组合完成信息传输功能，也可仅由列车控制微机网络系统完成。 列车通信和控制微机网络系统应为车载分布式计算机网络系统。可由多级网络构成。通讯协议应有兼容性，应符合相关标准。2022-3-154 列车前后两个中央控制单元中，只有一个中央控制单元管理器作为总线仲裁器运行，通过钥匙开关选择实现。一台被选为总线仲裁器后，另一台那么作为备份的总线仲裁器运行。 速度调节 列

2、车按运行图规定速度运行。车上设有速度给定装置。 列车运行速度受车载列车速度控制系统控制。该系统应能根据线路允许的速度信号控制列车运行速度，确保列车运行平安。当列车超过规定速度运行时将通过制动系统自动减速运行。 2022-3-155 故障对策 控制系统重要局部应作冗余设计，保证在工作层失效时冗余层能顶替工作。 各控制层均应有故障自诊断、保存故障信息、必要的故障自排除及重要故障信息向上一级传送的功能。 投标文件中应清楚地描述该系统的原理、功能、结构、层次、介质和控制的对象及内容等，应明确地列出所采用的技术要求。 2022-3-1562022-3-1571.1 计算机网络的组成及拓扑结构 计算机网络

3、是计算机技术与通信技术结合的产物。 任何一个计算机网络均可以看成是由资源子网和通信子网两局部组成。前者提供网络的数据处理能力，后者由于实现网内的数据通信。2022-3-158计算机网络的分类最常用的分类方法：按覆盖地域大小分类。 1.广域网 2.局域网 3.城域网2022-3-159局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构1.总线型结构这种总线结构在节点间采用播送方式进行通信，每个节点这种总线结构在节点间采用播送方式进行通信，每个节点都能收到总线上传播的信息，每次只允许一个节点发送信都能收到总线上传播的信息，每次只允许一个节点发送信息，布线简单，本钱低，主要缺点节点发送信息时要竞用息，布线简单，本钱低

4、，主要缺点节点发送信息时要竞用总线，容易引起冲突。总线，容易引起冲突。2022-3-1510 2.环形结构环形网也采用播送通信的方式，从每一节点发出的信息均环形网也采用播送通信的方式，从每一节点发出的信息均可为环上其他节点接受，但它采用令牌传递的方式代替总可为环上其他节点接受，但它采用令牌传递的方式代替总线网的互相竞争。线网的互相竞争。2022-3-1511 3.星型结构这种结构是以中央节点为中心，经传输线路将它分别同外这种结构是以中央节点为中心，经传输线路将它分别同外围的节点连接而成，中央节点一般采用集线器或交换机，围的节点连接而成，中央节点一般采用集线器或交换机，外围节点为外围节点为PC，

5、优点为点到点通信，通信协议简单；缺点：，优点为点到点通信，通信协议简单；缺点：网上传递的信息全部要经中心转发，一旦中央节点失效，网上传递的信息全部要经中心转发，一旦中央节点失效，全网瘫痪。全网瘫痪。2022-3-15121.2 数据通信技术数据通信方式数据通信方式 1.串行通信和并行通信 2.同步通信和异步通信 3.单工通信和双工通信2022-3-15131.3 网络通信的硬件与软件网络传输介质网络传输介质 传输介质是通信子网中沟通发送方和接收方的物理通路，可传输模拟信号或数字信号，使用点到点连接或多点连接。1.同轴电缆 分为两类。一类是50电缆，用于在局域网内传输计算机数据；另一类是75 电

6、缆，常用于传输视频信号。2022-3-1514 2.双绞线 最廉价的局域网数据传输介质，每对由两根相互绝缘的铜线扭绞而成。扭绞的作用是减小对外的电磁辐射和外部电磁波对数据传输的干扰。 3.光缆 光缆由一根或多根极细的玻璃或塑料纤维镶嵌在护套中构成。一根光缆中可以包含多至数百根光导纤维，每根光纤又可传输一路或多路数字信号。 4.无线传输 网络通信可利用空间电磁波等实现无线传输，如微波、卫星传送、红外线传输。2022-3-1515网络通信设备网络通信设备1.1.网卡又称网络适配器网卡又称网络适配器充当网络计算机和网络传输介质之间的物充当网络计算机和网络传输介质之间的物理接口。理接口。2.2.调制解

7、调器调制解调器当计算机利用公用当计算机利用公用 线与网络连接时。线与网络连接时。3.3.中继器中继器通常在局域网中进行数据转发。它具有信通常在局域网中进行数据转发。它具有信号放大作用，能对弱信号进行再生；因号放大作用，能对弱信号进行再生；因此在传输线上使用后，能弥补信号的衰此在传输线上使用后，能弥补信号的衰减，延伸可传播的距离。减，延伸可传播的距离。2022-3-1516 4.集线器hub与交换器 都是局域网中常用的数据转发设备。二者有区别。在集线器中，各节点共享集线器的额定带宽；而交换器中各节点可独享交换器的额定带宽。 5.网桥与路由器 二者均使用于局域网局域网互联。二者同属“存储转发设备。

