轨道交通列车网络控制技术课件：其他列车网络控制系统及其应用

轨道交通列车网络控制技术

其他列车网络控制系统及其应用4u能力目标：(1)会CR400AF动车组列车网络控制系统的操作方法。(2)会HXD3C型机车网络控制系统的操作方法。(1)培养学生的创新思维与实践能力；学生要创新思维，提出新的想法和解决方案，强化实践动手能力。学习重点(1)掌握CRH3C动车组列车网络控

制系统的结构及硬件组成。(2)掌握CR400AF动车组列车网络控制系统的组成及操作方法。(3)掌握HXD3C型机车网络控制系

统的组成及操作方法。u知识目标：(1)掌握CRH3C动车组列车网络控制系统的结构及硬件组成。(2)掌握CR400AF动车组列车网络控制系统的组成。(3)掌握HXD3C型机车网络控制系统的组成。u素质目标：学习目标2目

录CATALOG2

CR400AF动车组列车网络控制系统任务一任务三3CRH3C动车组列车网络控制系统HXD3C型机车网络控制系统任务二13任务一CRH3C动车组列车网络控制系统4CRH3C动车组采用8辆车固定编组方式，两列动车组可以连挂(双牵引)运营。从列车通信和控制的观点来看，一列动车组分为两个所谓的牵引单元(TU

，每4辆车组成的一个牵引单元)。每节车有一个WTB/MVB网关节点，各节车之间的网关节点通过WTB列车总线互联起来；每节车内部的设备通过MVB互联起来，并且与该节车的网关节点通过MVB连接起来。这样，每节车既可以单独通过MVB进行控制，又可以通过网关控制别的车辆或者接收别的车辆的运行命令。只要协调好每节车辆之间的控制关系，就可以实现整列车的控制。

2003—2010年，中国高铁迎来了快速发展的黄金时期

，CRH3C动车组为当时网络系统最先进的动车组，CRH3C及其衍生型号CRH380B动车组系列采用了列车通信网络(TCN)标准架构，由绞线式列车总线(WTB)和多功能车辆总线 (MVB)组成。一、

CRH3C动车组列车网络控制系统概述5为了提高可靠性，MVB使用一个主链结构来实现总线的拓扑，MVB各分支段通过MVB中继器连接到主线(主链)上。该结构的优点在于如果某一车内的一个MVB分支段出现故障，通常不会影响到牵引单元中其他车的通信。动车组的输入输出设备(CCU、MMI、SIBAS

KLIP和MVB

COMPACT

I/O模块)的冗余控制和操作设备均位于EC01/EC08车内。因此，EC01/EC08车内有两个独立的MVB分支段，冗余设备分给各分支段，如有必要，冗余设备可用于列车行驶和制动的操作中。WTB/MVB分布图如图6-1所示。一、

CRH3C动车组列车网络控制系统概述

66图6-1WTB/MVB分布WTB和MVB使用冗余双绞线路进行数据传输。相应的冗余传输通道、网关和WTB与MVB的连接

也冗余地存在于各个车内。CRH3C动车组各车型的总线拓扑

图如图6-2所示。一、

CRH3C动车组列车网络控制系统概述图6-2CRH3C动车组TCMS网络拓扑7在每辆头车的司机室里，即每个牵引单元里，有两个中央控制单元(CCU)，如图6-3所示。其中一个CCU以主控CCU方式工作，另一个以从控CCU方式工作。在占用司机室里的主CCU叫作主导主控CCU。

除了主控CCU的工作外，它还接管整个动车组更高级的控制。相邻牵引单元的主控CCU称为被引导主控CCU。二、

CRH3C动车组TCMS网络硬件设备

(一)

中央控制单元88图6-3CRH3C动车组CCU外观序号板卡编号板卡名称形式代号1C003TCN6U网关6FH9415-3JY602C019瞬变(自动)记录器6FH9388-3B(res.)3C027中央处理器(CPU)6FH9525-3AY604C035信号处理器56002，27MHz6FH9265-3C(res.)5C043输入/输出模块6FH9288-3DX88-OFL16C055MVB32板6FH9458-3CY607C063SBI或MSIC可选6FH9000(res.)8C071串口RS232板6FH9312-3B(res.)二、

CRH3C动车组TCMS网络硬件设备

(一)

中央控制单元99中央控制单元(CCU)根据不同功能，划分为不同的模块板卡，如表6-1所示。表6-1CRH3C动车组CCU板卡分区序号板卡编号板卡名称形式代号9C079MVB32板6FH9458-3C(res.)10C087DUMMY6FH900011C095110V数字量输入板1(转为二进制)6FH9356-3DY6012C103110V数字量输出板(驱动接触器)6FH9381-3CY6013C111110V数字量输入板2(转为二进制)6FH9356-3DY6114C119110V数字量输出板(驱动接触器)6FH9381-3C(res.)15C127原边电流监视6FH9491-3B(res.)16C135原边电流监视6FH9491-3BY60二、

CRH3C动车组TCMS网络硬件设备(一)

中央控制单元中央控制单元(CCU)根据不同功能，划分为不同的模块板卡，如表6-1所示。续表6-1CRH3C动车组CCU板卡分区10二、

CRH3C动车组TCMS网络硬件设备(一)

中央控制单元1.

CCU网关卡网关卡(GW)板卡实现了满足TCN标准的WTB/

MVB之间的网关功能，即列车级WTB和本地车辆MVB之间进行数据通信。CRH3C动车组CCU网关卡接口如图6-4所示。图6-4CRH3C动车组CCU网关卡接口11二、

CRH3C动车组TCMS网络硬件设备(一)

中央控制单元2.

