《城轨列车网络控制》课件-第五章 城轨列车网络控制系统

城轨列车网络控制系统概述城轨列车网络控制主讲人目录CONTENTS城轨交通车辆概述01列车网络控制系统概念02国内外列车通信网络发展03PART01城轨交通车辆概述城市轨道交通城市轨道交通（UrbanRailTransit）是采用轨道结构进行承重和导向的车辆运输系统，是城市公共交通的骨干，具有节能、省地、运量大、全天候、无污染又安全等特点，属绿色环保交通体系，特别适应于大中城市。轨道交通作为国际公认的绿色交通，具有经济、环保、高效等独特优势，对于提高交通运输能力、提高群众的出行效率有着积极作用。城市轨道交通中国城市轨道交通（ChinaUrbanRailTransit）是指中华人民共和国境内采用专用轨道导向运行的城市公共客运交通系统，包括地铁系统、轻轨系统、单轨系统、现代有轨电车、磁浮系统、自动导向轨道系统和市域快速轨道系统。随着城市轨道交通的快速发展，城轨列车的需求也不断增长，网络控制系统作为城轨列车的“指挥控制中心”，不仅实时采集列车运营期间的各种操作指令、状态显示等信号，同时还对采集的数据进行运算处理和故障诊断。PART02列车网络控制系统概念

列车网络控制概念网络系统不仅控制多个车辆中的牵引、制动系统协调工作，同时控制车门、空调、乘客信息等系统同步工作，所有子系统的运行状态全部传输到网络系统中实现运行监视与故障诊断。PART03国内外列车通信网络发展20世纪80年代初，德国西门子公司和英国广播公司合作开发出了车载微机的雏形。20世起90年代初，德国西门子的列车总线，美国Echelon的LonWorks总线，法国总线，日本的ARCNET网络等。0201SIEMENS和BBC不同总线国外列车通信网络国外列车通信网络国外公司如今，列车网络技术已经逐步走向成熟，西欧一些技术发展

处于前列的公司，如瑞士的Adtranz公司，德国的SIEMENS

公司、意大利的ANSALDO公司20世纪90年代中期，中国中车株洲电力机车研究所较早从国外引进了较为完整的TCN网关技术。2004，首套具有自主知识产权的国产地铁列车网络控制系统研制成功2007年，同济大学对车载通信网络进行了性能测试的研究，经过长时间连续运行后得出绞线式列车总线和多功能车辆总线两层总线结构的各项性能指标。0201中国中车同济大学国内列车通信网络国外列车通信网络株洲时代中国中车旗下的株洲时代电气股份有限公司和青岛四方车辆研究所有限公司在工业以太网方面也进行了大量的研究，并分别提出了基于ECN标准的第2代分布式列车网络控制系统和基于TCN标准的列车网络控制系统。列车网络SIBAS控制系统城轨列车网络控制主讲人SIBAS系统介绍01目录CONTENTSSIBAS-32系统设备02SIBAS系统应用0304PART01SIBAS系统介绍01SIBAS系统介绍SIBAS系统是德国Siemens公司提供的列车控制系统，能够实现列车牵引系统控制、信息传输、运行监控和诊断等全部控制任务。SIBAS系统目前有SIBAS-16和SIBAS-32两个系列，主要运用到我国早期的西门子进口城市轨道交通地铁车辆中图

