动车组网络系统维护课件讲解

高速动车组检修技术

动车组网络系统维护TCNTCN的作用TCN：TrainCommunicationNetwork（列车通信网络），是列车控制、诊断信息数据通信网络，是一种基于网络的分布式控制系统。主要作用：实现可编程设备的有效连接，将各种信息（状态、控制、故障诊断、旅客服务等）转换为统一的数字信息，并实现网上交换。主要作用主要体现在：机车、车厢和列车控制；远程故障诊断和维护；旅客信息服务。TCN的结构TCN采用两线三层结构，列车总线和车厢总线是两个独立的通信子网，可采用不同的网络和协议：绞线式列车总线（WTB）：连接列车各车厢，可自动配置，在双绞线上传输的速率可以达到1Mbit/s。多功能车厢总线（MVB），连接车厢内部设备，能加快响应速度，通过双绞线或光纤可以达到1.5Mbit/s的速率。设备级控制控制网。列车通信网络结构WTB与MVB基本特征TCN应用范围TCN(IEC61375）标准适用于开式列车的数据通信，它包括开式列车的车辆与车辆间的数据通信及开式列车中一个车辆内的数据通信。应用TCN标准的列车通信总线（WTB）能实现国际交通用的开式列车中各个车辆的协同操作。车辆内部的数据通信总线（MVB）作为该TCN的推荐方案。在任何情况下，供应商应保证WTB与所建议的车辆总线兼容。数据分类与时延列车通信网路将传输两类数据：过程变量：短而紧迫，多用于牵引控制。消息变量：不太紧迫，可能较长，多用于诊断。过程变量在整个网中传输的最大时延被限制在一有限值内：（1）过程变量按周期传送；（2）TCN允许所有在车厢总线之间从应用到应用的具有最高优先级别的过程变量在100ms内通过列车总线传送；（3）TCN允许所有在同一车厢内两个设备之间的从应用到应用的具有最高优先级别的过程变量在50ms内传送。MVB概述MVB是用于连接同一车厢或不同车厢（这些车厢在运行过程中是一个固定不变的编组）的设备到列车通信网络的总线。它既提供了可编程设备之间的互连，也提供可编程设备与其传感器和执行机构之间的互连。运行时不解挂的列车，MVB也可作为列车总线使用。MVB传送三类数据：过程数据：周期小于1ms的源寻址数据的周期性广播；消息数据：按需求、目标寻址的单播或广播；监督数据：传输事件分解、主设备权传送、设备状态等数据。MVB特征摘要MVB物理层MVB可采用三种不同的物理介质，它们都在相同速度下工作：①20m以内采用电气短距离介质（ESD)，允许使用标准的RS-485收发器，每段最多可支持32个设备。②200m以内采用电气中距离介质（EMD)，每段最多支持32个设备，采用双绞屏蔽线和变压器作电气隔离，允许使用标准的IECll58-2变压器和收发器。③2000m以内采用的光纤介质（OGF)，采用点对点或星耦连接。四、MVB帧结构与报文MVB帧有两种类型帧：①Master_Frame（主设备帧），只由主设备（Bus_Administrator（总线管理器）之一）生成；②Slave_Frame（从设备帧），由从设备在响应Master_Frame（主设备帧）时发送。一个Master_Frame（主设备帧）及相应Slave_Frame（从设备帧）共同形成一个报文，如图所示：MVB帧结构主设备帧，只由主设备生成从设备帧，由从设备在响应主设备帧时发送指明期望的从设备帧类型和尺寸主设备帧和从设备帧共同形成报文从设备帧可被多个其他设备接收WTB概述WTB：WireTrainBus，绞线式列车总线WTB总线主要用于列车级通信，最大特点是具有列车初运行功能（列车初运行功能就是当列车车辆的配置发生变化后，能够自动地对车辆进行编址，构成新的列车拓扑结构），适用于动态编组的列车。WTB能够周期性地传输过程数据，其传输周期为基本周期（25ms）的整数倍，传输数据的最大长度为128个字节。过程数据采取广播方式，总线上一个节点可以接受到其他节点的过程数据。对于非周期性数据的传输，可以采用消息数据方式，其传输速度较慢。WTB属于总线仲裁型网络，其链路层使用HDLC，数据交换采用报文传送方式。WTB在车厢间的连接方式为了连接不同的车厢，WTB可以使用自动耦合器接触或手插电缆接触。因车厢朝向不可预测，配电线通常在车厢端接处分开并穿过两个连接器，连接器中至少一个是已插入的。介质附挂单元（MediumAttachmentUnit)MAU有两个收发器，每个方向上各一个。收发器使用变压器实现与外部导线的电隔离，并附挂到曼切斯特编码/译码器上。在构成上两个收发器是相同的。采用加电清除电路避免连接器上的触点氧化和分叉。分界符帧检测序列WTB报文总线主设备通过发出主设备帧在源从设备和一个或多个目的从设备之间建立通信。被选中的从设备发出从设备帧作为响应。主设备帧和从设备帧都进行广播，即被所有设备接收。存在三种报文：过程数据报文；消息数据报文；监督数据报文。在收到主设备帧后，从设备总是答以同种类型的帧。ARCNET令牌环网络（IEEE802.5标准）令牌网一般指令牌环网和令牌总线网，其中基于IEEE802.4