中央处理器板卡中央处理器(CPU)板卡是CCU的中央处理单元，负责处理列车和本牵引单元内的各种控制和管理功能。

CRH3C动车组中央处理器板卡接口如图6-5所示。图6-5CRH3C动车组中央处理器板卡接口12输入/输出模块(IOM)是用作中央处理单元和SIBAS32机箱上的所有输入/输出模块的接口模块。CRH3C动车组输入/输出模块板卡接口如图6-6所示。二、

CRH3C动车组TCMS网络硬件设备(一)

中央控制单元图6-6CRH3C动车组输入/输出模块板卡接口3.

输入/输出模块13复合功能车辆总线32(MVB32)是完成符合TCN标准(IEC61375/Version1.0/09.1999)的MVB通信模块，CCU通过该模块与其他MVB设备交换信息。主CCU上的MVB32板卡还作为整个MVB网段的总线管理器(BA)

。MVB32板卡接口如图6-7所示。二、

CRH3C动车组TCMS网络硬件设备(一)

中央控制单元4.

复合功能车辆总线32图6-7MVB32板卡接口14智能外围终端(KLIP站)是带有许多不同数字I/O通道(DC110V)和模拟输入模块的分布式输入和输出站

，如图6-8所示。SIBAS-KLIP输入输出通道设计用于分散控

制系统和集中数字输入信号(如控制命令或状态信号)

、数字输出信号(如接触器控制信号)、模拟量输入输出信号(DC0~10V，0~+20mA)，这些信号通过MVB传输至主控CCU处理。智能外围终端主要包含的部件有AS318模块、输入模块、输出模块、总线模块(背板)和电源模块，如图6-9~图6-12所示。二、

CRH3C动车组TCMS网络硬件设备(二)

智能外围终端图6-8CRH3C动车组KLIP站15二、

CRH3C动车组TCMS网络硬件设备(二)

智能外围终端图6-9KLIP

AS318模块图6-10KLIP输入模块16二、

CRH3C动车组TCMS网络硬件设备

(二)

智能外围终端171717图6-12KLIP总线模块图6-11KLIP输出模块二、

CRH3C动车组TCMS网络硬件设备

(三)

集成的输入输出装置181818集成的输入输出装置(COMPACT

I/O)带固定数量的输入输出通道，接收司机室发出的特定信号(如按钮、开关、指示器、断路器、编码插件和主控制器发出的信号)，如图6-13所示。图6-13COMPACT

I/O集成的输入输出装置三、

CRH3C动车组人机交互界面及激活操作(一)

CRH3C动车组人机交互界面说明1.

按键说明块CRH3C

HMI按键如图6-14所示。图6-14CRH3C

HMI按键192.

界面分类CRH3C动车组HMI界面主要分为主界面、制动界面，其中主界面主要有维护、系统、门、ATP系统、紧急、准备整备、牵引制动、自动速度控制、开关操作选项，如图6-15和图6-16所示。制动界面主要有制动有效率、三、

CRH3C动车组人机交互界面及激活操作

(一)

CRH3C动车组人机交互界面说明202020制动力状态、制动实验、空气弹簧压力、停放制动、总风管操作选项，如图6-17和图6-18所示。图6-16CRH3C

HMI主界面说明图6-15CRH3C

HMI主界面三、

CRH3C动车组人机交互界面及激活操作(一)

CRH3C动车组人机交互界面说明2.

界面分类图6-18CRH3C

HMI制动界面说明图6-17CRH3C

HMI制动界面21三、

CRH3C动车组人机交互界面及激活操作(一)

CRH3C动车组人机交互界面说明3.

主界面标识说明主界面标识主要分为制动类标识、高压类标识、综合类标识，如图6-19~图6-21所示。图6-20CRH3C

HMI高压类标识图6-19CRH3C

HMI制动类标识22三、

CRH3C动车组人机交互界面及激活操作(一)

CRH3C动车组人机交互界面说明3.

主界面标识说明主界面标识主要分为制动类标识、高压类标识、综合类标识，如图6-19~图6-21所示。图6-21CRH3C

HMI综合类标识234.

故障查询说明故障查询前建议开启维护模式，开启维护模式后权限为最高。故障等级分为3个等级，1级为影响行车类故障，2级为可能影响行车类故障，3级为不影响行车故障(大部分)。开启维护后可以查看到所有3级故障，点击故障查询按钮，当即弹出当前故障，建议更改布局，更改布局后可以查看故障的故障代码，故障代码为16进制，且使用分类设计，前两位数为故障类型，后两位数为故障详细分类，

如图6-22所示。三、

CRH3C动车组人机交互界面及激活操作(一)

CRH3C动车组人机交互界面说明图6-22CRH3C

HMI故障查询按钮及当前故障界面24光标选中某故障，根据不同的处置条件点击v＞0或v＝0。若列车在运行途中，建议点击v＞0，该故障处置建议以维持运行为主，多为随车机械师点击查看；若列车在检修期间，建议点击v＝0，该故障处置建议以根治故障为主，多为地勤机械师或主机厂人员点击查看，如图6-23所示。三、

CRH3C动车组人机交互界面及激活操作(一)

CRH3C动车组人机交互界面说明4.

故障查询说明图6-23CRH3C

HMI故障建议按钮及故障建议界面251.

设置防护提前提交计划，检修调度填报用车等级表，申请成功后到达对应用车股道，设置防护，进入CRH3C动车组司机室，如图6-24所示。CRH3C动车组司机室第一操作区如图6-25所示。三、

CRH3C动车组人机交互界面及激活操作

(二)

CRH3C动车组激活操作262626图6-25CRH3C动车组司机室第一操作区图6-24CRH3C动车组司机室三、

CRH3C动车组人机交互界面及激活操作(二)

CRH3C动车组激活操作2.

激活蓄电池进入动车组司机室，打开右侧司机室故障控制面板(见图6-26)，将【电池】(自复位)旋至开3s，开启蓄电池。图6-26CRH3C动车组司机室故障控制面板27三、

CRH3C动车组人机交互界面及激活操作

(二)

CRH3C动车组激活操作2828283.