8、路由器通常具有比网桥更高的智能。 6.网关 网关常用于两个或多个异种网之间的连接，允许两个被连接的网络具有不同的通信协议，又称为“协议转换器。2022-3-15171.4 网络通信协议 为使通信子网有效地工作，参加通信的各方均须遵守一些共同的规那么，包括通信的内容、格式、步骤以及对通信设备与线路的要求。 ISO于1984年公布了网络系统的参考模型，全名开放系统互联根本参考模型，简称ISO-OSI/RM。 在ISO-OSI/RM中，网络的结构自下而上被分成7个层次，每层各完成一定的功能。2022-3-15187 应用层6 表示层5 会话层4 运输层3 网络层2 数据链路层1 物理层applica

9、tionpresentationsessiontransportnetworkData link physical2022-3-1519 1物理层第1层 物理层提供用于建立、保持和断开物理连接的机械的、电气的、功能的和过程的条件。简而言之，物理层提供有关同步和比特流在物理媒体上的传输手段，其典型的协议有EIA-232-D等。 2数据链路层第2 层 数据链路层用于建立、维持和撤除链路连接，实现无过失传输的功能。在点到点或点到多点的链路上，保证信息的可靠传递。其典型的协议有OSI标准协议集中的高级数据链路控制协议HDLC。2022-3-1520 3网络层第3 层 网络层规定了网络连接的建立、维持和

10、撤除的协议。它的主要功能是利用数据链路层所提供的相邻节点间的无过失数据传输功能，通过路由选择和中继功能，实现两个系统之问的连接。在计算机网络系统中，网络层还具有多路复用的功能。 4传输层第4 层 传输层完成开放系统之间的数据传送控制。主要功能是开放系统之间数据的收发确认。同时，还用于弥补各种通信网络的质量差异，对经过下三层之后仍然存在的传输过失进行恢复，进一步提高可靠性。2022-3-15212022-3-1522 基于计算机技术和通信技术，现代列车普遍配置了基于网络的分布式计算机控制系统，提供整列车的控制、监测、诊断等功能。列车通信网络就是应用于列车上的计算机通信网络。 2022-3-152

11、3 对列车通信网的要求为： 1实时性； 2协议简单性； 3短帧信息传送； 4信息交换的频繁性、网络负载的稳定性； 5较高的平安性、容错能力； 6低本钱需要。 2022-3-1524分布式计算机系统分布式计算机系统 优点优点l如果没有计算机，一些功能很难实现l - 异步电机控制l - 车辆诊断l本钱低，重量低，体积小，使用的电缆数量少/长度短l容易变更，通过软件实现更多的功能要比硬件容易l设计/开发时间短l可靠性提高2022-3-1525分布式计算机系统的概念分布式计算机系统的概念 输入/输出单元分布在被监测和控制的对象附近。所需的电缆数量少。 软件集中在中央单元CPU。CPUI/O unitC

12、PUI/OI/OI/OCPUProcessI/O unitVehicle bus2022-3-1526TCN TCN列车通信网络于1999年6 月正式成为国际标准，即IEC61735。该标准对列车通信网络的总体结构、连接各车辆的列车总线、连接车辆内部各智能设备的车辆总线及过程数据等内容进行了详细的规定。 它分为上、下两层，上层为列车总线，下层为车辆总线。列车总线由各个车厢内固定安装的物理传输介质双绞线或同轴电缆通过车厢之间的互连而构成。每个车厢内设一个通信节点，列车总线通过节点与车辆总线相连。车辆总线分别设置在各节车厢内，连接该节车厢的各个控制单元与设备。2022-3-15272022-3-1

13、528WTB Wire Train Bus列车总线列车总线 连接列车上MVB区段的双绞线 可以通过自动车钩实现扩展，允许多重操作 由网关控制3EST0002040237001.cgmDX62SSEN61MVB-WSPVCULite 82SSEN61DX62VCULite 84DX30DX34DX32RoofMVB-WSPSSEN61DX62VCULite 83DCU/M48ABVD68DCU/M4DDX20DX24DX22DCU/M4CGW85:TDSVCULite 80DX13DX15DX17DX10DX12DX14DCU/A51AX65ABVD66DCU/M49MVB C&CWTB

14、PISRS422DX52RoofDX54AX19RoofCabDX11RS485COMC81ABVD64MVB-WSPAX67AX69RMMPRMPMSSEN61DX62VCULite 84DX30DX34DX32RoofMVB-WSPSSEN61DX62VCULite 83DCU/M48ABVD68DCU/M4DDX20DX24DX22DCU/M4CGW85:TDSVCULite 80DX13DX15DX17DX10DX12DX14DCU/A51AX65ABVD66DCU/M49MVB C&CWTBPISRS422DX52RoofDX54AX19RoofCabDX11RS485SSE

15、N61DX62MVB-WSPVCULite 82COMC81ABVD64MVB-WSPAX67AX69 MVB ATPCTIUMMIBTIUCOMC30COMC20VDXSDUCOMC40RS485 MVB ATPCTIUMMIBTIUCOMC30COMC20VDXSDUCOMC40RS485WSPWSPWSPWSPWSPWSP2022-3-1529WTB Wire Train Bus WTB 列车总线列车总线l WTB有动态配置功能，也就是说连接的车辆数可以变化。例如当两列由8节车辆组成的动车组连挂时可自动实现网络重新配置，即给网关重新编号。l 符合IEC标准l 通讯速率1.0 Mbps l