标准的令牌总线网的物理结构为总线型，而站点之间组成一个逻辑上的环形结构，令牌（是指一种物理的帧）在逻辑环上运行；基于IEEE802.5

标准的令牌环网的物理结构为环型，令牌在物理环上运行。环形局域网络的结构见图。环形网络的所有节点通过环接口设备（又称环中继转发器RPU，简称转发器）接入环路，一系列的环段（传输媒体，有时也称链路）和RPU组成了整个环路。令牌环上传输的小的数据（帧）叫令牌，谁有令牌谁就有传输权限。令牌环网工作原理（4）只有接收节点（帧中的宿地址为本节点地址）进行数据帧的复制和接收；（5）发送数据的节点

在收到绕环一周的帧后，撤出该帧并释放令牌。（1）具有特定格式的令牌帧绕环行使，将访问媒体的权利从一个节点传递到物理连接的另外一个节点（从一个RPU传递到物理链路另一端的RPU）；（2）希望发送信息的节点将数据组成MAC帧，并仅在获得令牌之后，才可进行发送动作；（3）每个节点均执行环内数据的再生和转发；令牌环网的特点同一时刻，环上只有一个数据帧在传输（一个节点在传输数据）；网上所有节点共享网络带宽；有最小的传输延迟时间（令牌传输需要时间）；令牌传递网络具有确定性，数据从一个节点传到另一个节点的时间是可计算的，可用于实时控制。该特征结合另一些可靠性特征，使得令牌环网络适用于需要能够预测延迟的应用程序以及需要可靠的网络操作的情况。标准：IEEE802.5。ARCNET总线（IEEE802.4标准）ARCNET是1977年由Datapoint公司开发的一种安装广泛的局域网（LAN）技术，它采用令牌总线（token-bus）方案来管理LAN上工作站和其他设备之间的共享线路。LAN服务器总是在一条总线上连续循环的发送一个空信息帧。当有设备要发送报文时，它就在空帧中插入一个“令牌”以及相应的报文。当目标设备或LAN服务器接收到该报文后，就将“令牌”

重新设置为0，以便该帧可被其他设备重复使用。这种方案是十分有效的，特别是在网络负荷大的时候，它为网络中的各个设备提供平等使用网络资源的机会。ARCNET可采用同轴电缆或光缆线，现在也可使用双绞线和光纤。新型的ARCnetplus速率已从原来的2.5Mb/s增加到100Mb/s(使用光纤时)。这种网络使用的媒体访问法为令牌总线。ARCNET为4项主要的LAN技术之一，其他三项为Ethernet，tokenring和FDDI。同时，ARCNET也是现在的工业控制中的通讯方法之一。其他的通讯还有Profibudp，CANopen，Devicenet，Ethernet等一系列的通讯手段。ARCNET工作机制（1）建立逻辑环：启动时，首先要构成逻辑次序，即逻辑环。每个工作站将其自身的后继者（NID）设置为自身站地址（ID）加1，并设置超时值。具有最大地址值的工作站首先超时，于是它创建ITT帧，发送给它的后继站。如果没有后继站响应，便认为具有后继NID地址的站不存在，随后便将NID值增加1，再次发送DID为新值的ITT。这种过程重复直至该最大地址值的工作站找到自己的后继者为止。被找到的后继工作站像前驱工作站一样，重复此过程。每个站都不断跟踪保持其前驱工作站和后继工作站的站标识。一旦找到所有活动工作站，正常的令牌传递操作便可开始。为使TimeOut初始值为0，将配置时间减至最小，建议将一个工作站地址设置为255。ARCNET工作机制（2）询问：在数据帧被发送到终点节点之前，必须询问是否有足够的缓冲空间来接受帧。执行这种询问功能的是FBE帧。【沿逻辑环进行】（3）回答：被询问的站如果有缓冲器可用，便发回ACK帧，否则发回NAK帧。