微处理器01SIBAS系统介绍SIBAS，即SiemensBahnAtomatisierungsSystem，西门子铁路自动化系统CFSU，中央故障存储单元；KLIP智能化外围接口PART02SIBAS-32系统设备02SIBAS-32系统设备中央控制单元CCU作为列车层的控制和管理器是SIBAS-32的核心控制单元，主要实现列车的集中控制与故障诊断功能牵引控制单元TCU（TractionControlUnit）是列车的传动级控制单元，主要功能是实现对牵引变流器的控制。02SIBAS-32系统设备GW用于WTB与MVB之间的协议转换，因此GW插件上除了具有两组MVB（A线和B线）接口和两组WTB（A线和B线）接口、WTB和MVB的协议控制器，还有一个处理协议转换的微处理器。02SIBAS-32系统设备SIBAS-32系统的KLIP站，是一种信号输入／输出设备，主要功能是采集相关电路的状态信号和输出相关的控制信号。KLIP站可以分为CIO（CompactI／O）和SKS（SIBASKLIPSTATION）两种形式，两种形式的KLIP站都具有MVB通信能力。PART03SIBAS系统应用03SIBAS系统应用扩展性是依赖于系统的标准化来实现的，只有标化的系统才能实现扩展CCF（中央控制功能）和TCF（牵引控制功能）整合在一个VCU中驾驶模式、闭塞模式（牵引封锁）、制动模式（电制动）、设定值处理冲击限制、力矩计算防滑/防空转①车轮空转/滑行控制器（SC）②列车速度漂移保护（DP）③车轮加速控制器（AC）④车轮平台保护（FSP）……列车网络MITRAC控制系统城轨列车网络控制主讲人MITRAC控制系统介绍01目录CONTENTSMITRACCC微机控制系概述02MITRACCC系统的主要功能单元0304MITRACCC系统的主要特点04MITRAC系统应用05PART01MITRAC控制系统介绍MITRAC控制系统MITRAC系统是Bombardier（庞巴迪）公司的系列产品包括MITRACTC（牵引逆变器）MITRACCC（列车控制系统）MITRACAU（辅助逆变器）MITRACDR（牵引驱动器）等公司为了适应不同用户，推出了MITRAC500系、1000系、3000系PART02MITRACCC微机控制系统概述MITRACCC微机控制系统概述MITRACCC是一个基于TCN通信网络的分布式实时列车控制与通信系统，其适用范围涵盖了干线铁路机车、动车组、城市轻轨列车LRV和地铁列车。系统的核心是TCN通信网络MITRACCCPART03MITRACCC系统的主要功能单元MITRACCC系统的主要功能单元主要控制单元VCU是用于列车和车辆控制的主处理器单元，所有连接在MVB上的单元都受VCU控制通信控制器COMC是一个通信接口的转换单元输入／输出单元IOU是一种实现信号转换的功能单元总线耦合器用于加强总线传输的信号强度，以便连接两个MVB总线段1234智能显示单元IDU用于司机操作台上的运行状态显示和列车故障显示5PART04MITRACCC系统的主要特点MITRACCC系统的主要特点1符合各国际标准2用线少3系统器件结构紧凑4具有自诊断功能5支持远程无线数据恢复系统6提供MITRACCC远程控制平台PART05MITRAC系统应用MITRAC系统应用MITRAC列车控制通信系统的核心是TCN（列车通信网络）标准，允许不同用户之间的相互操作。交换信息使用的传输介质为屏蔽双绞线或者光纤，列车上所有MITRACCC器件都连在一个网络上，从而可以交换程序和诊断数据，很容易增加新的设备列车MITRACCC控制通信系统ABCCBA列车网络DTECS控制系统城轨列车网络控制主讲人DTECS控制系统介绍01目录CONTENTSDTECS系统结构及特点02DETECS系统功能单元0304DETECS系统的网络通信04DTECS系统应用05PART01DTECS控制系统介绍DTECS控制系统DTECS(DistributeTrainElectricControlSystem）系统是我国南车集团自主研制、开发的分布式列车通控制系统，适用于干线铁路的各型电力机车、内燃机车，以及高速动车组，也适用于城市轨道交通的地铁列车，轻轨列车和有轨电车。等DTECS是一个分布式控制系统，各不同的分布式单元将使用TCN总线连接起来。