16、 WTB采用屏蔽双绞线，要求有较高的机械连接性能。使用该种介质可以到达1Mbit/s通信速率，长度为860m，对应22节26m长的UIC列车。可连接至少32个节点。2022-3-1530MVB Multifunction Vehicle BusMVB 多功能车辆总线多功能车辆总线l MVB是进行几个车辆之间通信的数据总线。l MVB只有静态配置功能，也就是说，挂接在MVB总线上的单元数量不能改变。如果需要在MVB上连挂更多的单元，需要为TCMS装置下载新的软件。l 符合IEC标准l 使用屏蔽双绞电缆或光缆l 通信速率为1.5 Mbps(X3) (X2)M F M F M F M F MVBT

17、T T = Terminator2022-3-1531 MVBMVB提供三种通信介质，工作速率相同。提供三种通信介质，工作速率相同。 1 1电气短距离介质电气短距离介质ESDESD，在无需电气隔离的情，在无需电气隔离的情况下传输距离况下传输距离20m20m，最多连接，最多连接3232个设备；个设备； 2 2电气中距离介质电气中距离介质EMDEMD，采用屏蔽双绞线，距，采用屏蔽双绞线，距离离200m200m，最多，最多3232个设备；个设备； 3 3光纤介质，距离光纤介质，距离2000m2000m，点对点连接或星形，点对点连接或星形连接。连接。2022-3-1532ARCNET Datapoin

18、tDatapoint公司公司7070年代末推出年代末推出ARCNET ARCNET ，最初规，最初规划为局域网，其可靠性高、通信速率高、能实现远距划为局域网，其可靠性高、通信速率高、能实现远距离通信的特点使其成为一种理想的现场总线。离通信的特点使其成为一种理想的现场总线。 ARCNETARCNET位于位于OSIOSI参考模型的物理层和数据链路层，能参考模型的物理层和数据链路层，能实现网络上两个节点数据帧的发送和接收。节点包括实现网络上两个节点数据帧的发送和接收。节点包括一个一个ARCNET ARCNET 控制芯片和一个电缆收发器。每一个节控制芯片和一个电缆收发器。每一个节点有一个点有一个MAC

19、MAC地址，在整个网络中地址，在整个网络中MACMAC地址必须唯一，地址必须唯一，一个网络最多有一个网络最多有255255个节点。个节点。 ARCNETARCNET支持长度可变的数据帧支持长度可变的数据帧0 0507507个字节，传个字节，传输速率通常可达，内置输速率通常可达，内置1616位位CRCCRC校验，支持包括光纤校验，支持包括光纤在内的多种电缆连接介质，数据链路层协议固化在在内的多种电缆连接介质，数据链路层协议固化在ARCNETARCNET控制芯片内部。控制芯片内部。2022-3-15332022-3-15342022-3-15352022-3-1536 在列车网络控制方面，三菱电机

20、、日立和东在列车网络控制方面，三菱电机、日立和东芝公司均为新干线动车组设计制造了列车网芝公司均为新干线动车组设计制造了列车网络控制系统。其中日立公司生产的系统称之络控制系统。其中日立公司生产的系统称之为为ATIATI，即自动列车信息系统；而三菱电机和，即自动列车信息系统；而三菱电机和东芝公司的系统称之为东芝公司的系统称之为TISTIS，即列车信息系统。，即列车信息系统。各公司的产品功能和水平根本相当，所采用各公司的产品功能和水平根本相当，所采用的标准也是统一的，系统中的大局部部件如的标准也是统一的，系统中的大局部部件如显示屏等可以实现互换。该系统在车载试验、显示屏等可以实现互换。该系统在车载试

21、验、系统检查和故障诊断等方面所表现出的性能系统检查和故障诊断等方面所表现出的性能较强。较强。2022-3-1537 CRH2CRH2动车组列车信息控制装置采动车组列车信息控制装置采用贯穿全列车的总线来传送信息，用贯穿全列车的总线来传送信息，从而减轻了列车的重量，并且通从而减轻了列车的重量，并且通过对列车运行及车载设备动作的过对列车运行及车载设备动作的相关信息进行集中管理，可以有相关信息进行集中管理，可以有效地实现对司机和乘务员的辅助效地实现对司机和乘务员的辅助作用、加强对设备的保养和提高作用、加强对设备的保养和提高对乘客的效劳质量。对乘客的效劳质量。 列车信息控制系统具有控制指令列车信息控制系

22、统具有控制指令传输、设备状态监视和故障诊断传输、设备状态监视和故障诊断三大功能。三大功能。2022-3-1538 列车信息控制系统主要由列车信息中列车信息控制系统主要由列车信息中央装置简称中央装置、列车信息央装置简称中央装置、列车信息终端装置简称终端装置、列车信终端装置简称终端装置、列车信息显示器、显示控制装置、息显示器、显示控制装置、ICIC卡读写卡读写装置以及乘客信息显示器等组成。装置以及乘客信息显示器等组成。 头车中设置由控制传输部和监视器部头车中设置由控制传输部和监视器部组成的中央装置，具有列车信息管理组成的中央装置，具有列车信息管理和向列车信息终端装置传输数据的功和向列车信息终端装置