激活动车组待动车组HMI屏幕显示【请占用】，将主控钥匙插入主控钥匙孔，顺时针旋转45，如图6-27所示。等待4s以上，将方向开关打至【前进位】，等待动车组配置，如图6-28所示。图6-28CRH3C动车组方向开关、牵引手柄、定速手柄图6-27CRH3C动车组司机室主控钥匙处于激活状态动车组激活后，在HMI上确认动车组编组配置

，确认后点击【E】键确认编组，如图6-29所示。等待HMI配置成功后，点击HMI【故障查询】按键

，查看是否有高压故障，然后查看司机第二操作区的风压表，确认风压大于700kPa。三、

CRH3C动车组人机交互界面及激活操作(二)

CRH3C动车组激活操作4.

升弓前准备图6-29CRH3C动车组HMI确认配置295.

升弓供电在主界面点击【开关】，再点击【牵引】，确认无高压部件切除或封锁，如图6-30所示。操作【升弓开关】至升弓位，等待受电弓升起，主断信号变蓝后操作【主断开关】至闭合位，如图6-31所示。第一次闭合主断后，三、

CRH3C动车组人机交互界面及激活操作

(二)

CRH3C动车组激活操作303030主断会断开进行自检，再等待主断信号变蓝后操作【主断开关】至闭合位，等待ACU(辅助变流器)图标变蓝后，图6-31CRH3C动车组升弓、主断开关图6-30CRH3C动车组HMI高压界面升弓供电完成。任务二CR400AF动车组列车网络控制系统31复兴号CR400AF系列动车组为以太网控车，ETB+ECN两级网络架构，ETB双线

冗余；ECN环形网冗余，网络控制系统

(TCMS)通过贯穿列车的总线实现信息传输，对车辆运行和车载设备动作的相关信息

进行集中管理，为司机和乘务员的操作提供有效指导，为设备的维护保养和乘客的服务提供支持。TCMS具有信息传输、逻辑控制、

画面显示、故障诊断和用户支持五大功能。EGWM—网关模块；AXMe—模拟量输入输出模块；BCU—制动控制单元；ATDS—轴温实时检测系统；EVCM—车辆控制单元；HMI—人机接口显示屏；BC—充电机控制单元；BIDS—转向架失稳检测装置；REP—MVB中继器；ECNN—编组网以太网交换机；DCU—车门控制单元；WNDS—车载平稳性监控装置；DIM—数字量输入模块；ETBN—骨干网以太网交换机；FAS—烟火报警系统；EEMS—电能监控处理单元；DIMe-X—数字量低压输入模块；DRWTD—无线传输装置；HVAC—加热、通风、空调系统；EEWSU—电能监控显示单元；DXM—数字量输入输出模块；TCU—牵引控制单元；PIS—旅客信息及娱乐系统。一、

CR400AF动车组列车网络控制系统概述图6-32CR400AF动车组TCMS网络拓扑结构32二、

CR400AF动车组列车网络控制系统硬件设备TCMS主要组成设备为中央控制单元(CCU或EVCM)、网关(GW或EGWM)、输入输出模块

(DXM/DIM/DIM_X/AXM)、中继器模块(REP)、以太网交换机模块(ECNN及ETBN)

、人机交互显示屏(HMI)以及无线传输装置(WTD)，具体的网络系统设备配置如表6-2所示。表6-2CR400AF动车组TCMS网络系统配置33车辆控制模块(EVCM)实现了MVB总线管理、逻辑控制、MVB与以太网数据交互、故障诊断等功能，主控车管理全车；CPU为32位处理器，主频400M及以上；通信接口为车辆总线 (MVB)、以太网；设备类型为MVB4类设备；操作系统为VxWorks

；功率消耗小于10

W。CR400AF动车组车辆控制模块(EVCM)接口如

图6-33所示。二、

CR400AF动车组列车网络控制系统硬件设备1.

车辆控制模块

(

EVCM)图6-33CR400AF动车组车辆控制模块(EVCM)

接口34网关模块(EGWM)能实现列车总线(WTB)和车辆总线(MVB)双向数据传输；

CPU为32位处理器，主频400M及以上；通信接口为列车总线(WTB)、车辆总线(MVB)、以太网；

设备类型为MVB4类设备；操作系统为VxWorks

；功率消耗小于10W。CR400AF动车组车辆网关模块(EGWM)接口如图6-34所示。二、

CR400AF动车组列车网络控制系统硬件设备2.

网关模块

(

EGWM)图6-34CR400AF动车组车辆网关模块(EGWM)接口35数字输入输出模块(DXMe)将电气信号转换成网络数字信号，将网络数字信号转换成电气信号，通过MVB与其他MVB设备通信，DI接口为16路，DO接口为8路。CR400AF数字输入输出

模块(DXMe)接口如图6-35所示。二、

CR400AF动车组列车网络控制系统硬件设备3.

数字输入输出模块

(

DXMe)图6-35CR400AF数字输入输出模块(DXMe)

接口36数字输入模块(DIMe)将电气信号转换成网络数字信号，采集处理状态信号，并通过MVB与MVB设备通信。DI接口为32路，CR400AF数字输入模块(DIMe)接口如图6-36所示。二、

CR400AF动车组列车网络控制系统硬件设备4.

数字输入模块

(

DIMe)图6-36CR400AF数字输入模块(DIMe)

接口37数字输入输出模块(DIMe_X

)将电气信号转换成网络数字信号，将网络数字信号转换成电气信号，并通过MVB与MVB设备通信。DI接口

为32路。数字输入输出模块

(DIMe_X)接口如图6-37所示。二、

CR400AF动车组列车网络控制系统硬件设备5.