【广播方式】（4）发送数据：发送FBE帧后一旦收到ACK帧，便可发送数据帧PAC。

【点到点方式】令牌总线网应用除总线拓扑网络外，树状网、星状网等其他拓扑的网也可组成逻辑环路。实际上，网络中令牌的传送按虚线逻辑环路进行，而数据帧的传送仍在两站点间直接进行，这种结构叫做逻辑环网。一个站点要发送数据，必须持有令牌，持有令牌的站发完数据帧或发送的数据帧到达规定的个数，必须将发送控制权传送给逻辑环的下游站。这样，网上各站都有平等的发送数据帧的机会，网上允许只有一个令牌，没有发送时的竞争现象。逻辑环网与物理环网（IEEE802.5标准）相对比，由于物理环网传送数据必须按环路进行，而逻辑环网传送数据有直接通路，所以逻辑环网延迟时间短。逻辑环网与一般争用总线网相比，在网络通信量增加的情况下，争用总线网冲突增加，系统开销随之增大，系统效率迅速下降，而逻辑环网传送令牌的时间为常数。不用解决冲突问题，效率依然很高；另外争用总线网在访问竞争中各站平等，访问和响应具有随机性，属于概率性网，不具备时间确定性，不符合实时要求，而逻辑环网可实现有优先级的数据传送，且访问和响应时间有确定值，符合实时应用要求。因此在列车通信网络中可以采用ARCNET这类令牌总线网络。LonWorksLonWorksLonWorks（以下简称LON）是美国Echelon公司1991年推出的全开放智能分布式测控网络技术。采用LonTalk协议，遵循OSI七层协议。LonTalk协议被封装在称之为Neuron的神经元芯片中。LON支持总线形、星形和环形等多种拓扑结构，网络结构可以是主从、对等或客户／服务式，传输介质可以是双绞线、同轴电缆、电力线、无线电和光纤等。LON采用带预测P-坚持CSMA的通信介质访问方式，既具有CSMA/CD的实现简单、带宽利用率高、单点故障不影响网络通信和节点可灵活进退网络等优点，又改善了一般CSMA/CD在网络重载时的性能。优先级机制使紧急数据具有优先的响应时间，使LON可以适应控制网络的要求。LonWorksLON具有完整的七层协议，具备了局域网的基本功能，与异型网的兼容性比现存的任何现场总线都完善。它还提供了与LAN互联的接口，从而可实现两者的有机结合。1999年8月，IEEE将LON作为其制定的列车通信协议标准IEEE1473-1999的一部分，即IEEE1473-L。IEEE1473定义了T型（TCN）、L型（LonWorks）和T/L混合型（WTB/LonWorks)多种组网方式。目前，LonWorks网络在北美及亚洲一些国家应用较多，如纽约地铁车辆、“美洲飞人”高速列车、重载列车的ECP电空制动系统、日本的单轨车辆，以及我国都有一些应用。LonWorks控制网络的特点1、开放性。网络协议开放，对任何用户平等，并提供开发工具平台－LonBuilder与NodeBuilder。2、兼容性好。可用任何介质进行通信，包括双绞线、电力线、光纤、同轴电缆、无线电波、红外线等，而且在同一网络中可以有多种通信介质。网络拓扑可采用星形、总线形、环形以及自由形。网络结构可以是主从式、对等式或客户/服务器式结构。3、互操作性。LonWorks通信协议LonTalk符合ISO定义的开放互联OSI模型，具有完整的七层协议，与异型网的兼容性比现存的任何现场总线都完善。它还提供了与LAN互联的接口，从而可实现两者的有机结合。LonWorks控制网络的特点4、网络通信采用面向对象的设计方法。LonWorks网络技术称之为“网络变量”，它使网络通信的设计简化为参数设置，增加了通信的可靠性。5、效率高。通信的每帧有效字节数可以从0－228个字节。通信速率可达1.25Mbit/s，此时有效距离为130m；78kbit/s的双绞线，直线通信距离长达2700m。LonWorks网络控制技术在一个测控网络上的节点数可达3200个。6、采用可预测P－坚持CSMA。可预测P－坚持CSMA既具有CSMA/CD的实现简单、带宽利用率高、单点故障不影响网络通信和节点可灵活进退网络等优点，又改善了一般CSMA/CD在网络重载时的性能。这样在网络负载较重时，不会导致网络瘫痪。优先级机制使紧急数据具有优先的响应时间，使其可以适应控制网络的要求。LonTalk协议LonTalk与0SI的七层协议比较表1.在机车车辆重联中的应用在1999年10月LonWorks技术首次在“新曙光号”

2M9T内燃动车组上进行使用。LonWorks网络完成首尾动车的通信重联，LonWorks网络的网卡插在内燃机微机控制装置EXP机箱中，EXP机箱内的主机CPU通过机箱背部的并行总线访问网卡上的双口RAM实现信息交换。2001年“神州号”

