CRH5动车组制动系统

1、1,CRH5动车组制动系统,2,词汇表,ATP 自动列车保护设备（列车超速防护系统） ATC 列车自动控制系统。 BCU 制动控制单元 ED brake 电力制动 WTB 列车总线 MVB 单车总线（多功能车辆总线） MBCU 主制动控制单元 MPU 微处理器单元(中央单元) TCMS 列车网络控制系统 TCU 牵引控制单元 TS 司机台上的主监视器 TD 司机台上的诊断监视器 HVAC 供暖、通风和空调设备 TCN 列车控制网络,3,第一节CRH5动车组制动系统概述,一、系统组成 第一动力单元为 (M +M+T+M) ，第二动力单元为（T+T+M+M） 在CRH5动车组中，并非每根动车轴都为

2、动力轴：每辆动车的1、4位为非动力轴，2、3位为动力轴。 动力轴上有电制动装置与空气制动装置，每根轴上有2套轴盘式盘形制动装置和撒砂装置； 非动力轴上只有空气制动装置，每根轴上有3套轴盘式盘形制动装置；1、8车的1轴设有撒砂装置； 除T2 (5号)车外，每辆车的1、4轴上设有弹簧停放制动装置； 制动系统具有与车载列车运行速度控制系统的接口； 采用电、空联合制动的模式，电制动优先。,动力轴,非动力轴,4,配备牵引单元和司机室的车辆,Mc1,2,M2S,配备牵引单元的车辆,TP,配备高压变压器的车辆,M2,配备牵引单元的车辆,T2,拖车,TPB,配备高压变压器和餐吧的车辆,MH,配备牵引单元的车辆

3、,5,1.电制动系统 CHR5动车组使用的电制动以再生制动为主；当再生制动不能起作用时可切换电阻制动。 电制动系统由受电弓、牵引变压器、牵引变流器、牵引电机及制动电阻等组成。电制动在常用制动和列车恒速运行时使用。,6,2.空气制动系统 CHR5动车组使用的空气制动系统包括： 1）直通式空气制动系统 采用电控，该系统可由制动控制单元BCU按制动模式曲线（根据牵引制动控制手柄的位置或信号系统设定）控制列车减速或停车。如直通式空气制动系统出现故障，通过手动转换，可启动备用的自动式空气制动系统。 2）自动式空气制动系统 为备用制动系统，其制动指令由制动管传送。自动空气制动系统可由动车组司机室内的备用制

4、动控制阀操纵，也可由中国铁路既有机车控制，以满足动车组在救援和回送时的要求。,7,3.防滑装置 CRH5动车组的防滑装置由车轴速度传感器、防滑器及电控装置（冗余配置的微处理器）组成，防滑装置性能优良，以确保达到最高的轮轨黏着力。 4.制动控制系统 制动系统在正常情况下由基于微处理器的制动控制单元BCU控制，每辆车上的BCU负责执行本车的制动控制功能，包括接收和解读制动指令以及其他用于列车制动控制的重要信息。救援回送时的自动作用由备用制动系统进行控制。,8,二、制动作用的种类,1.常用制动 司机室中的牵引制动控制器向列车总线发送制动指令，该指令被各车的制动控制单元BCU读取，进行电、空联合制动的

5、控制。 常用制动模式下电制动优先，首先在动车的动力轴上施加电制动，如电制动不足，再在非动力轴上施加空气制动。当动力轴的电制动不能使用时，用空气制动代替。当列车运行速度小于10kmh时，电制动因衰减而减小的数值由空气制动补足。,9,2.紧急制动 紧急制动时，制动指令同时下达给直通空气制动系统和自动空气制动系统。此时，牵引和电制动都被切断，所有车辆施加最大的空气制动力。 3.备用制动 如果制动控制单元BCU发生故障或列车处于救援回送模式，可启动备用的自动空气制动系统继续运行。列车的自动和缓解由制动管中的空气压强控制，而制动管压强则由司机室中的备用制动控制阀或救援回送机车控制。备用制动控制阀由手动开