数字输入输出模块

(

DIMe_X)图6-37数字输入输出模块(DIMe_X)接口38模拟量输入输出模块(AXMe)可以实现模拟量的采集和模拟量的输出，

可以通过MVB与MVB设备互联；DI接口为6路，DO接口为4路。模拟量输入输出模块(AXMe)接口如图6-38所示。二、

CR400AF动车组列车网络控制系统硬件设备6.

模拟量输入输出模块

(AXMe)图6-38模拟量输入输出模块(AXMe)接口39中继器(REP)实现车辆总线(MVB)

的中继，将单个设备通过MVB互连成列车通信网；

通信接口为车辆总线(M

V

B)；设备类型为

M

V

B0类设备；功率消耗小于10W。中继器 (REP)接口如图6-39所示。二、

CR400AF动车组列车网络控制系统硬件设备7.

中继器

(

REP)图6-39中继器(REP)接口40以太网交换机(ECNN)实现以太网终端设备数据交换，承担诊断维护数据转发。CPU为32

位处理器，主频400M及以上；通信接口为以太网(16路)，100M，非自适应；RS232；操作

系统为VxWorks

；功率消耗小于10W。以太网交换机(ECNN)接口如图6-40所示。二、

CR400AF动车组列车网络控制系统硬件设备

8.

以太网交换机

(

ECNN)414141图6-40以太网交换机(ECNN)接口无线传输装置(WTD)通过无线传输方式向地面传输车辆实时状态和实时故障信息；

CPU为嵌入式32位微处理器；操作系统为嵌入式实时多任务操作系统；存储容量为2GB；通信接口为车辆总线(MVB)、以太网；功率消耗小于60W。无线传输装置(WTD)如图6-41所示。二、

CR400AF动车组列车网络控制系统硬件设备

9.

无线传输装置

(WTD)424242图6-41无线传输装置(WTD)CR400AF动车组HMI界面主要分为牵引界面、制动界面、设备状态、设备控制、低

恒速、故障信息、运行界面、帮助信息。CR400AF

HMI界面分类如图6-42所示。三、

CR400AF动车组HMI界面及操作(一)

CR400AF动车组HMI界面图6-42CR400AF

HMI界面分类43为了便于阐述界面功能，将显示界面划分为A、B、C、D四个大区，每个大区包含

若干个小区，如图6-43所示。

A区在界面的最上端，属于公共信息显示区；B区为主显示

区；C区主要显示设备状态；D区为按键信息提示区。三、

CR400AF动车组HMI界面及操作(一)

CR400AF动车组HMI界面图6-43CR400AF

HMI功能界面分类44A区信息在任何界面均有显示，分别显示的是日期、时间、当前车速、当前操作模式、司控器手柄设定值、故障提示，如图6-44所示。CR400AF

HMI故障图标信息如图6-45所示。三、

CR400AF动车组HMI界面及操作(一)

CR400AF动车组HMI界面图6-44CR400AF

HMI功能A区示意图6-45CR400AF

HMI故障图标信息45C区信息在牵引主界面显示，从左至右依次为车门状态、VCB状态、换端模式、库内供电、前编组一单元辅助变流器状态、前编组二单元辅助变流器状态、前编组一单元充电机状态、前编组二单元充电机状态、后编组三单元辅助变流器状态、后编组四单元辅助变流器状态、后编组三单元充电机状态、后编组四单元充电机状态、乘客报警提示、警惕制动提示、烟火报警提示、空转滑行提示，如图6-46所示。三、

CR400AF动车组HMI界面及操作

(一)

CR400AF动车组HMI界面464646图6-46CR400AF

HMI功能C区示意三、

CR400AF动车组HMI界面及操作(一)

CR400AF动车组HMI界面1.

牵引主界面牵引主界面是统型界面，有单列牵引界面以及重联牵引界面，如图6-47、图6-48所示。图6-47CR400AF单组牵引主界面图6-48CR400AF重联牵引主界面47三、

CR400AF动车组HMI界面及操作(一)

CR400AF动车组HMI界面1.

牵引主界面显示器正常启动后，司机室左屏将自动进入牵引主界面，或在使用显示器的过程中，按下【牵引界面】按键后，司机室HMI显示屏将进入牵引主界面。主界面中显示的是行车的基本牵引信息，根据不同需求，选择界面下方其他功能选择按键，将进入其他功能界面。牵引主界面中共包含以下主要行车内容：(

1)

网压：

B区左侧显示，重联界面左侧网压为前编组网压，右侧网压为后编组网压。(2)

网流：

B区右侧显示，重联界面左侧网流为前编组网流，右侧网流为后编组网流。(

3)

编组编号：在B区中上部显示，重联界面左侧为前编组

，右侧为后编组。(4)

受电弓状态：在B区中上部显示，重联界面左侧为前编组，右侧为后编组。(

5)

VCB状态：在B区中上部显示，重联界面左侧为前编组，右侧为后编组。(6)

牵引力/电制动力百分比：在B区中部显示，粉色箭头指示网络系统发给TCU的牵引力百分比，蓝色柱状条为TCU反馈的牵引力百分比，青色箭头指示网络系统发给TCU的电制动力百分比，橙色柱状条为TCU反馈的电制动力百分比。48三、

CR400AF动车组HMI界面及操作(一)

CR400AF动车组HMI界面2.

制动界面制动分支的界面共6个，分别为制动主界面、制动试验界面、制动信息界面、空转滑行界面、警惕装置界面、制动帮助界面。制动主界面是统型界面，有单编组制动主界面以及重联制动主界面，如图6-49所示。图6-49CR400AF单编组制动主界面49三、

CR400AF动车组HMI界面及操作(一)

CR400AF动车组HMI界面2.