ZM10T内燃动车组也采用LonWorks技术实现重联控制，采用双通道、热备份工作方式，提高了系统可靠性。重联系统的结构如后图所示。头车将司机控制指令及机车状态信号传送给尾车，控制尾车运行，可实现尾车无人驾驶。尾车检测机车状态信号，传送给头车，以便司机了解列车运行情况，确保列车工况一致。首尾车实时检测机车及柴油机的速度、电流、电压、温度、压力等信号，通过网络传递给对方车供显示器显示，以便司机及时了解运行信息，确保正常运行。动车组网络重联结构图2、在客车运行安全监控系统中的应用客车安全运行监测系统是铁道科学研究院研制的应用于铁道车辆运行过程中状态实时检测的系统。通过对每辆客车的制动系统、转向架系统和防滑系统的工作状态的监测，各编组客车通过车间的通信连接器连接，由列车网络汇集各车辆的监测诊断信息，然后集中到工程师车，由工程师车发出报警信息，提示乘务人员及时采取相应措施。列车网络必须能够收集网络上各车辆的所有监测信息，各车辆必须能够汇总车厢内所有监测设备的信息，因此系统采用了两级总线式拓扑结构，上层为列车级网络，连接同一列车中的不同车辆：下层为车厢级，连接同一车厢内的不同功能的监测子系统。3．在货车ECP制动系统中的应用电控空气制动系统（ECP）有助于改善列车的操纵性能，并提高铁路运输与其他运输方式的竞争力。它是一种完善的、高度一体化的全列车制动作用一致的制动系统，从而改善了纵向动力学性能。采用ECP制动系统装备车辆，能够有望实现延长车轮、闸瓦、车钩及缓冲器等部件的寿命。ECP制动系统不仅能够检测和记录基础制动装置、间隙调整问题、制动缸泄漏和车轮擦伤，降低维护费用，而且也能够检测和记录作用力过大故障，如转向架摇摆和脱轨。应用于机车的ECP/DPC系统结构图列车ECP的结构框图WorldFIPWorldFIP(FactoryInstrumentationProtocol)FIP最初为法国标准，于1999年被采纳为现场总线国际标准IEC61158-2，后来成为WorldFIP。WorldFIP采用了三层结构：物理层、数据链路层和应用层。①物理层：保证信息从一个设备安全地传送到接在总线上的其他设备，传输介质为屏蔽双绞线或光纤，传输速率可为31.25kbit/s,1Mbit/s和2.5Mbit/s等。②数据链路层：负责数据传输和差错、访问控制，具有周期和非周期两种数据交换、变量寻址和报文寻址两种寻址空间，采用生产者／消费者、单播和多播等通信模式，基于总线仲裁器（BA）的集中式介质访问控制，总线仲裁器和生产者分别具有时空唯一性。③应用层：WorldFIP应用层提供变量和消息两种访问服务。WorldFIPWorldFIP与TCN网络类似，使用曼彻斯特编码进行信号传输，支持介质和总线仲裁器的冗余，并且还具备完备的网络管理能力。网络系统由总线仲裁器和若干用户站组成，系统具有实时性、同步性、可靠性等特点。WorldFIP是开放的现场总线，产品的设计者、用户或集成商都可以得到WorldFIP组织的技术培训、一致性测试等支持。WorldFIP在带宽的分配和提供的服务上非常灵活。WorldFIP具有极强的抗干扰能力，满足IEC关于电磁兼容性的EMC标准；通信模式支持后台传输消息、周期和事件变量，保证诊断信息传输不影响实时控制；物理层采用IEC标准，支持电缆冗余，大部分协议固化在硬件上，具有稳定性好的特点。WorldFlP不论高速还是低速，只有一套通信协议，所以不需要任何网桥或网关，低速和高速的衔接只用软件就可实现。WorldFIP技术已经被广泛使用在世界上70多个国家的能源、化工、电力、空间技术、汽车制造等工业领域。我国上海轻轨明珠线上的轻轨车辆也使用了WOrldFIP技术。WorldFIP现场总线的特点1、通信速率高，通信距离长。WorldFIP现场总线采用曼彻斯特编码方式，以工业屏蔽双绞线或光纤作为传输介质，其中双绞线方式具有31.25kbit/s、1Mbit/s、及2.5Mbit/s三种标准速率，在三种标准速率下的最大通信距离分别为5km、1km和500m，通过网络中继器，总线可分别扩展到20km、5km和2km。2、效率高。最长支持128字节变量报文或256字节消息报文，根据计算，其最大通信效率能达到88.99%。WorldFIP现场总线的特点3、实时性强。对传输介质的高度使用方式类似于令牌网，各通信站的数据可以在预告确定的时间内通过网络传输。由于这种方式不存在使用碰撞问题，因而非常适合于对于传输时间具有严格要求的场合，如各种分散式控制系统、分散式数据采集系统等。4、误码率低。报文自带CRC校验功能，数据校验功能由通信控制器完成，报文不可检错概率小，据统计采用1Mbit/s速率，其误码在20年内不会超过一帧。WorldFIP现场总线的特点5、介质冗余。通信控制器连接两路独立的传输介质，在双介质运行时，两路介质相互备用。当某一介质发生断线、短路等故障而造成通信中断时，通信控制器会自动将通信数据无缝切换到另一条无故障介质上，并能保证数据的完整性及正确性，不需要应用程序的干预，极大地增强了通信可靠性。6、抗电磁干扰性强。WorldFIP具有极强的抗干扰能力，满足IEC关于电磁兼容性的EMC标准；通信模式支持后台传输消息、周期和事件变量，保证诊断信息传输不影响实时控制；物理层采用IEC标准，支持电缆冗余，大部分协议固化在硬件上，具有稳定性好的特点。采用曼彻斯特编码方式并利用磁性变压器隔离，具有良好的抗电磁干扰能力，根据测试，在EMCⅢ级干扰条件下，能保证正常通信。CRH2信息网络系统CRH2型动车组概况CRH2型动车组采用8辆编组，由两个动力单元组成，每个动力单元由2个动车和2个拖车组成。【T-M-M-T】前后两端均设驾驶室，列车通常运行时在前端的驾驶室内进行操作。受电弓设在4号和6号车上，动车组运行时采用单弓受流，另一受电弓处于折叠状态。两列车可联挂运行，联挂时受电弓采取双弓受流。除7号车设2个侧拉门（旅客上下车用）外，其他各车均设4个侧拉门。2个侧拉门之间的空间为通过台。通过台旁设大件行李存放处。在单号车端部设卫生间、小便间和洗脸间，其中7号车设残疾人卫生间、乘务员室和多功能室。在双号车端部设饮水机（电开水炉）。动车组编组代号含义表车辆代号代号含义类型举例T拖车（Trailercoach）T2M动车（Motorcoach）M1，M2c带驾驶室（cabin）T1c，T2ck带餐车（kitchen）T1ks头等车（special）M1s各车厢内主要设备车号代号定员主要设备其他1T1c55二等车、司机室、坐式厕所、洗脸间、小便间禁烟车厢2M2100二等车、饮水机禁烟车厢3M185二等车、备品室、坐式厕所、洗脸间、小便间4T2100二等车、饮水机；（安装受电弓）禁烟车厢5T1k55二等车、酒吧餐饮区、电话间、坐式厕所、洗脸间、小便间禁烟车厢6M2100二等车、饮水机；（安装受电弓）7M1s51一等车、多功能室、乘务员室、备品室、坐式厕所、洗脸间、小便间；（残疾人使用）禁烟车厢8T2c64二等车、司机室、饮水机禁烟车厢CRH2动车组信息网络系统组成与功能系统组成：列车信息中央装置（2套，分别在头尾车各一套）、列车信息终端装置（8套，每车各一套）、列车信息显示器、车内信息显示控制装置、IC卡架、列车引导信息显示器等。系统采用总线控制系统，通过贯穿列车的总线把整列车各微机子系统及其他车载设备连接为一个整体，实现各设备相互间的通讯连接及数据传输，使全列车各部件控制更加协调、精确和合理。由于贯穿列车及车辆内部设备间连接的硬质导线和电气部件的大量减少，从而减轻了列车的重量。另一方面，通过对列车运行以及与车载设备动作相关的信息进行集中处理，信息网络系统可以提供列车状态、诊断数据及相关信息，从而有效地实现了对司机和乘务员的辅助作用、并且提高了对车载设备保养和检修的效率。系统功能：旅客信息显示功能、控制指令传送功能、监视器功能、车载检测功能。