6、关激活。 备用制动系统具有常用制动和紧急制动功能（都为空气制动），其紧急制动可通过操纵备用制动控制阀或紧急按钮实施。,10,4.停放制动 CRH5动车组配备弹簧作用的停放制动装置，该装置可满足列车在30的坡道上安全停放的要求。 5.停车制动 停车制动为常用制动的辅助功能。由于电制动在低速时的衰减，可在动车转向架上以空气制动补足，从而使列车的总制动力保持不变，实现均衡的减速制动效果。,11,三、系统性能,CRH5动车组的常用制动采用电制动和空气制动联合作用的模式，紧急制动则仅有空气制动，电制动可在10200km/h的速度范围内工作。CRH5动车组制动系统的性能如下: （1）轮周处的最大制动力为2

7、05kN（最大电制动）。 （2）轮周处的最大制动功率为5785kw（最大电制动） （3）最大常用制动和紧急制动的性能相同。当制动初速度为200km/h时，平均减速度为0.79m/s,制动距离不大于2000m；当初速度为160km/h时，平均减速度为0.79m/s，制动距离不大于1400m。 （4）空气制动时轮轨间黏着系数的最大值为0.085. （5）弹簧驱动的停放制动装置能够使正常负载的列车停在30的坡道上不发生溜逸。,12,第二节 CRH5电制动系统,一 、系统组成 CRH5动车组的每根动力轴都具有电制动作用。电制动系统由受电弓，牵引变压器，牵引变流器，牵引电机以及电阻制动的制动电阻等组成。

8、 二 、工作原理 再生制动时，控制系统将三相异步电动机转换为发电机工作，将列车的动能转变为电能反馈回电网；当再生制动不能起作用时(如网压偏高或过分相区），可切换成电阻制动，将电能变成热能消耗掉。使用电制动时，空气制动仅供拖车轴使用；而对于动力轴来说，空气制动在无法使用电制动的速度范围内以及电制动失效时使用。 电制动可单独使用或与空气制动一起使用。与空气制动一起用时，将优先使用电制动，以减轻拖车的空气制动负荷，从而减少其机械制动零部件的磨好。,13,三、 制动特征 CRH5动车组的再生制动在29kV以下的网压下使用，并可在10200km/h的速度范围内工作。 常用制动不能起作用时，切换成的电阻制

9、动特性与之相同。,14,第三节 CRH5空气制动系统,CRH5动车组空气制动系统的相关部分包括压缩空气供给系统，直通式电空制动系统，备用的自动式空气制动系统和基础制动装置四大部分。 一 、压缩空气供给系统 CRH5动车组的主压缩空气供给系统配备2套压缩空气供给装置，分别装在Tp和Tpb车上，每套设备主要包括以下部分：电动空气压缩机单元SL22，空气干燥装置LTZ015以及微孔滤油器OEF1OEF4。同时，动车组还配备2台辅助空气压缩机为受电弓的升弓供气，辅助空气压缩机也装在Tp和Tpb车上 有两根风管贯通全列车：一根是制动管，用于,15,备用的自动空气制动的控制，压强保持在600kPa；另一根

10、是总风管，用于向所有连接到空气系统的设备供气，压强保持在8001000kPa。 1 主空气压缩机 CRH5动车组采用SL22型螺杆式电动空气压缩机单元对总风缸供气。驱动电机和压缩机单元分别由三个支撑件固定到框架上，电动空气压缩机单元由空气压缩机，电机，电控系统，监控及安全装置，空气过滤器等构成。 压缩机单元为独立的模块化装置，通过弹性联接安装到车上。电控压缩机组为非连续性工作，由车载压力控制器控制，当总风缸压强降至1000 kPa以下时开始工作，当压强升至1000kPa时停止运转。,16,主空气压缩机 EMU上提供两个主空气压缩机。 压缩机的启动由TCMS管理，通过检测主风管的压力开关； TC

11、MS还管理两个压缩机在运行时间上保持平衡。 TCMS检测压缩机的状态（接通、断开、故障、隔离），并且这些信息被显示在司机室中的诊断监视器上；TCMS还管理这些信息来驱动司机台上“供风单元故障”指示灯。,17,SL20-5-102型螺杆压缩机组成,18,19,CHR5动车组所采用的螺杆式空气压缩机的主要优点有： （1）设计简单，以紧凑的结构实现高性能。 （2）联轴节和轴承所承受的动载荷较低，磨损轻。 （3）最大限度地坚守了振动和气流的脉动，噪声低。 2 空气干燥装置 双塔型空气干燥装置LTZ015.2H如图43所示,20,LTZ2.2-H双塔干燥器组成,21,22,它用于从螺杆式空气压缩机输出的