23、传输数据的功能。各车辆分别设置一台终端装置，能。各车辆分别设置一台终端装置，实现各车厢中车载设备的信息传输。实现各车厢中车载设备的信息传输。2022-3-1539车号车号12345678车种车种T1c-1M2-2M1-3T2-4T1k-5M2-6M1s-7T2c-8中央装置中央装置MS-A94011终端装置终端装置MS-A941-G1/21*11*111*11*11*111*1列车信息列车信息显示器显示器MS-A942212显示控制显示控制装置装置MS-A943212ICIC卡读写卡读写装置装置MS-A94422乘客信息乘客信息显示器显示器222222222022-3-1540中央装置中央装置

24、2022-3-1541 MDM8-1MDM8-1板：中央装置的光信号传输卡。板：中央装置的光信号传输卡。中央装置用该卡收发光信号，它是信息中央装置用该卡收发光信号，它是信息控制系统的主要传输电路。控制系统的主要传输电路。 TRCTRC板：信号传输卡。该卡有板：信号传输卡。该卡有8 8个传输通个传输通道，包含道，包含20mA20mA电流环与电流环与HDLCHDLC同步通信电同步通信电路。路。 CPUCPU板：中央装置主处理板。板上板：中央装置主处理板。板上CPUCPU字字长长3232位相当于位相当于MC68360MC68360，具备，具备4MBROM4MBROM存储器，存储器，2MBRAM2MB

25、RAM存储器。该板实际上是存储器。该板实际上是为中央装置设计的专用嵌入式计算机，为中央装置设计的专用嵌入式计算机，用于信息的处理、计算及信息记录。用于信息的处理、计算及信息记录。2022-3-1542 DISDIS板：光电隔离数字信号输入卡。用于板：光电隔离数字信号输入卡。用于处理处理24V24V、100V100V开关输入信号。开关输入信号。 DIODIO板：光电隔离或继电器隔离数字信号板：光电隔离或继电器隔离数字信号输出卡。用于处理输出卡。用于处理24V24V、100V100V开关输出信开关输出信号。号。2022-3-1543 PSPS板：电源卡。该板为板：电源卡。该板为DC/DCDC/DC

26、电源调整卡，输入电源调整卡，输入为为100VDC100VDC，输出电压为，输出电压为24VDC24VDC与与5VDC5VDC。输出电流。输出电流有两种规格，其中有两种规格，其中PSBPSB型容量较大，型容量较大，24V24V输出输出2A2A，5V5V输出输出8A8A，作为中央装置供电电源，其中，作为中央装置供电电源，其中PSAPSA型型容量较小，容量较小，24V24V输出输出2A2A，5V5V输出输出3A3A，作为终端装，作为终端装置供电电源。置供电电源。 TXCTXC板：控制指令发送卡。中央装置用该卡可将板：控制指令发送卡。中央装置用该卡可将控制指令发送到车辆设备。控制指令发送到车辆设备。

27、中央装置第二块中央装置第二块CPUCPU卡卡CPU3-1CPU3-1上装有四个选上装有四个选择开关，用来选择列车信息控制系统的运行模择开关，用来选择列车信息控制系统的运行模式：一般、检修、诊断与备用。式：一般、检修、诊断与备用。 2022-3-1544终端装置终端装置2022-3-1545显示控制装置显示控制装置2022-3-1546 每个操纵台上设置两台司机用列车信每个操纵台上设置两台司机用列车信息显示器，另外在息显示器，另外在7 7号车厢号车厢M1s-7M1s-7设置一台乘务员列车信息显示器，共设置一台乘务员列车信息显示器，共5 5台。列车信息显示器为触摸式，通过台。列车信息显示器为触摸式

28、，通过操作触摸屏，可以进行画面切换。操作触摸屏，可以进行画面切换。 显示画面：彩色显示画面：彩色LCD 8LCD 8色色( (黑、红、绿、黑、红、绿、紫、蓝、黄、白紫、蓝、黄、白) ) 分辨率：分辨率：640640480 dot480 dot点点 显示文字数：显示文字数：4040文字文字2424行行 输入：阻抗模式触摸输入方式输入：阻抗模式触摸输入方式2022-3-1547 ICIC卡读写装置安装在头尾车厢卡读写装置安装在头尾车厢T1c-1T1c-1、T2c-8T2c-8，车上系统与地面系统之间的通信，车上系统与地面系统之间的通信采用采用ICIC存储卡。读取存储卡。读取ICIC卡：从卡：从IC

29、IC卡上读取卡上读取告示文、停靠站、公里里程的信息。写入告示文、停靠站、公里里程的信息。写入ICIC卡：将列车信息控制装置上记录的各种卡：将列车信息控制装置上记录的各种信息和牵引变流器上记录的故障数据写入信息和牵引变流器上记录的故障数据写入ICIC卡中。卡中。 由于中央装置能读写由于中央装置能读写ICIC卡，告示文可以由卡，告示文可以由地面人员通过计算机编辑写入地面人员通过计算机编辑写入ICIC卡，这样卡，这样就可以通过读取就可以通过读取ICIC卡将信息转储到中央装卡将信息转储到中央装置的非易失性存储器里。置的非易失性存储器里。2022-3-1548 系统涉及的功能主要有：牵引控制、系统涉及的