信息控制系统设备配置中央装置11终端装置11111111显示器212显示控制装置212卡架22车内信息显示器22222222CRH2动车组信息网络系统框图CRH2动车组信息网络系统的连接系统以通过贯穿列车的总线来传送信息。系统控制方式通过环形连接的光纤双重环路传送及多股绞合传送线传送。控制指令传送系统采用独立于监视器部分的双重CPU方式，具有故障导向安全和备份。远程开启指令电路中的监视显示器接触面板和监视器中央装置之间，通过多股绞合线以串联方式传送。列车信息中央装置和列车信息终端装置由双重环形构成的控制/监视器传送线连接，采用不易发生故障的双向环形网络方式。具有向左和向右二条线路，是一种分散型的系统，即使是两处以上的线路发生故障，环形网络断开时，也可以继续由其他方向，通过连接正常的线路完成信息的传送。另外，还设置有备份传送线，即使在环形网络故障时也可以进行传送，在发生故障时使用备份传送线路的控制指令，对各设备进行控制。动车组信息网络系统总线连接示意图CRH2动车组信息网络系统功能1、牵引/制动指令传输2、设备启动/关闭指令的传输3、显示灯／蜂鸣器控制指令传输4、乘务员支持信息传输5、服务设备控制信息传输6、数据记录功能7、车上试验8、自我诊断传送线9、远程装载功能10、列车信息控制装置的自我诊断功能11、信息显示功能总线适用规格列车总线：①列车总线的适用规格为ANSI878.1“ARCNET协议”；②其传送速度为2.5Mbps；③其拓扑结构采用环形结构。车辆总线①车辆总线的适用规格为20mA电流环形方式；②牵引变流器、制动控制装置的传送适合使用光纤维方式；③传送方式为同步传送方式（和一部分设备的传送是高级数据链路控制HDLC方式）；④传送速度为192kbps/19.2kbps/9.6kbps/1.2kbps；⑤拓扑结构采用点对点方式。设备适用规格列车信息中央装置/列车信息终端装置：CPU规格相当于MC68360（32bit）；ROM容量为4MB；RAM容量为2MB。列车信息显示器：列车信息显示器的显示屏采用彩色LCD、8色显示；其分辨率为640×480dot；显示文字数为40文字×24行；触摸屏输入为阻抗膜式触摸屏输入。IC内存卡：IC内存卡工作方式为非接触式；其型号为RT-256KB/AVS（或者RT-512KB/AVS）；存储容量为256KB（或者512KB）。列车总线构成形式单列运用：CRH2动车组列车总线传送线路包括车辆信息传送线(光纤环网)及自我诊断信息传送线(双绞屏蔽线)2种。车辆信息传送线是环线回路(loop)构成，如果在一个方向的环绕中检测到没有应答的情况，就向另一个方向的环绕传送，能够避开故障部位。两列车联挂编组运用：当两列车联挂编组时车辆的中央装置之间由2对电线(双绞屏蔽线)连接，条件(联挂车辆的两个中央装置之间，MCR是OFF的情况下)成立时，打开环线回路(loop)，将联挂前的独立的环线回路(loop)结合在一起，就能够保持编组环线回路(loop)的构成。列车总线结构及布线光纤网：①通过环路结合进行光纤双重环式传送；②固定长度的循环传送方式（传送控制指令）；③令牌传递方式（传送监视器状态）；④传送周期10ms标准；⑤适用光纤QSI85/125；⑥传送速率2.5Mbps。自我诊断传送线：①通过多站结合进行的单向传送（控制发送部→控制接收部）；②固定长度的循环传送方式；③传送周期10ms标准；④符号化基带方式24VP-P（120Ω平衡电路）；⑤HDLC方式38.4kbps；⑥Dual-CPU方式的失效保护传送。列车总线结构列车总线布线示意图中央装置终端装置终端装置终端装置终端装置终端装置终端装置终端装置终端装置中央装置显示控制装置○○○IC卡架○○信息显示器○○○○○○○○速度传感器SG○○解编与联挂装置○○LKJ2000装置○○距离检测传感装置○配电盘○○○○○○○○空调控制○○○○○○○○侧面目的地显示器○○○○○○○○车号显示器○○○○○○○○Brake控制装置○○○○○○○○牵引变流器○○○○广播装置○自动播放装置○车厢级网络结构车载设备与信息网络系统节点之间的通信方式终端装置－设备（牵引变流器/制动控制装置）之间的传送：①通过点对点连接进行的光纤2线式半双重传送；②轮询·选择方式；③传送周期10ms标准；④适用光纤H-PCF200/230；⑤HDLC方式192kbps设备1－监视器部之间的传送：①点对点连结的4线式双重传送；②轮询•选择方式；③20mA电流环路方式24V；④起止同步方式19.2kbps/9600bps/1200bps设备2－监视器部之间的传送：①通过点对点连接进行的2线式单向传送；②20mA电流环路方式24V；③起止同步方式9600bps设备3－监视器部之间的传送：①通过点对点连接进行的2线式单向传送；②30mA电流环路方式24V；③HDLC方式9600bps/4800bps/1200bps列车信息中央装置中央装置由13块电路板组成，由左至右分别命名为MDM8-1，TRC，TRC，CPU，DIS，DIO，PS（PSB），TXC，TXC，PS（PSB），TRC，CPU，MDM8-1。中央装置采用铝合金箱体结构，外形尺寸为：482.6mm（宽）×400mm（高）×345mm（深）。铝合金箱体最上部为外部连线插座CN－M1～CN－M8（共计8个插座），中间部分安装电路板（共计13块电路板），下部为通风空间。箱体后部有两层印刷电路板，最后一层安装外部连线插座，另一层作为各印刷电路板底板，电路板通过连接器与底板连接，使列车信息中央装置各部件构成一个协调的整体。列车信息中央装置外形图列车信息中央装置外形图中央装置电路板功能MDM8-1：光信号传输卡。用于收发光信号，是信息控制系统的主要传输电路。TRC：信号传输卡。有8个传输通道，包含20mA电流环与HDLC同步通信电路。CPU：主处理板。是专用嵌入式计算机，用于信息的处理、计算及信息记录。DIS：光电隔离数字信号输入卡。用于处理24V、100V开关输入信号。DIO：光电隔离或继电器隔离数字信号输出卡。用于处理24V、100V开关输出信号。PS：电源卡。为DC/DC电源调整卡，输入为DC100V，输出电压为DC24V与DC5V。输出电流有两种规格，其中PSB型容量较大，24V输出2A，5V输出8A，作为中央装置供电电源；PSA型容量较小，24V输出2A，5V输出3A，作为终端装置供电电源。TXC：控制指令发送卡。可将控制指令发送到车辆设备。列车信息终端装置终端装置由10块电路板组成，由左至右分别命名为MDM8-2，MDM9，CPU，TRC，DIS，DIO，AIN，PS（PSB），RXC，PS（PSA）。列车信息终端装置的外部连线插座CN－M1～CN－M6（共计6个插座）。终端装置外形图终端装置外形图终端装置电路板功能MDM8-2：光信号传输卡。用于收发光信号，是信息控制系统的主要传输电路。MDM9：光信号传输卡。用于与本车辆内制动控制器及牵引变流器交换信息。AIN：模拟信号输入卡。用于采集模拟信号，模拟信号输入范围为0~100V。RXC：控制指令接受卡。用于接受中央装置传输来的指令。TRC、CPU、DIS、DIO、PS与中央装置相同。CRH2动车组信息网络系统功能控制指令的传输功能：控制传送部经由车辆信息传送线向牵引变流器和制动控制装置等传送从司机台输入的下列控制指令。另外，在监视器部的动作模式为检修模式时（车上试验执行模式），可根据从监视器部接收的指令发出控制指令。诊断信息的传输功能：ROM诊断、RAM诊断、DI/DO诊断、AI/PI诊断、光传送诊断、设备传送诊断、传送信息的诊断、LCD诊断、DSW确认、故障数据收集功能。信息显示功能。显示器有三种显示模式：一般模式：营业运行用的或试运行数据收集用的动作模式诊断模式：监视器部安全检查用的动作模式检修模式：检修车辆用或车上试验用的动作模式通常接通电源后的模式为一般模式。可通过操作中央装置前面的模式切换开关切换到其他模式。但在以下项目的动作过程中，禁止切换工作模式：正在向IC存储卡写入或读取时；正在进行车上试验时；正在清除存储的记忆数据时。CRH1动车组列车控制管理系统