12、压缩空气中吸取湿气和大部分的油。 该装置可同时进行干燥和再生，当主气流在一个塔中被干燥时，另一个塔中的干燥剂进行再生。图43中所示为塔1a处于干燥阶段，塔1b处于再生阶段的情形；来自压缩机的湿压缩空气由入口4进入空气干燥装置，经打开的阀座5自下而上流过装有干燥剂2的干燥塔1a，然后经中央管道向下，从干燥装置的出口3排出，经再生节流孔10后发生膨胀，并自上而下穿过塔1b内的饱和干燥剂，这部分空气从需再生的干燥剂中吸收水分，并通过打开的阀座8排到大气中。,23,两个干燥塔的干燥和再生工作状态在电磁阀9的控制下，在半周期时进行交替。 3 微孔滤油器 微孔滤油器OEF1OEF4如图44所示，他们位于压

13、缩空气通路上干燥装置的下游，可大大减少压缩空气中的油。 滤油器由集体的滤芯组成，如图45所示。铝制机体可长期用于1600kPa的最大工作压强下，其表面的合成树脂涂料可提供足够的防蚀保护。滤油器上下两部分由梯形螺纹联接在一起，过滤器滤芯用螺纹固定在集体中央的螺杆上，并用端盖1密封。过滤器滤芯包含一个很深的玻璃纤维,24,层2和很大的空腔，以实现较高的吞吐量和较低的压差。 滤油器可清除1 m以上的悬浮油雾和固体杂质，残油含量不高于0.1mg/m(20C，700kPa）。固体颗粒会滞留在玻璃纤维层中，而非常细微的液滴会在此形成较大的液滴而被强制进入外部的PVC泡沫层5，并在重力的作用下成为粘性液体薄

14、膜，流入过滤器下部的碗型容器中。容器中几句的油可定期手动排放。 钢管外护套4位于玻璃纤维材料的外部，为过滤器介质提供不要的支撑，使玻璃纤维在气压波动很大的情况下也不会从夹层结构中漏出。,25,4、辅助压缩机 在动车组上安装了两个辅助压缩机向受电弓提供压缩空气，以防止气缸空受电弓降下。 辅助压缩机由低压供电，并在受电弓风缸中的压力低于预先设定好的阈值时由TCMS（通过RIOM）自动启动。有超时设定，以避免由于长时间运行对辅助压缩机的损害。,26,辅助压缩机LP115,电机,油尺,排油口,过滤器/入口,压缩机,排气口,27,28,二、直通空气制动系统,由制动控制单元BCU来控制的。BCU接收并解读

15、来自牵引/制动控制器或信号系统的制动指令，然后发出电信号控制空气制动控制装置。,29,（一）控制原理 1、制动指令控制 由司机制动控制器或ATC装置发出指令，制动指令被各车的BCU接收，进行制动力的计算和电、空制动力的分配。 制动控制单元BCU的功能:制动控制、防滑控制、辅助控制等。 压缩空气从总风管经止回阀流至制动风缸，当总风缸压强不足时，止回阀可确保制动风缸内有足够的空气压强。制动风缸为空气制动控制装置的风源，空气制动控制装置负责空气制动的控制。在空气制动控制装置内，电空转换阀将来自制动控制单元BCU的电流信号按一定比例转换成空气压强信号。,30,2、常用制动时，紧急电磁阀得电关闭，从电空

16、转换阀来的压缩空气经空重阀进入中继阀1和2，从两个中继阀输出的压缩空气分别充入动力轴和非动力轴的制动缸。 空重阀：可根据载重情况限制中继阀的设定压力，在制动缸压强控制电路出现故障时保护轮对不被擦伤。 中继阀1、2：可允许动车的动力轴和非动力轴上的制动缸有不同的空气压强。 联锁电磁阀：它可根据电气指令打开或关闭，以控制动力轴上的空气制动是否启用。 常用制动时，制动力随载重的调整由制动控制单元BCU控制。,31,3、紧急制动时，紧急制动控制回路断开，紧急电磁阀失电打开，从制动风缸来的压缩空气经紧急电磁阀先后进入空重阀和中继阀，施加与载荷相应的紧急制动压强； 此时，如制动控制单元BCU处于正常工作状