30、功能主要有：牵引控制、制动控制、系统平安联锁、动车组制动控制、系统平安联锁、动车组过分相控制、车门控制、空调控制、过分相控制、车门控制、空调控制、设备的开启设备的开启/ /复位、显示灯复位、显示灯/ /蜂鸣器蜂鸣器控制、操纵台故障显示灯的控制、控制、操纵台故障显示灯的控制、发生故障或异常时报警等。发生故障或异常时报警等。2022-3-1549 中央装置及终端装置间通过光纤双重中央装置及终端装置间通过光纤双重环路及自我诊断传输线双绞线连环路及自我诊断传输线双绞线连接，控制指令通过光纤双重环路及自接，控制指令通过光纤双重环路及自我诊断传输线双绞线传输。控制我诊断传输线双绞线传输。控制指令传输系统采

31、用独立于监视器部的指令传输系统采用独立于监视器部的双双CPUCPU方式，具有故障导向平安和备份方式，具有故障导向平安和备份作用。并且列车信息控制系统可以区作用。并且列车信息控制系统可以区分重大故障和轻微故障，如果重大故分重大故障和轻微故障，如果重大故障需要处理，此系统就会将故障内容障需要处理，此系统就会将故障内容及处理方案通知给司乘人员。及处理方案通知给司乘人员。2022-3-1550 列车信息控制系统对车载设备进行列车信息控制系统对车载设备进行检查，检查时设备本身具有诊断功检查，检查时设备本身具有诊断功能，列车信息控制系统只发出对设能，列车信息控制系统只发出对设备的检查指令及收集检查结果。系

32、备的检查指令及收集检查结果。系统将检查结果和参数显示在显示器统将检查结果和参数显示在显示器上，司机或维修人员可以根据该结上，司机或维修人员可以根据该结果确定动车组的系统是否需要检修。果确定动车组的系统是否需要检修。 2022-3-1551TMS的组成及网络结构的组成及网络结构2022-3-15522022-3-1553(1) (1) 光节点之间的传输光节点之间的传输 通过光纤双重环路结构传输通过光纤双重环路结构传输 固定长度的循环传输方式固定长度的循环传输方式( (传输控制指令传输控制指令) ) 令牌传递方式令牌传递方式( (传输监控信息传输监控信息) ) 传输周期传输周期10ms 10ms

33、标准标准 适用光纤适用光纤 GI50/125GI50/125 传输速度：传输速度：2022-3-1554(2) (2) 光节点与设备光节点与设备( (牵引变流器、制动控牵引变流器、制动控制装置制装置) )之间的传输之间的传输 通过光纤进行点对点连接通过光纤进行点对点连接 2 2线式半双线式半双工传输工传输 轮询选择方式轮询选择方式 传输周期传输周期10ms 10ms 标准标准 适用光纤适用光纤 H-PCF200/230H-PCF200/230 HDLC HDLC方式方式192kbps192kbps2022-3-1555(3) (3) 自我诊断的传输自我诊断的传输 通过多站总线结构进行单向传输通

34、过多站总线结构进行单向传输( (控制控制发送部发送部控制接收部控制接收部) ) 固定长度的循环传输方式固定长度的循环传输方式 传输周期传输周期10ms 10ms 标准标准 符号化基带方式符号化基带方式24VP-P(12024VP-P(120平衡电平衡电路路) ) HDLC HDLC方式方式 由由Dual-CPUDual-CPU方式进行平安确保式传输方式进行平安确保式传输2022-3-15564 4设备设备( (乘客信息显示器、空调显示设乘客信息显示器、空调显示设定器、自动播送装置、辅助电源装置、定器、自动播送装置、辅助电源装置、LKJ-2000LKJ-2000装置装置)监视器部之间的传输监视器

35、部之间的传输 点对点连接的点对点连接的4 4线式双向传输线式双向传输 轮询选择方式轮询选择方式 20mA 20mA 电流环路方式电流环路方式2424 起止同步方式起止同步方式 9600bps9600bps2022-3-1557(5)(5)侧面目的显示器仅接收信号侧面目的显示器仅接收信号监监视器部之间的传输视器部之间的传输 通过点对点连接的通过点对点连接的2 2线式单向传输线式单向传输 20mA 20mA 电流环路方式电流环路方式2424 起止同步方式起止同步方式9600bps9600bps2022-3-1558(6) (6) 距离检测装置距离检测装置( (仅发送信号仅发送信号)监视器监视器部之

36、间的传输部之间的传输 通过点对点连接的通过点对点连接的2 2线式单向传输线式单向传输 30mA 30mA 电流环路方式电流环路方式2424 HDLC HDLC方式方式9600bps9600bps2022-3-1559(7) (7) 收音机播送装置收音机播送装置( (仅接收信号仅接收信号)监监视器部之间的传输视器部之间的传输 通过点对点连接的通过点对点连接的2 2线式单向传输线式单向传输 30mA 30mA 电流环路方式电流环路方式2424 HDLC HDLC方式方式4800bps4800bps2022-3-1560 传输线有列车信息传输线传输线有列车信息传输线( (光纤光纤) )及自我及自我诊