制动界面显示器正常启动后，司机室右屏将自动进入制动主界面，或在使用显示器的过程中，按下【制动界面】按键后，司机室HMI显示屏将进入制动主界面。主界面中显示的是行车的基本制动信息，根据不同需求，选择界面下方其他功能选择按键，将进入其他功能界面。制动主界面共包含以下主要行车内容：(

1)

编组编号：在B区中上部显示，重联界面左侧为前编组

，右侧为后编组。(2)

受电弓状态：在B区中上部显示，重联界面左侧为前编组，右侧为后编组。(3)

VCB状态：在B区中上部显示，重联界面左侧为前编组，右侧为后编组。(4)

电制动施加情况：在B区中部显示，重联界面左侧为前编组，右侧为后编组。(

5)

空气制动施加情况：在B区中部显示，重联界面左侧为前编组，右侧为后编组。(6)

停放制动施加情况：在B区中部显示，重联界面左侧为前编组，右侧为后编组。(7)

总风管压力：在B区右侧显示，重联界面左侧为前编组，右侧为后编组。50三、

CR400AF动车组HMI界面及操作(一)

CR400AF动车组HMI界面2.

制动界面表6-3CR400AF制动主界面图标说明51故障信息分支的界面共3个

，分别为当前故障界面、

历史故障界面、

故障操作提示界面。(

1)

当前故障界面。通过点击主界面上的【故障信息】按键或者界面右上角的三角图标，可进入当前故障界面，对列车当前存在的故障进行查看，如图6-50所示。点击故障后再点击【处理措施】按键，可查看所选故障的应急处理方法。(2)

历史故障界面。通过点击主界面上的【故障信息】按键后，再点击【历史故障】按键，可对列车的历史故障进行查看，如图6-51所示。三、

CR400AF动车组HMI界面及操作(一)

CR400AF动车组HMI界面3.

故障信息界面历史故障信息可存储并显示1000条故障，点击故障后再点击【处理措施】按键，可查看所选故障的应急处理方法。图6-50CR400AF当前故障52动车组司机室。2.

激活蓄电池操作仪表盘仪表区“主控钥匙”开关，顺时针旋转

至“司机室占用”位置，如图6-52所示。然后将【转换开关盘1】的“蓄电池”开关(BatS

)逆时针旋转至“开”位并保持3s

，如图6-53所示。充电机内部Bat

K1接触器闭合，列车直流供电母线103线得电，挂在103线上的固定负载将开始工作(如司机室灯亮、网络系统初始三、

CR400AF动车组HMI界面及操作(二)

CR400AF动车组激活操作1.

设置防护提前提交计划，检修调度填报用车等级表，申请成功后到达对应用车股道，设置防护，进入CR400AF注意：

蓄电池投入仅在主控端操作有效

，不受速度限制

，

随时操作有效。图6-52CR400AF动车组主控钥匙(左)图6-53CR400AF动车组蓄电池开关(右)化运行等)，蓄电池投入完成。53接通蓄电池后，网络系统设备得电，网络系统进行初运行，初运行完成后，左HMI显示屏默认显示牵引主页面(见图6-54)，右HMI显示屏默认显示制动主页面(见图6-55)。三、

CR400AF动车组HMI界面及操作(二)

CR400AF动车组激活操作3.

激活动车组图6-54CR400AF

HMI牵引界面图6-55CR400AF

HMI制动界面54(二)

CR400AF动车组激活操作4.

升弓供电操作主控端司机台上的“受电弓”拨键，进行升弓/降弓操作，如图6-56所示，并通过【升弓降弓】三、

CR400AF动车组HMI界面及操作界面确认升弓条件是否满足，如图6-57所示。图6-56CR400AF“受电弓”拨键图6-57CR400AF升弓降弓界面55三、

CR400AF动车组HMI界面及操作(二)

CR400AF动车组激活操作4.

升弓供电TCMS默认控制升起后弓，通过HMI的【牵引主界面】确认受电弓升起状态，从HMI屏牵引主界面左侧柱形图查看网压在正常范围内(17.5~31kV)。注意事项：(1)真空断路器和EGS(接地开关)闭合状态下列车无法升弓。(2)TCMS默认控制升起后弓，当受电弓故障、受电弓切除或者真空断路器切除时，TCMS控制改升前弓。当受电弓升起后，操作主控端司机室操纵台上的“VCB”拨键(见图6-58)，进行合断VCB操作，并通过HMI显示屏的【维护界面】的【VCB条件】界面确认合“VCB闭合”继电器得失电状态是否与合断操作相对应，如图6-59所示。注意：受电弓降下，无法进行合VCB操作。56图6-58CR400AF“VCB”拨键图6-59CR400AF【VCB条件】界面司机台激活后，升起受电弓，闭合VCB，将方向开关置于前向位，启动ATP设备并正常设置。可通过HMI【维护界面】【牵引系统】【牵引使能】界面确认牵引使能条件满足。三、

CR400AF动车组HMI界面及操作(二)

CR400AF动车组激活操作4.

升弓供电57HXD3C型机车网络控制系统任务三58HXD3C型机车是在HXD3型和HXD3B型电力机车基础上研制的交流传动六轴7200kW干线客货运电力机

车，该机车通过增加供电绕组的主变压器，增加列车供电柜、供电插座、客货转换开关、双管供风等装置，使机车具有牵引旅客列车的功能，并可以向旅客列车提供风源及稳定的DC600V电源。HXD3C型机车实物如图6-60所示。HXD3C型机车采用PWM矢量控制技术等最新技术的同时，尽量考虑对环境的保护，

减少维修工作量。另外，其以能够在中国全境范围内运行为前提，在满足环境温度－40~+40C、海拔高度在2500m以下条件的同时，最大考虑到3组机车重联控制运行。一、

HXD3C型机车网络控制系统概述(一)

HXD3C型机车图6-60HXD3C型机车59(2)辅助电气系统采用2组辅助变流器，能分别提供VVVF(变压变频)和CVCF(恒压恒频)三相辅助电源，对辅助机组进行分类供电。该系统冗余性强，一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电。(1)轴式为C0-C0，电传动系统为交直交传动，主电路采用3组IGBT水冷变流机组，1250kW大转异步牵引电动机，具有启动(持续)牵引力大、恒功率速度范围宽、黏着性能好、功率因数高等特点。一、