17、态，可同时控制电空转换阀产生紧急制动压强，该压强经空重阀传至中继阀。紧急制动指令同时也发送给备用的自动空气制动系统，制动管压缩空气通过一个紧急装置迅速排空，使分配阀动作产生紧急压强，该压强也被传送至中继阀。,32,中继阀的动作原理,组成：供气阀杆、供气阀、复位弹簧、橡胶膜板等。,33,中继阀将电空转换阀输出的AC（制动缸）压强或紧急用压力调整阀输出的紧急制动压强作为输入压强，向（增压缸CRH2）制动缸输出与控制压强。 常用制动或紧急制动时，来自电空转换阀的压缩空气进入AC室；紧急制动时，从紧急用压力调整阀送来的紧急制动压缩空气进入UB室。使供排气阀杆上移，顶开供气阀；SR压缩空气经供气阀口输入

18、制动缸。 保压状态：当FB室增压到与AC室压强或UB室压强相同时，供气阀下移关闭供气阀口，呈保压状态。 缓解状态：当AC室或UB室压强降低时，供气阀杆下移，打开排气阀口，制动缸的压缩空气从供排气阀杆内部的通路排向大气，呈缓解状态。,34,电空转换阀的动作原理,35,电磁阀 供气阀部、和电磁阀部组成。,36,双向止回阀的工作原理,来自直通空气制动系统和自动空气制动系统的压缩空气分别经双向止回阀的两侧通向中继阀。当一侧的空气压强较高时，止回阀被推向另一侧并关闭其通向中继阀的气路，使得只有压强较大的那一侧的气路与中继阀相通。,37,三、自动空气制动系统,自动空气制动系统用于备用制动控制，在直通空气制

19、动无法使用时（故障或救援/回送状态）启用。系统启用后，可通过控制制动管的空气压强，来实现列车的制动和缓解，制动管的空气压强变化可由动车组自身的备用制动控制阀或救援/回送机车控制。备用制动系统启用后，牵引/制动控制器的制动控制被切断，电制动也无法使用。 动车组正常运行时，截断塞门关闭，同时隔离电磁阀得电打开。总风只能经减压阀（调整制动管的空气压强），止回阀、打开隔离电磁阀和节流阀进入制动管；减压阀备用制动控制阀截断塞门的通路被切断，即备用制动控制阀无法对制动管的压强进行控制，处于隔离状态。此时，制动管压强保持在规定的缓解压强600kpa以上，不会影响直通空气制动系统的正常工作。,38,需启用备用

20、的自动空气制动系统时，打开截断塞门，隔离电磁阀即失电关闭；减压阀止回阀隔离电磁阀节流阀的通路被关闭，总风经减压阀、备用制动控制阀和打开的截断塞门连接到制动管上。此时，备用制动控制阀可对制动管的空气压强进行控制以使各车的分配阀动作，分配阀向本车空气制动控制装置内的中继阀发出指令，控制制动缸的充、排气。救援/回送时，自动空气制动系统的启用原理一样，只是动车组制动管的空气压强要由救援/回送机车来控制。 紧急制动时，安全环路断开，连接在制动管上的紧急排风阀失电打开，制动管的压缩空气迅速排空使分配阀动作，分配阀控制中继阀使各制动缸的空气压强达到最大。此时，关闭的隔离电磁阀可防止总风管向制动管自动补风。,

21、39,备用制动控制阀的隔离/启用原理,40,备用制动系统启用后，制动管的空气压强要由备用制动控制阀或救援/回送机车来控制。 备用制动控制阀通过一个垂向手柄进行操纵，手柄从前向后具有一次缓解、阶段缓解、中立、常用制动和紧急制动五种作用位。 一次缓解、中立和紧急制动是手柄可以停留的位置； 一次缓解和中立位之间的区域称为阶段缓解位，中立和紧急制动位之间的区域称为常用制动位； 当手柄置于阶段缓解或常用制动区域时，松开后手柄将自动返回中立位。 当手柄置于一次缓解位时，制动管中的压强将充至定压，列车完全缓解；,41,当手柄置于阶段缓解位时，制动管中的压强随手柄停留的时间递增，但由于CRH5动车组使用的是简

22、易分配阀，不具备阶段缓解性能，只能一次缓解。 在常用制动位，制动管中的压强随手柄停留的时间递减，将手柄反复置于常用制动和中立位，列车可实现阶段制动。 手柄置于紧急制动位时，制动管中的压强迅速降为零，列车产生紧急制动作用。 当手柄置于中立位时，制动管中的压强保持不变，列车不制动时，手柄经常停放于此位置。 动车组在救援/回送连挂时，需打开头车前端的开闭机构，以实现救援/回送机车对动车组的供气和控制。,42,四、基础制动装置,CRH5动车组的基础制动装置采用夹钳式盘型制动装置，夹钳内设置闸片间隙调整器。,43,基础制动装置结构与换闸片操作,44,不带停放制动夹钳,45,46,带停放制动夹钳,47,弹