37、断信息传输线诊断信息传输线( (双绞线双绞线) )二种。列车信二种。列车信息传输线为环形结构环路，如果在环路息传输线为环形结构环路，如果在环路的一个方向没有检测到应答时，就向环的一个方向没有检测到应答时，就向环路的另一个方向发送信息，因此能够避路的另一个方向发送信息，因此能够避开故障部位开故障部位 2022-3-1561 中央装置和终端装置由光纤连接，采用中央装置和终端装置由光纤连接，采用不易发生故障的双向环形环路传输信息。不易发生故障的双向环形环路传输信息。当发生两处以上的线路故障时，可以继当发生两处以上的线路故障时，可以继续由其他连接线路进行传输。另外，还续由其他连接线路进行传输。另外，还

38、设有备份传输线设有备份传输线( (自我诊断传输线自我诊断传输线) )，当，当环形网络发生故障时可以传输控制指令，环形网络发生故障时可以传输控制指令，对各设备进行控制。对各设备进行控制。2022-3-1562 列车信息控制系统采用列车级和车辆级列车信息控制系统采用列车级和车辆级两级网络结构。列车级网络为连接编组两级网络结构。列车级网络为连接编组各车辆的通信网络，以列车运行控制为各车辆的通信网络，以列车运行控制为目的，连接各中央装置和终端装置，采目的，连接各中央装置和终端装置，采用双重环网结构。车辆级网络为连接车用双重环网结构。车辆级网络为连接车厢内设备的通信网络。厢内设备的通信网络。2022-3

39、-1563 控制信息传送 2022-3-1564终端4-6间传送障碍2022-3-1565中央1系故障2022-3-1566中央1系、2系故障2022-3-1567列车信息控制装置功能列车信息控制装置功能牵引、制动器的指令传送牵引、制动器的指令传送设备的控制、复位指令传输设备的控制、复位指令传输显示灯、蜂鸣器控制指令传输显示灯、蜂鸣器控制指令传输司乘人员支持功能司乘人员支持功能 效劳设备控制功能效劳设备控制功能 数据记录功能数据记录功能 车上试验功能车上试验功能 2022-3-15688.8.自我诊断传输线自我诊断传输线 9.9.远程控制功能远程控制功能 10.10.列车信息控制装置的自我诊断

40、功能列车信息控制装置的自我诊断功能 11.11.画面显示功能画面显示功能 列车信息控制装置功能列车信息控制装置功能2022-3-15692022-3-15702022-3-15714.1 TCMS4.1 TCMS的体系结构的体系结构 CRH5CRH5动车组配有一套基于多台微机的系统，可动车组配有一套基于多台微机的系统，可控制并监控所有列车和车辆的相关功能控制并监控所有列车和车辆的相关功能( (列车列车网络控制系统网络控制系统TCMS) TCMS) 。 其结构基于其结构基于TCN TCN 标准标准 (IEC 61375-1) (IEC 61375-1) ，具有，具有WTB (WTB (列车总线列

41、车总线) ) 和和MVB (MVB (车辆总线车辆总线) )串行接口，串行接口， 该体系结构使用该体系结构使用2 2个标准的个标准的TCMSTCMS模块，每半列模块，每半列车称为车组一个。车称为车组一个。2022-3-1572 两个动力单元通过网关进行动力单元间两个动力单元通过网关进行动力单元间和连挂列车间的通讯。和连挂列车间的通讯。 此外还有一个此外还有一个CANCAN总线标准的车辆总线，总线标准的车辆总线，仅用于次要设备的诊断。仅用于次要设备的诊断。 系统具有完善的冗余和控制、诊断和监系统具有完善的冗余和控制、诊断和监视以及故障存储功能。视以及故障存储功能。2022-3-1573GWGWM

42、PUMPUMc2M2STPM2T2TPBMHMc1Train bus列列车车总总线线Vehicle bus车车辆辆总总线线Vehicle bus车车辆辆总总线线Vehicle name车车辆辆名名称称2022-3-1574 一个标准的TCMS模块可以控制4节车辆，并且包括两个不同的等级： 牵引主要功能 支持次要功能 从两个MPU中冗余设计对每条总线进行控制。 根据设备的数量或线路的长度，可利用“中继器来增加MVB总线的长度。2022-3-1575 网关被用于在TCMS模块之间交换信息。以下图中显示的主要设备连接在MVB总线上。非智能设备通过远程输入/输出模块RIOMS与TCMS系统接口。RIO

43、M被分布在每辆车中，从而减少配线和相应的重量。在每个重要位置上均预留冗余的RIOM。2022-3-1576注：有注：有重影的重影的设备表设备表示冗余。示冗余。2022-3-1577ACU:Auxiliary Control Unit辅助控制单元PIS:Passenger Information System乘客信息系统BCU: Brake Control Unit 制动控制单元REP:Repeater 中继器CGA:Automatic Coupler central unit自动车钩中央单元RIOM CAB:Remote I/O Modules (drivers cab)远程 I/O模块 (司

44、机室)CLT:Local Traction Control本地牵引控制RIOM LQ:Remote I/O Modules (BT panel)远程 I/O模块(BT面板)EXT. DOORSExternal Doors外部门TCU:Traction Control Unit 牵引控制单元GW:Gateway WTB/MVB 网关 WTB/MVBTD:Drivers Diagnostic display司机诊断显示器HVAC:Air Conditioning 空调TS:Drivers Instruments display司机仪器显示器LT:Train Logic display 列车逻辑显示