HXD3C型机车网络控制系统概述(一)

HXD3C型机车(3)采用微机网络控制系统，实现了逻辑控制、自诊断功能，而且实现了机车的网络重联功能。HXD3C型机车具有以下特点：60(4)总体设计采用高度集成化、模块化的设计思路，电气屏柜和各种辅助机组分功能斜对称布置在中间走廊的两侧；采用规范化司机室，有利于机车的安全运行。引(6)转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构，二系采用高圆螺旋弹簧；采用整体轴箱、推挽式低位牵杆等技术。(5)采用带有中梁、整体承载的框架式车体结构，有利于提高车体的强度和刚度。引(6)转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构，二系采用高圆螺旋弹簧；采用整体轴箱、推挽式低位牵杆等技术。(7)采用下悬式安装的一体化多绕组(全去耦)变压器，具有高阻抗、质量轻等特点，并采用强迫导向油循环风冷技术。一、

HXD3C型机车网络控制系统概述(一)

HXD3C型机车HXD3C型机车具有以下特点：(6)转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构，二系采用高圆螺旋弹簧；采用整体轴箱、推挽式低位牵引杆等技术。61(10)采用新型的空气干燥器，有利于压缩空气的干燥，减少制动系统阀件的故障率。(8)采用顶盖夹层进风、各系统独立通风冷却技术，另外还考虑了司机室的换气和机械间的微正压。(9)采用集成化气路的空气制动系统，具有空电制动功能。机械制动采用轮盘制动。一、

HXD3C型机车网络控制系统概述(一)

HXD3C型机车HXD3C型机车具有以下特点：62HXD3C型机车网络控制系统以成熟的列车通信网络技术为基础，并结合TCN网络技术的优点开发研制而成。HXD3C型机车网络控制系统为分布式计算机体系结构，按功能可划分为列车控制级、车辆控制级和牵引控制级。每台车为一个基本运转单元，车内以机车控制监视系统(TCMS)为中心，分别与微机显示屏、主变流器、辅助变流器通过采用基于高级数据链路控制规程(简称HDLC)的RS-485总线进行通信，构成星形网络；

车与车之间采用总线式10Mb/s实时以太网进行传输。TCMS同时完成列车级信息与车辆级信息的转换。其全车网络拓扑图如图6-61所示。一、

HXD3C型机车网络控制系统概述(二)

HXD3C型机车网络控制系统1.

网络系统结构图6-61HXD3C型机车网络拓扑63HXD3C型机车网络控制系统包含控制监视系统装置

(

TCMS)

、

主变流器

(

CI1

~

6

)

、

辅助变流器(APU1

~

2)

、显示单元

(

Display

Unit

1

~

2)

、

CCB-

Ⅱ制动系统、

列车供电柜

(

LG1

~

2)

、蓄电池充电

机

(

PSU1

~

2)。TCMS是车辆级的控制核心，又是列车级的控制节点，在整个机车控制中占有主导地位。车辆级的通信基于HDLC协议(借鉴IEC61375标准)。TCMS与各控制设备的通信接口性能参数如表6-4所示，TCMS对外接口如表6-5所示。表6-4TCMS与各控制设备的通信接口性能参数一、

HXD3C型机车网络控制系统概述(二)

HXD3C型机车网络控制系统2.

网络控制系统的组成与功能64一、

HXD3C型机车网络控制系统概述(二)

HXD3C型机车网络控制系统2.

网络控制系统的组成与功能表6-5TCMS对外接口65一、

HXD3C型机车网络控制系统概述(二)

HXD3C型机车网络控制系统2.

网络控制系统的组成与功能(

1)

控制监视系统

(TCMS)

是机车网络控制系统的逻辑运算与控制核心

，功能如下：①

控制与保护功能主断路器(VCB)控制、机车控制系统的输入/输出、机车的逻辑控制、机车的牵引特性控制、机车的制动特性控制、定速控制、冗余控制、自动过分相控制、主变流器控制、重联控制、智能故障诊断及显示、机车保护控制。②

故障处理与记录TCMS在机车出现故障时，以显示屏显示和报警灯指示的两种方式，通知操作人员，并自动完成相应的保护动作，记录发生故障时的相关信息，为后期诊断提供有用且必要的信息，而且还可以通过便携式计算机将故障履历下载进行分析和保存。TCMS对故障信息进行分级管理，并按级别进行显示。66③

显示部分设计的原则是显示简洁、

明了、醒目

，但又兼顾现有的习惯画面的上部为常显的信息，显示时间、速度、工况、重联状态等；中间区域为主信息显示区，根据不同的工况、按键的选择，将显示牵引/制动的有关参数、机器的状态、开关信息；底部为功能键区，由于采用触摸显示屏，因此它将根据不同的工况和选择，显示不同的功能键。通过显示屏也可显示出机车重联与否以及重联机车的故障信息。显示模式在开机后根据不同工况来转换。一、

HXD3C型机车网络控制系统概述(二)

HXD3C型机车网络控制系统2.

网络控制系统的组成与功能(

1)

控制监视系统

(TCMS)

是机车网络控制系统的逻辑运算与控制核心

，功能如下：67一、

HXD3C型机车网络控制系统概述(二)

HXD3C型机车网络控制系统2.