23、簧停放制动装置的结构,48,第四节 CRH5防滑装置,一、组成 CRH5动车组使用基于微处理器的防滑和防空转系统MGS。防滑系统由齿盘式速度传感器、防滑阀以及电控装置组成；速度传感器装在轴箱中，防滑阀安装在车下，电控装置安装在电气柜中。 每根车轴上有两个速度传感器和两个防滑阀，为冗余配置，电控装置的微处理器也采用冗余配置。 冗余装置包括两个可互相通信的电气装置，其中一个包含在制动控制单元BCU中。正常运行时，一个是主装置，进行防滑保护（WSP),另外一个进行抱死检测（DNRA)。 若主装置出现故障，另外一个就同时具有WSP和DNRA两种功能。,49,二、工作原理 为避免轮对抱死，防滑装置检测每

24、个轮对的运动情况，并对制动缸的压强进行控制，以使轮轨之间的作用力达到最佳效果。 每个轮对防滑装置的滑行判断标准包括轮周和列车之间的速度差，轮周的减速度和轮周速度的历史记录等，以获得全面的防滑控制。 根据速度传感器测得的轮周速度，微处理器按上述标准对轮对的滑行再黏着进行控制，向防滑阀发出“降压” 、“保压”和“增压”等控制命令，可靠地防止轮对抱死，使其保持最佳的运动状态。,50,三、技术特点 1.具有综合自检测功能 CRH5动车组的防滑装置可识别永久性和暂时性故障并由故障检测装置提供数字显示。 2.可与中央诊断计算机通信 防滑装置通过集成的串行接口连接到中央诊断计算机，向其提供车辆的运行状况及防

25、滑装置的状况。 3.提供防空转功能 通过附加电路板和软件，可在防滑装置中增加防空转功能；在防滑装置普通的诊断分析系统中，能进行特殊的 防空转功能监控和显示。,51,第五节CRH5制动控制系统,CRH5动车组的制动系统由基于微处理器的制动控制单元BCU控制，制动控制单元BCU通过与TCMS通信，可进行操纵、控制和诊断的全面制动管理。为实现救援回送时常用制动和紧急制动的控制，CRH5动车组还具有独立于主控回路的自动空气制动系统（备用制动控制系统）。 一、常用制动控制 常用制动采用电、空联合制动，当司机台上的牵引制动控制器手柄处于常用制动位时启动，或由信号系统（ ATP或LKJ2000装置）启动。,

26、52,牵引制动控制器手柄为电气手柄，可用于牵引（前推）和制动（后拉）的控制。 手柄的制动位分为两个区域： 第一区域是向动力轴发出电制动指令，电制动力的大小与手柄后拉的量成正比； 第一区域末端，电制动力达到最大。 第二区域是向非动力轴发出空气制动指令，进一步增大制动力，使列车的常用制动力达到最大； 第二区域末端为紧急制动位。,53,牵引制动控制器或信号系统将制动指令发送到操纵端的主BCU和非操纵端的冗余BCU中，同时也发送给TCMS；主BCU接收到制动指令后，也会把指令发送到TCMS。这样，TCMS便可从主BCU和制动控制器两个渠道来获取制动指令，控制动车组的牵引控制单元TCU产生电制动力。 每

27、辆动车有一个TCU它与TCMS的MVB总线接口连接，TCMS通过列车控制网络将电制动指令发送到TCU。每个TCU在向动力轴下达电制动指令的同时，使联锁电磁阀得电；一旦联锁电磁阀得电，TCU控制的两个动力轴上的空气制动就被缓解。如一个或更多的TCU不能执行电制动，TCU会通过列车控制网络通知TCMS，并使动力轴的联锁电磁阀失电。,54,TCMS通过列车控制网络发送不可用的信息，各BCU可执行“降级模式”动作，包括如下两种情况； 1）当牵引制动控制器手柄在第一区域时，车辆上无电制动，联锁电磁阀失电，BCU使该车的所有4个轴施加空气制动，尽可能产生与以前的电制动相同的制动力； 2）手柄在第二区域，车