45、器WCToilet 厕所MPU LC:Microprocessor Unit Comfort Line微处理器单元车内设施线路CB Battery Charger充电机MPU LT:Microprocessor Unit Traction Line微处理器单元牵引线2022-3-1578 TCMS主要零部件可以按照以下分组： 列车控制与监视单元： MPU(主处理单元) WTB/MVB网关 RIOM远程I/O模块 MVB 中继器2022-3-1579 人机接口设备: 司机室主监视器 司机室诊断监视器 本地监视器(在列车长室) 控制杆、开关、按钮、灯 位于低压配电柜和司机台上的低压零部件继电器、二

46、极管。2022-3-1580 与原型车SM3的改变之处： 诊断线采用CAN总线替代RS485 充电机连接到CAN总线上 将自动车钩控制单元连接到CAN总线上 司机室 RIOM在 MVB-A 和 MVB-B上分开 “本地牵引控制(CLT)与 HV箱RIOM集成在一起2022-3-1581列车总线列车总线 两个动车组之间的连接通过穿过头车自动车钩的“WTB列车总线型冗余链路来实现。 此总线是TCN网络的一局部，它在长度因挂钩/摘钩操作而发生变化时可以实现网络的动态重组网关重新编号。 该总线使用具有可控阻抗的冗余介质，其传输的信息速率约为1 Mb/s。传输距离为860米，22个节点，备用节点有4 个

47、。 网关的轮询周期约为50 ms。同一总线还用于两个单元之间的通信。2022-3-1582 每次列车重新编组或列车连挂初运行，要进行列车总线即WTB总线的配置，对于标准的列车总线WTB，本身具有自动配置功能,操作人员只要按规程操作，最后检查配置状态以确认配置是否正确。如果配置不正确，列车总线将不能正常通信。2022-3-1583网关网关 网关可以实现列车总线与车辆总线之间的双向信息交换。 每个网关与列车线路之间以128字节的报文周期数据交换与其车组相关的信息，并接收来自整个列车编组中其他所有网关的同类信息。 网关为完全冗余电路板、连接器、电源等。2022-3-1584MPU-LT, MPU-L

48、CMPU-LT, MPU-LC MPUMain Processing Unit，主处理单元，负责对相应车辆输出指令和控制。 在每一车组中4辆车有2对MPU。其中的2个MPU-LT控制牵引和信号设备总线上的所有设备，而另外2个MPU-LC那么控制车内设施和CAN总线上的所有设备。 MPU功能任务周期可认为不超过100 ms目标值为50 ms。2022-3-1585车辆总线车辆总线 车辆总线为MVBMultifunction Vehicle Bus，多功能车辆总线。 该总线使用阻抗受控的冗余介质，其传输的信息速率约为1.5 Mb/s。最大传输距离200米，32个节点设备。 备用节点至少每段为20%

49、。用于处理数据的备用带宽约为30%。 在此总线上可以使用不同的轮询周期：从用于快速信息的32 ms到用于较次要信息的512 ms。 每个车组有3条总线：牵引、车内设施和信号。2022-3-1586中继器中继器 中继器是一种主要为硬件的专用设备，用于扩展MVB在长度和节点方面的容量。事实上，通过中继器连接的MVB总线的两个不同区段在MPU层次上看来只是一个有32+32个节点、200+200米长的一条MVB总线。中继器引起的数据传输延时非常微小。2022-3-1587监视器监视器 一司机台监视器 驾驶台上有2个分别名为TS和TD的监视器。 监视器为彩色TFT显示器。 屏幕尺寸为英寸，其分辨率为80

50、0 x 600SVGA。 监视器带有加热器和风扇，可在低和高环境温度下使用。 监视器具备“节电模式功能，可以延长寿命。 监视器所使用的语言为中文。2022-3-1588二 TS监视器 TS监视器以图形化方式向司机显示主要驾驶信息值即线电压、线电流、力矩等。 司机可以用屏幕周围设置的一组按键与监视器进行交互。 也可以使用这些按键向设备发送全局性或选择性命令。 司机还可以在专门画面中通过监视器手动排除掉某些设备。2022-3-15894.2 TCMS4.2 TCMS的功能与系统性能的功能与系统性能TCMSTCMS通过以下方法执行自己的功能：通过以下方法执行自己的功能： cabling and re

51、lays cabling and relays 布线和继电器布线和继电器 integrated software integrated software 集成软件集成软件 pneumatic commands pneumatic commands 气动命令气动命令 2022-3-1590Main involved functions can be classified as follows: 主要涉及的功能可以划分为以下几类：主要涉及的功能可以划分为以下几类： traction 牵引牵引 brake 制动制动 auxiliary power supply system 辅助供电系统辅助供电系统

52、 auxiliary pneumatic system 辅助气动系统辅助气动系统 signalling 信号信号 bogie monitoring 转向架监视转向架监视 passenger saloon air conditioning 乘客客室空调乘客客室空调 drivers cab air conditioning 司机室空调司机室空调 passenger information system 乘客信息系统乘客信息系统 external (side) doors 外部外部(侧侧)门门 internal doors 内部门内部门 man machine interface (driving