（TCMS）

CRH1车型外貌CRH1动车组的基本编组形式采用8辆编组.列车由3种形式的车辆组成：端部动车(DM)、中间拖车(T)、中间动车(M)。基本单元有两种形式：DM-T-M、M-T。车头：由于高速运行时空气阻力与速度的平方成正比，CRH1车头外形的导流罩和司机室玻璃钢罩表面部分采取了鼻形圆锥体流线型结构，以减小空气阻力。概况高度自动化的牵引控制系统CRH1型动车组分为3个基本单元。每个基本单元都有相对独立的高压系统、牵引系统和辅助动力供给系统，且基本相同。各单元控制设备包括列车控制设备（VCU）、牵引设备（PCU）、驱动控制设备（DCU/x）、蓄电池充电控制设备（BCC/I）和输入输出设备（I/O）等。牵引控制系统是一个基于现场总线的分布式控制系统，牵引控制的总线型式为MVB，各列车基本单元独立运行，受列车主控制器的协调与监控。牵引系统动车组的编组基于“单元”，即列车基本单元（TBU,TrainBasicUnit）的概念，每一单元由两动一拖或一动一拖组成。主回路主要由受电弓、高压开关、主变压器、网侧变流器、电动机变流器及三相异步牵引电动机组成。主回路的能量转换过程受以MITRAC（MultifunctionalVehicleBus,BombardierTCMS硬件系列产品的总称）计算机为核心的控制系统的控制。列车控制管理系统TCMS（TrainControlandManagementSystem）是对单车和整列车组进行功能控制的的控制系统，由庞巴迪运输公司提供。TCMS系统是分布式计算机系统，以尽量缩短电缆的连接，单元可以放置在靠近其所控制或监控的系统的地方。每个系统都自带有安装在其附近的、可独立运行的、完备的电脑控制装置，即控制的执行是分分散进行；司乘人员通过TCMS给这些控制装置发送命令、接收其状态和故障信息，实现集中监控。TCMS采用动态设置，以支持多个列车单元重联时的连挂和分解；全车需要控制的装置都在TCMS的监控之下。动车组第一节内的VCU处理整列车的全部控制和监测功能。列车网络控制系统通过贯穿列车的总线来传送控制、监测及故障诊断等信息，可控制并监控所有列车和车辆的相关功能。控制系统重要部分采取冗余设计，使系统具有冗余性，排除了单一故障影响系统功能的可能性。TCMS概况TCMS系统接口列车控制系统总图车辆网