28、辆的电制动不足，联锁电磁阀失电，车辆的动力轴施加空气制动进行补足。,55,电空制动指令是由主BCU通过制动总线发送给动车组的所有BCU，每个BCU控制本车的空气制动系统（TCMS不涉及此功能）。当动力轴上的电制动达到最大值后，才能在非动力轴上施加空气制动； 只有在电制动不足的情况下，空气制动才能在第一区域施加。,56,二、紧急制动控制 紧急制动时安全环路断开，制动命令同时施加给直通空气制动系统和自动空气制动系统，所有车辆施加最大空气制动力。当出现以下情况时，就产生紧急制动作用： 1）牵引制动控制器手柄处于紧急制动位。 2）司机室的紧急按钮按下。 3）安全设备（信号发射系统）动作。 4）异常情况

29、下安全环线断开。 5）总风管或制动管空气压强不足。 6）旅客报警。,57,CRH5动车组各车均配备旅客报警制动系统，用于直接启动紧急制动。系统启动后，紧急排风阀失电打开使制动管排空，隔离电磁阀失电关闭以防止总风管向制动管补风；同时向司机发出声音信号，如司机认为停车位置不合适，可取消紧急制动。,58,常用制动控制的电气原理,TCU牵引控制单元,TCMS列车监控系统,MPU微处理单元,BCU制动控制单元,59,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(M

30、BCU)且与TCMS (列车监控系统) MVB(车辆总线复合功能)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TCU (牵引控制单元)，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。,60,TCMS系统获得牵引手柄位置和相关的制动手柄位置来执行控制逻辑，并管理对编组列车的TCUs的电动制动力要求。,61,数据流,62,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

31、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。,63,在每个动车上，制动面板有一个互锁阀。当这个阀得电动作时，抑制动轴上的空气制动。在正常操作中，每个TCU执行电制动，在给动轴施加ED制动时给本地互锁阀通电。 如果一个或者更多的TCUs不能够执行电力制动，它们将通过列车控制网络(MVB和WTB)通知TCMS MPU并释放本地互锁阀。TCMS MPU通过列车控制网络传送不可用的电力制动端口的信息，以便于MBC

32、U可以执行需要的动作。另外，每个BCU通过直接读出本地互锁阀的状态来得知本地ED制动故障。 在紧急制动过程中，TCMS MPU切断任何对TCUs的电力制动或者牵引请求，且所有的互锁阀都被释放；而且每个互锁阀都被旁路。,64,MBCU收集所有车辆的诊断信息并通过MVB总线传送给TCMS MPU.,65,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系统，司机可将其动作置为中立。 当乘客报警系统手柄被启动时，一个硬线连接的回路

33、就打开了；这个事件通过一个硬件指令立即给司机一个声光信号。 在延迟之后（待定），头车中的紧急制动面板的电磁阀失电引起紧急制动。在延迟过程中，司机可以不管报警（不予制动）防止列车停止。,66,5. Wheel Slide Protection 另一部分为低压部分，包括24V直流断路器，控制设备以及输入输出远程模块。 QRK柜-电子设备机架柜QRK柜由所有的电子设备和机架组成，便于司机操作。该柜上部分由乘客信息系统设备组成，包括用于广播和对讲的听筒。该柜位于每辆车通过台旁的专用密闭区内。,134,各机柜的具体情况如下：,135,136,137,138,139,140,141,142,143,144

34、,145,146,147,148,149,150,151,152,153,154,155,156,157,158,CRH5动车组网络控制系统（TCMS）,159,CRH5控制网络结构框架,网络控制系统（TCMS）的体系结构,160,TCMS的体系结构 CRH5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(列车网络控制系统TCMS) 。 其结构基于TCN 标准 (IEC 61375-1) ，具有WTB (列车总线) 和MVB (车辆总线)串行接口， 使用两个冗余的MPU模块，每个动力单元一个。 TCMS体系结构基于具有高冗余度的标准TCN，该体系结构使用2个标准的TCM

35、S模块，每半列车（称为车组）一个。,TCMS的体系结构,161,TCMS的体系结构(续),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。 此外还有一个CAN总线标准的车辆总线，仅用于次要设备的诊断。 系统具有完善的冗余和控制、诊断和监视以及故障存储功能。,162,一个标准的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。 MPU有两个MVB接口。第二个接口将两条总线的MPU与MVB/WTB网关（冗余设计）和驾驶员监控器连接在一起