网络控制系统的组成与功能(2)

主变流器：

主变流器的功能是完成牵引变压器与牵引电机之间的能量转换。其控制单元为32位多CPU高速运算微机控制系统，按功能可划分为网络信息传输、接触器控制、四象限变流器控制、逆变器控制、保护检测、信号处理等。四象限变流器的控制采用PWM(脉冲宽度调制)控制方式，电机的控制策略为高速矢量控制，

CI综合控制(包含总线数据传送控制、接触器控制、保护检测等)功能由Intel

i486高速处理器芯片完成。四象限变流器的控制和异步电动机的矢量控制均采用数字信号处理器(DSP)完成高速运算。(

3)

辅助变流器：

辅助变流器的功能是向牵引通风机和压缩机等辅助设备提供三相交流电。机车设有2组辅助变流器，每组辅助变流器对应独立的控制单元。控制单元主要实现整流器控制、逆变器控制、网络信息传输、故障诊断、保护功能。逆变器输出方式既可以采用VVVF(变压变频)方式，也可以采用CVCF(恒压恒频)方式。68一、

HXD3C型机车网络控制系统概述(二)

HXD3C型机车网络控制系统2.

网络控制系统的组成与功能(4)

CCB-

Ⅱ制动系统：HXD3C型机车采用CCB-Ⅱ制动机，该制动机采用模块化设计，利用现场可替换单元设计形成一种分布式结构，每个可替换的单元模块包含自诊断功能。制动机具备多项冗余功能，具有识别、重新组合和发生故障时备份关键部件的功能。(

5)

蓄电池充电机：蓄电池充电机(PSU)是为机车提供稳定的110V直流控制电源的重要设备，同时也兼作蓄电池充电器使用。电源柜输入电源为DC750V，来自机车牵引变流柜内辅助变流器的中间直流回路，然后通过高频绝缘变换为DC110V。(6)

列车供电柜：列车供电柜将来自主变压器列车供电绕组的单相交流电通过相控整流变换为稳定的DC600

V直流电源，供给旅客列车。机车设有2个完全相同的TGF60型列车供电柜，当一组故障时，另一组可以维持供电，以提高可靠性。列车供电柜主要提供供电柜主要设备状态，供电柜输入、输出相关数据及故障信息。69二、

HXD3C型机车控制监视系统

(TCMS)

硬件(一)

TCMS的构成TCMS由主机、

继电器、

信号转换器、

显示器和加热器五部分组成。TCMS由机车上蓄电池供电，通过驾驶室内的显示器和司控器等设备实现乘务员与系统之间的信息交互，采集各种反馈信号，进行相关运算，生成相应的控制命令，将命令以通信方式发送给主变流器、辅助变流器

，将计算结果、故障信息、有关参数送给显示屏显示，并在重联时将重联命令通过网络传送给重联机车。TCMS对故障信息进行分级管理，并按级别进行显示。TCMS

主机具有一套双机热备系统。在主控系统出现故障时，双机热备的机制将自动切换到辅控系统。其结构形式如图所示。70TCMS主机内包括电源模块(AVR)、处理器单元(PUZ)、检测模块(DET)、串行通信接口(SIF)、数字量输入模块(DI)、辅助模块(AUX)

、重联控制模块(MDM)等。TCMS主机机箱外形结构如图6-63所示。二、

HXD3C型机车控制监视系统

(TCMS)

硬件

(二)

TCMS主机717171图6-63机车控制监视系统机箱图6-64电源模块位置2.

处理器单元处理器单元包括CPU、软件以及与显示屏通信的接口，处理来自各基板的输入信号，进行机器控制、显示器控制。处理器位置如图6-65所示。二、

HXD3C型机车控制监视系统

(TCMS)

硬件(二)

TCMS主机1.

电源模块电源模块为TCMS提供工作所需的各种直流电，

如24V、±15V、5V。电源模块位置如图6-64所示。图6-65处理器位置72图6-66检测模块位置4.

串行通信接口串行通信接口完成TCMS与两个主变流器和辅助变流器之间的通信，以及TCMS与列车供电柜、DC110V电源装置、轴温监测装置和制动系统之间的通信。串行通信接口位置如图6-67所示。3.

检测模块检测模块检测主控制系统是否存在故障，以便在主系统发生故障时立即进行主辅系统的切换。检测模块位置如图6-66所示。二、

HXD3C型机车控制监视系统

(TCMS)

硬件(二)

TCMS主机

图6-67串行通信接口位置73二、

HXD3C型机车控制监视系统

(TCMS)

硬件(二)

TCMS主机5.

辅助模块辅助模块具有数字量输出、模拟量输入及脉冲量输入的功能，实现对各辅助继电器的控制及特殊信号的输入功能。其中，AUX40为数字量输出模块，AUX34为数字量输出、模拟量输入以及脉冲量输入模块。辅助模块位置如图6-68所示。图6-68辅助模块位置74二、

HXD3C型机车控制监视系统

(TCMS)

硬件(二)

TCMS主机6.

数字量输入模块7.

重联控制模块重联控制模块将本车的信息通过Ethernet传往其他车，并将收到的其他车信息传送给处理器单元，实现机车的重数字量输入模块将接收到的各种开关信号处理后传送给处理器单元，其位置如图6-69所示。联功能，其位置如图6-70所示。图6-69数字量输入模块位置图6-70重联控制模块位置75二、

HXD3C型机车控制监视系统

(TCMS)(三)

TCMS显示器TCMS显示器的作用是实现乘务员与系统之间的信息交互

，

从而实现乘务员对机车的控制。

TCMS液晶显示设备的最低保证工作温度是0℃，其中的加热电路用于加热TCMS显示设备的控制部件。显示单元用于显示机车运行工况、设备状态和故障信息

，记录运行数据和故障信息，并具有查看、设定、清除、转储各类数据的功能。显示单元为可触摸式液晶显示屏，操作人员可以通过屏幕上设置的触摸键，直接录入信息(如设置时间、轮

径，切除故障的CI等)或快速进入下一级菜单。

在机车调试过程中，操作人员也可以通过显示屏对机车的控制参数进行修正

，或者模拟机车工况，方便调试过程，加快调试速度。TCMS显示器如图6-71所示。图6-71TCMS显示器硬件76二、

HXD3C型机车控制监视系统

(TCMS)