(MVB)动态配置诊断系统

(TDS)车载计算机(VCU)诊断系统

(TDS)网关输入/输出单元驱动控制单元

(DCU)车辆网

(MVB)动态配置输入/输出单元车载计算机(VCU)驱动控制单元

(DCU)列车网

(WTB)静态配置网关系统连接框图TCMS系统结构总图AnEthernetisinstalledontheunittobeusedforBTcommissioningpurposes.Thebasicarchitectureofa3-carReginahavebeenusedasthebaseforthe8-carCHEtrainACCUintheTb-carcommunicatesviaGSMtoagroundstationAspecificCCUisusedoneachMVBforTrainDiagnosticcontrolandcommunicationtotheHMIviaEthernetandfinallythePropulsioncontrolismovedfromTCMStoaseparateMVBperM-carAndtheMVBsareextendedsothatonesegmentcontrolsaMc,TandaM-car.Redundancyfortheessentialcabcontrolsandforlinevoltagefunctionalityisavailablefromtheend-cabMVB-segmenttotheotherend-cabMVB-segment

CCUsintheTbandMc-carsareusedfortheserialcommunicationwithPIS,GPS,FiredetectionandATP.TCCCU

GW…TCCCU

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GW…………

I/O……HMITDSCCUHMITDS

CCUMc2 Tp2 M2 Tb

M3

M1

Tp1Mc1 HMITDSCCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCUATPCCUATPATPCCUATPAXS

CCUCOMCCCUPIS

GPSFiredet.I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/O=WTB=MVB=Ethernet三个MVB区段：Mc1-Tp1-M1，M3-Tb和Mc2-Tp2-M2以及各个MVB-段现场控制和监督2－3个车厢系统。这2－3个车厢单元也看作是列车基本单元。当地列车基础单元上的主要TCMS装置是处理大多数控制和监控功能的列车控制CCU（TCCCU）。列车MVB区段之间以及列车间的所有通信通过网关硬件（GW）和列车布线总线（WTB）进行。为了使通信能够以有效的方式进行，TCMS内采用现场－主机概念。TCMS系统是分布式计算机系统，中央单元是列车控制CCU。需要的所有I/O通过MVB连接，由TCCCU控制。MVB由TDSCCU管理。列车基本单元之间的通信由TCCCU通过网关单元(GW)进行。本身备用的通信在列车布线总线（WTB）上，由位于激活的驾驶室内，即驾驶员所在地的GW管理。TCMS的体系结构TCMS基本单元一（1）列车控制中央控制单元TCCCU（TrainControl）：TCMS系统中的主要软件，几乎所有其他系统的监督和控制（例如HVAC、制动、门、灯）都由TCCCU控制。TCCCU应用软件在车辆控制单元VCU-Lite（硬件平台，MITRAChardwareusedasplatformfortheTCCCU,TDSCCU,ATPCCUandthePCU）硬件装置中运行，位于Mc1、Mc2和Tb车厢内。（2）列车诊断系统中央控制单元TDSCCU（TrainDiagnosticSystem）：是为了在列车上存储诊断数据和与智能显示单元进行通信而设计的。TDSCCU应用软件在VCU-Lite硬件装置中运行，位于Mc1、Mc2和Tb车厢内。TDSCCU也用作MVB的主管理器。（3）自动列车保护中央控制单元ATPCCU（AutomaticTrainProtection)：用于与ATP子系统的串行通信（RS-485）。ATPCCU也用作末端MVB-段中MVB的备用管理器。ATPCCU应用软件在VCU-Lite硬件装置中运行，位于Mc1和Mc2车厢内。（4）通讯控制器COMC（CommunicationControlUnit）：用于串行通信的控制器，位于Tb-车厢。COMC也用作中间MVB-段中MVB的备用管理器。TCMS系统结构总图AnEthernetisinstalledontheunittobeusedforBTcommissioningpurposes.Thebasicarchitectureofa3-carReginahavebeenusedasthebaseforthe8-carCHEtrainACCUintheTb-carcommunicatesviaGSMtoagroundstationAspecificCCUisusedoneachMVBforTrainDiagnosticcontrolandcommunicationtotheHMIviaEthernetandfinallythePropulsioncontrolismovedfromTCMStoaseparateMVBperM-carAndtheMVBsareextendedsothatonesegmentcontrolsaMc,TandaM-car.Redundancyfortheessentialcabcontrolsandforlinevoltagefunctionalityisavailablefromtheend-cabMVB-segmenttotheotherend-cabMVB-segment

CCUsintheTbandMc-carsareusedfortheserialcommunicationwithPIS,GPS,FiredetectionandATP.TCCCU