PART02DTECS系统结构及特点DTECS系统结构DTECS系统的主要功能单元模块包括车辆控制模块VCM、模拟量输入/输出模块AXM、数字量输入/输出模块DXM、MVB通信模块即MVB通信网卡、TCN网关模块GWM、智能显示器IDD、便携式测试装置接口PTD，事件记录模块ERM、通信转换模块BCM和通信接口模块RCM。DTECSDTECS系统特点总线的扩展比较简单；系统设备采用模块化设计，可以很方便地适应不同形式的列车编组；能够减少继电器、接触器、列车布线、端子排和连接器连锁的使用等列车DTECS系统特点ABCCBAPART03DETECS系统功能单元DETECS系统功能单元主要控制单元车辆控制模块VCM是一个基于MVB总线通信的车辆控制模块模拟量输入/输出模块AXM和数字量输入/输出模块DXM主要实现信号的转换BCM模块的功能是实现MVB总线的ESD和EMD的介质转换网关模块GWM是DTECS系统的核心模块，属于TCN标准定义的5类设备1234PTD接口是外部计算机进入TCN通信网络的接口装置5PART04DETECS系统的网络通信MITRACCC系统的主要特点1MVB总线通信2WTB总线通信3实时协议RTP4网络的管理DTECS系统的MVB总线物理层采用了光电隔离的ESD和变压器隔离的EMD两种传输介质。DTECS系统采用FPGA芯片实现WTB协议控制器，可以实现帧的编码、解码、总线监测及切换控制、报文的发送和接收，以及中断的产生和控制等。实时协议RTP主要用来实现消息数据的网络层、传输层、会话层和应用层。网络管理层实际上是基于消息数据的一个应用，用来实现对网络的管理功能，包括数据的查看、数据的强制、数据的上载、数据的下载、网络状态查看、网络的远程控制等功能。PART05DTECS系统应用DTECS系统应用某国产化A型地铁列车的通信网络由WTB列车总线和MVB车辆总线构成，WTB连接两端TC车中的中央控制单元CCU,MVB则连接每节车厢内的各个控制单元。车厢内MVB总线的传输介质为ESD；每节车厢的MVB总线通过总线耦合模块BCM转换成EMD介质，并实现编组单元内3节车厢的总线连接及与中央控制单元CCU的连接ABCCBA列车控制与诊断系统TCDS城轨列车网络控制主讲人TCDS控制与诊断系统介绍01目录CONTENTSTCDS控制与诊断系统构成02TCDS系统主要部件功能0304TCDS控制与诊断系统原理及应用04PART01TCDS控制与诊断系统介绍控制与诊断系统介绍列车控制与诊断系统（TCDS）是专为轨道车辆的控制和故障诊断而设计的，它将分布于整个列车的各个智能单元联结成一个3层的列车通信网络。列车控制和诊断系统概念列车控制和诊断系统是将列车的各个子系统及相关外部控制电路的信息进行读取、通信传递、数据逻辑运算及输出控制的一个计算机网络系统。斯坦福大学ENRAI德国诊断系统DAVID铁道科学研究院国内列车控制和诊断系统概念外故障检测现状国内外故障检测现状法国TGV-A型控制计算机PART02TCDS控制与诊断系统构成TCDS控制与诊断系统构成TCDS分为列车控制，车辆控制和局部总线控制3个层级，分别由双线式列车总线（WTB）多功能车线（MVB）和RS485串行总线实现TCDS网络拓扑结构PART03TCDS系统主要部件功能工业以太网01中央控制单元（CCU）列车级/车辆级过程控制；通信管理；显示控制；故障诊断；数据记录存储与下载02车辆控制单元（VCU）VCU与CCU的结构组成基本相同，从网络控制的角度来看，VCU可作CCU的备份03输入输出模块输入信号采集；信号输出04显示装置（DU）信息显示；参数设定；功能测试；数据下载PART04TCDS控制与诊断系统原理及应用TCDS控制与诊断系统原理及应用某地铁3号线列车采用TCDS，通过TCN（MVB+WTB）与全车各主要设备通信车1的CCU为WTB控制主站，只有车1的CCU能发出WTB主帧，车6的CCU不能发。当车的CCU故障后，相邻车2的VCU自动备份为WTB主站，代替车1发送WTB主帧进行数据采集；车2的VCU故障后则年3的VCU作为备份自动切换为WTB主站。TCDS控制与诊断系统原理及应用WTB的连接方式及其原理每辆车的CCU/VCU均配有VGWS，通过双路冗余的WTB电缆将6个VGWS串联，构成列车通信级的WTB网络。TCDS控制与诊断系统原理及应用MVB的连接方式及其原理MVB的主帧由CCU发出，与WTB不同，车1、车