硬件(四)

TCMS继电器TCMS继电器的作用是通过继电器的动作实现输出信号的变换，用来控制机车，其实物如图6-72所示。图6-72TCMS继电器77二、

HXD3C型机车控制监视系统

(TCMS)

硬件(五)

TCMS转换器因为TCMS使用的信号是24V，外部设备使用的信号是110V，所以要通过TCMS转换器来实现信号转换，其实物如图6-73所示。图6-73TCMS转换器78二、

HXD3C型机车控制监视系统

(TCMS)

硬件(六)

TCMS加热器安装在TCMS主机下面的加热器是用来在环境温度很低的时候，通过TCMS加热器对TCMS主机加热，保证TCMS主机正常工作，不受温度影响。加热电路中含有温度检测继电器，低于－20C时该继电器接通。如果温度高于－20C，TCMS机箱内的每台设备都会正常运行。因此，加热电路运行时，除非机箱以外温度低于－40C，否则TCMS将会正常运行。相反，由于电源切断等原因加热电路不运行时，最低保证工作温度为－20C。TCMS加热器实物如图6-74TCMS加热器图6-74所示。79TCMS将机车主变流器、辅助变流器、控制电器柜、列车供电柜、司机室控制开关等电器的信息汇总，通过分设在Ⅰ、Ⅱ端司机室的微机显示屏进行各种信息显示。司机应学会使用微机显示屏，了解机车各种设备的工作状态及各种指令的开断信息，迅速完成机车故障的查找，确保机车的可靠运行。显示模式主要可以分为行驶模式和检修模式两大类。开启系统后屏幕显示为行驶模式，点击下方检修状态栏进入密码界面输入密码时切换为检修模式。模式切换如图6-75所示。三、

HXD3C型机车网络控制系统显示界面及操作

(一)

TCMS模式808080图6-75模式切换检修模式下

，TCMS具有

下列功能：①设定各类数据，如时钟和车轮直径；②清除各类数据，如故障记录和试运行记录；③查看并读取各类记录数据；④查看输入输出数据(传输数据、数字数据、模拟数据)。行驶模式下

，TCMS具有

下列功能：①控制运行；②故障检测和故障记录；③监控运行状态；④监控设备状态；⑤记录运行数据；⑥记录试运行。检修模式下不执行下列功

能：①故障检测和故障记录；②监控运行状态；③监控设备状态；④记录运行数据；⑤记录试运行。三、

HXD3C型机车网络控制系统显示界面及操作(一)

TCMS模式01020381三、

HXD3C型机车网络控制系统显示界面及操作(二)

信息显示显示模式在开机后根据不同工况来转换。模式转换部分框图如图6-76所示。1.

牵引/制动主画面牵引/制动主画面主要显示机车运行工况：机车速度、牵引/制动工况、司机控制器级位、是否定速、无人警惕状态、机车运行方向、受电弓状态、主断路器状态、撒砂状态、过分相状态、电机隔离状态、停放制动状态、空转状态、是否重联、接触网电压、主变压器原边电流、蓄电池电压、6台牵引电机牵引/制动力。图6-76模式转换部分框图82三、

HXD3C型机车网络控制系统显示界面及操作(二)

信息显示2.

主变流器/牵引电机画面变流器画面如图6-78所示。其主要显示6组主变流器单元CI1、CI2、CI3、CI4、CI5、CI6的充电接触器(AK)和工作接触器(K)的闭合状态，中间电压，对应的牵引电动机电流、转子频率，电机牵引/图6-78主变流器/牵引电机画面制动力。83开关状态画面如图6-79所示。其可以显示的开关有：主变流器各单元的充电接触器

CI1AK、CI2AK、CI3AK、CI4AK、CI5AK、CI6AK，工作接触器CI1K、CI2K、CI3K、CI4K、CI5K、CI6K，受电弓高压隔离开关QS1、QS2，主电路入库转换开关QS3、QS4。三、

HXD3C型机车网络控制系统显示界面及操作(二)

信息显示图6-79开关状态画面3.

开关状态画面84三、

HXD3C型机车网络控制系统显示界面及操作(二)

信息显示4.

风机状态画面风机状态画面如图6-80所示。其可以显示的风机有：牵引电动机通风机MA11、MA12，车体通风机MA23、MA24，复合冷却器通风机MA13、MA14，油泵MA21、MA22。图6-80风机状态画面85三、

HXD3C型机车网络控制系统显示界面及操作

(二)

信息显示868686辅助电源画面如图6-81所示。其可以显示辅助变流器的工作情况，2套辅助变流器的输

出电压、输出电流、输出频率。图6-81辅助电源画面5.

辅助电源画面空制状态画面如图6-82所示。其可以显示空气压缩机的工作情况，以及弹停隔离阀、撒砂隔离阀、升弓钥匙阀、辅助风缸隔离阀、紧急制动隔离阀、转向架Ⅰ隔离阀和转向架Ⅱ隔离阀的工作状态。三、

HXD3C型机车网络控制系统显示界面及操作(二)

信息显示6.

空制状态画面图6-82空制状态画面87进入故障履历画面，可以查看机车近期发生的300个故障的情况，有故障编号、故障名称、

故障发生时间、故障恢复时间、发生故障时的机

车状态(有接触网电压、主变压器原边电流、机

车牵引/制动、级位、机车速度)

，以及故障处理说明，如图6-83所示。在故障履历画面上有一个“说明处置”触摸键，可以通过触摸键进入故障处理画面，机车微机控制系统给出了针对该故障的几种故障处理建。三、

HXD3C型机车网络控制系统显示界面及操作(二)

信息显示7.

故障履历画面图6-83故障履历画面议88四、

HXD3C型机车网络控制系统故障处理(