53、desk) 人机接口人机接口(司司机台机台) diagnostic 诊断诊断2022-3-1591司机台状态由TCMS通过RIOMs进行检测，并且直接通过WTB/MVB网关输出数字信号来执行以下功能:1当司机台钥匙激活时，将网关从待机状态唤醒2管理TCN初始化序列和头车的选取2022-3-1592 1.Leading Vehicle 正常操作中(当两列车联挂时也是一样)，TCMS选出一个头车来正确地管理牵引指令，防止在发布牵引命令时产生冲突。这节车定义为主牵引控制traction master)。 每一次，头车识别结果不能超过一辆，并且，如果存在，应该是插入司机台钥匙并启动的那节车。 主牵引控

54、制选择的过程(叫做TCN初始化)是根据 IEC-61375标准的要求在列车总线级进行管理的;在选择结束时，应仅有一节车被选为头车，并且相应的 WTB/MVB网关将成为列车的主牵引控制节点。 只有头车才有权限发布牵引指令。2022-3-1593 2.“Standstill mode “静止模式是EMU的一个特殊操作状态，即使没有启动司机台，列车HV (受电弓升起、高压电路供电、辅助变流器接通且板卡在正常操作中运行，) 依然保持得电。这种操作模式用于在不切断列车的供电而改变司机台。 这种操作模式的启用仅能通过从启动的司机台的一个发光按钮实现。2022-3-1594 TCMS MPUs检查“静止模式

55、所需要的条件，然后在本地通过MVB总线，在整列编组通过WTB总线发布恰当的命令。 “静止模式仅在以下条件都满足时才能启用： 列车静止 有高压 有中压(不是来自外部插座而是来自辅助变流器) 有低压 启动的司机台上的运行方向控制杆处于中间位置 供风指令没有启动 列车处于制动状态 主风管压力正常 WTB运行2022-3-1595 3.Train coupling & uncoupling “列车联挂状态由TCMS MPUs 通过RIOMs读取KAC继电器的状态检测。 开闭机构的翻开命令受到一个最大速度阈值的限制在设计的阶段将给予定义。这个功能由TCMS通过RIOMs进行管理。 如果在正常的列

56、车运行过程中，在未联挂端的开闭机构被忘记关闭而处于翻开位置，当超过阈值速度时，开闭机构将会自动关闭。 自动车钩和开闭机构的监视和诊断通过由 CAN 接口连接到 TCMS的专用控制单元来执行。2022-3-15961st train status2nd train status Operation result HV enabledHV enabled当车钩的两个连接器盒连接到一起时，列车网络的重新初始化开始工作；在WTB线上的冲突(2个司机台钥匙-2个牵引主控制)被识别，两辆车都进入主断路器打开且受电弓降下的状态。 HV enabled Standstill 启动的车必须接近“静止”的车辆，两

57、个受电弓都升起。当两个车钩的连接器盒连接到一起时，列车网络重新初始化开始工作；头车保持不变，也就是说，是先前启动的车。当TCN初始化工作结束时，“静止”列车保持在这个状态;司机也将另一列车置于“静止”模式，以便于可以改变司机台并移动到一个端部司机室，与联挂的列车离开。 2022-3-15971st train status2nd train status Operation result HV enabled Disabled 当车钩的两个连接器盒连接到一起时，如果未启用车上的电池没有接入，它们将自动接入，并且列车网络重新初始化。先前的头车被确认，且在先前未启用的列车上，对应的受电弓也自动升起

58、。司机通过按下司机台上按钮发布“关闭DJ”命令来闭合不可用车辆上的DJ。然后，就可能将整列编组置于”静止”模式中，来改变司机台，并移动到端部司机室，与联挂的列车一起离开。 2022-3-1598MBCUBCUBCUBCUTCUTCUBCUBCUBCUTCUTCUTCUInterlock valveCommand互锁阀命令Interlock valveCommand互锁阀命令Interlock valvecommand互锁阀命令Interlock valveCommand互锁阀命令TCMSMPUInterlock valvecommand互锁阀命令MBCUTCMSMPUBRAKE BUS制制动动

59、总总线线TCMS MVB BUSTCMS MVB总总线线2022-3-1599 制动系统有一个专门的总线(制动总线)并且列车上每个制动控制单元(BCU)都与其接口。制动总线可在整列编组上扩展(例如两列车联挂-16辆车)。 带司机室的车辆上的BCU起到制动主控制的作用(MBCU)且与TCMS MVB总线接口; 获得来自司机台上制动手柄和信号装置的制动请求电制动和气动制动请求。在编组中的主BCU通过司机台钥匙的插入进行定义。 每个BCU控制本车气动管路。在每个动车上，都有一个牵引控制单元(TCU)，与TCMS MVB总线接口;每个TCU执行本车电动制动功能并且通过硬线连接驱动互锁阀。 2022-3

60、-15100数据流数据流2022-3-15101 主BCU直接读取制动手柄位置和信号系统的制动请求并处理这些信息，设定执行制动所需要的电制动力和电空制动力。 电空制动命令通过制动总线发送给列车编组的所有BCUs，相应地执行本地气路的控制；TCMS不涉及此功能。 电制动命令通过TCMS MVB总线传送给牵引主控制的MPU 进行处理并通过列车控制网络(MVB和WTB)传送给所有的TCUs。 2022-3-15102 停放制动 每节车上的BCU通过压力传感器检测停放制动状态，并由主BCU通过MVB接口传送给TCMS。 停放制动上的诊断由BCU在本地进行，并发送给主BCU而后发送给TCMS。 乘客报警 所有的车辆都配备有一个乘客报警制动