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GPSFiredet.I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/O=WTB=MVB=EthernetTCMS基本单元二（5）远程访问控制器AXSCCU（RemoteAccess）：用作列车与地面站之间的无线通信（GSM）。AXSCCU应用软件在MITRACAXS硬件中运行，位于Tb-车厢中。（6）智能显示单元IDU（IntelligentDisplayUnit）：是TDS的一部分，显示列车中出现的故障/事件。位于Mc1,Mc2和Tb-车厢。（7）网关GW（Gateway）：是处理MVB-段间通信的网关单元，并管理WTB。位于Mc1,Mc2和Tb-车厢。（8）DX（DigitalInput/OutputUnit），数字输入/输出单元。（9）AX（AnalogInput/OutputUnit），模拟输入/输出单元。（10）BC（BusCoupler），母线连接器，复制MVB段之间的信号。（11）WTB，绞线式列车总线，用于与其他车组或列车进行通信。（12）MVB，多功能车辆总线，用于一个车厢内的通信。TCCCU管理/监控的系统列车基本单元内直接由列车控制中央控制单元（TCCCU）管理的系统包括列车诊断系统、自动车钩、内部、驾驶台、高压、辅助电气、前面板、厕所、餐车、轮椅升降机、后视镜、轴温探测器、内车门、司机安全装置、压缩气和电池。下列外部系统受监控：（1）PCU，牵引控制单元；（2）BCC/I，电池变流器控制单元；（3）BCU，制动控制单元；（4）DCU，外门控制单元；（5）HVAC，环境温度控制单元；（6）PIS,乘客信息系统；（7）烟火探测单元；（8）GSM接收器；（9）ATP，自动列车保护。通过串行通道监控PIS、烟火探测、ATP和GSM接收器，所有其他联接到MVB。列车中有四种不同类型的通信频道（1）绞线式列车总线（WTB）在车组的基本单元之间传输数据，并进一步与其他车组传输数据。该通信由列车中作为列车主机的网关单元(GW)管理。（2）多功能车辆总线（MVB）在列车基本单元之间传输数据，如果有第二主站，也传输车组中其他列车基本单元之间的数据。该通信由各个基本列车单元中的TDSCCU单元现场管理。（3）以太网通信传输IDU和TDSCCU之间的数据，作为将信息传递给MVB的桥梁。（4）四个串行链接，一个（RS485）在通信控制器(COMC)和PIS系统之间，一个(RS485)在通讯控制器(COMC)和烟火探测单元之间，一个(RS232)在通信控制器(COMC)和GSM接收器之间，一个（RS485）在ATPCCU和ATP系统之间。TCMS系统结构总图AnEthernetisinstalledontheunittobeusedforBTcommissioningpurposes.Thebasicarchitectureofa3-carReginahavebeenusedasthebaseforthe8-carCHEtrainACCUintheTb-carcommunicatesviaGSMtoagroundstationAspecificCCUisusedoneachMVBforTrainDiagnosticcontrolandcommunicationtotheHMIviaEthernetandfinallythePropulsioncontrolismovedfromTCMStoaseparateMVBperM-carAndtheMVBsareextendedsothatonesegmentcontrolsaMc,TandaM-car.Redundancyfortheessentialcabcontrolsandforlinevoltagefunctionalityisavailablefromtheend-cabMVB-segmenttotheotherend-cabMVB-segment

CCUsintheTbandMc-carsareusedfortheserialcommunicationwithPIS,GPS,FiredetectionandATP.TCCCU

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I/O……HMITDSCCUHMITDS

CCUMc2 Tp2 M2 Tb

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Tp1Mc1 HMITDSCCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCUATPCCUATPATPCCUATPAXS

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GPSFiredet.I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/O=WTB=MVB=EthernetCRH5列车控制管理系统

（TCMS）

概述列车控制管理系统TCMS(TrainControlandMonitoringSystem)是一个安装在列车上的计算机局域网络系统，负责对整列车各部分信息的采集与传递，对整列车进行控制、监测、故障诊断以及为旅客提供信息服务。CRH5型动车组列车控制与监控系统采用符合IEC61375-1标准的TCN（TrainCommunicationNetwork）网络系统。主要包括列车总线（WTB）和车辆总线（MVB和CAN）。该系统通过贯穿全列的列车总线来传送控制、监测及故障诊断等信息，可以记录、存储车内设备的数据信息，以便于进行故障诊断与处理。该系统是一套分布式计算机控制系统，系统重要部件采取冗余设计，排除了单一故障影响系统功能的可能性。同时列车控制与监控系统采用模块化结构，且控制功能完善。CRH5动车组的列车网络控制系统由网关GW、微处理器单元MPU、远程输入输出模块RIOM、中继器REP、TS/TD/LT监视器等硬件构成。网关GW

功能：网关除了执行UIC映射外，还执行数据路由与转换等功能，如：过程数据重组（PDM），E报文路由。网关一般不执行复杂的运算、采集与控制，因此网关可以看作是专门的数据转换装置。在列车编组发生变化时，系统可以自动重新配置WTB总线上的节点，在MC1车和MC2车的QRK柜中分别安装有一组冗余的WTB/MVB网关。网关GW的组成DIO模块网关由1个电源模块(GW-PWR/E)、2个冗余的CPU模块(GW-CPU/A)和1个DIO模块(GW-DIO/A)组成。其中，电源模块负责为网关内部的所有电路板供电；CPU模块用于处理在WTB和MVB总线上交换的数据，并且执行列车总线的配置和初始化；DIO模块是数字量输入输出模块。电源模块CPU模块主处理单元MPU功能：主处理单元MPU是车辆总线MVB的控制单元，用于动车组的控制和通信。所有连接到列车通信网络的智能和非智能单元都通过车辆总线MVB、列车总线WTB与MPU取得通信。类型：CRH5型动车组应用两种微处理器单元，即：MPULT和MPULC。MPULT用于牵引和信号子系统的控制、诊断和监视。MPULC应用于空调、塞拉门等其他辅助系统的控制、诊断和监视。安装位置：每个带司机室的动车的QRK柜门板上安装有一对冗余的MPULT1和MPULT2，在QRK柜内部安装有一对冗余的MPULC1和MPULC2。主处理单元MPU的组成主处理单元MPU的组成远程输入