36、。,163,网关被用于在TCMS模块之间交换信息。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。RIOM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。,164,注：重影设备表示有冗余,165,166,TCMS主要零部件可以按照以下分组： 列车控制与监视单元： MPU(微处理单元) WTB/MVB网关 RIOM（远程I/O模块） MVB 中继器,167,MPU-LT/LC 模块,168,GW网关模块,169,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

37、、灯 位于低压配电柜和司机台上的低压零部件（继电器、二极管）。,170,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,171,在车辆级MVB 总线上，该体系结构被分为两个不同的层次：牵引和服务设施, 每一层次均使用一对MPU进行管理。这两个层次的MVB总线通过第三条MVB总线（信号总线）连接在一起。此总线由牵引层的MPU控制。,172,二、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

38、车总线）型冗余链路来实现。 此总线是TCN网络的一部分，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。 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。,173,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，对于规范的列车总线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。,174,三、 网关,网关可以实现列车总线与车辆总线之间

39、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）。,175,四、 MPU-LT, MPU-LC,MPU（Main 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）则控制车内设施和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）。,176,五、车辆总线,车辆总线为MVB

40、（Multifunction 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%。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。,177,六、 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M

41、VB总线。中继器引起的数据传输延时非常微小。,178,七、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10.4英寸，其分辨率为800 x 600（SVGA）。 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。,179,（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

42、某些设备。,180,（三） TD监视器,TD监视器向司机显示有关整个编组（2组联挂的列车）全部设备的所有诊断信息。 所有被监视设备和组件的状态（启用、停用、故障、被排除等）。 具有操作指导的自动报警（在故障情况下）。 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。,181,（四）本地监视器,在每辆车的BT机柜或乘务员室中将会提供本地监视器。 此显示器的主要功能是： 显示主要本地信息（即制动气缸压力等）的默认画面 发送本地命令（即设置乘客车厢温度、灯光等） 显示自动报警 显示车辆设备的状态 显

43、示车辆的故障信息 本地监视器与驾驶台监视器的技术特性相似。,182,表5-2 TS与TD主要显示信息如下,183,八、RIOM,RIOM（远程输入/输出模块，）为MPU执行信号采集并执行由 MPU发送的输出命令。 它们通过车辆牵引总线与MPU进行通信。 每个IO部件可以有不同类型的输入/输出： 数字输入（以电池负极为参考的数字信号） 模拟输入（电流或电压模拟信号） 数字输出（继电器触点，用于断开RIOM与外部电路的连接） 模拟输出（电流或电压模拟信号）,184,第二节 列车网络控制系统（TCMS）的冗余性及故障对策,TCMS是一个智能单元，通过采集、传输信息和命令来管理列车上的大多数主要设备。

44、为了保证列车上设备信息传送的正确性，TCMS必须工作正确。因此，列车网络控制系统重要部分采取冗余设计来优化系统的可靠性。,185,冗余功能以并联连接的冗余输入和冗余输出实现。 冗余管理依据冗余设备中对故障的辨识进行完全自动管理。 对于列车认为是重要的信号通过远程I/O模块被冗余地获得，并沿着MVB串行线传输到指令和控制单元。,186,一、 网关冗余性,只有一个启用，而另一个处于待机模式，并且可在已启用的一个发生故障时立即自动开启。这一转换过程对应用而言是透明的。 为对这种情况进行管理，网关的两个部分通过一条内部串行总线（CAN）进行通信。同时还通过同一条串行线进行确定谁为主站、谁为从站的仲裁。

45、,187,正常情况下的网络配置,188,网关1故障,189,二、 MPU冗余性,MPU的冗余类型为热备冗余。两个MPU均可管理其MVB总线（单条或多条）。它们读取相同的输入，并执行相同的任务。在故障情况下一个会自动接替另一个。同一总线上的所有设备均由同一MPU发送指令。 当MPU1故障时，MPU2替代了MPU1作为MVB“1”和MVB“2”线上的主控制器。,190,MPU1故障时的网络配置,191,三、RIOM冗余性,为实现冗余功能，RIOM的输出继电器以并联连接。 当一个输出出现故障时，其继电器将被释放。相应功能由冗余RIOM的输出保证。 最坏的情况可能是当电源故障或MVB接口故障时，在这种

46、情况下，该RIOM的所有输出继电器均会被释放。 同样在这种情况下相应功能也由冗余RIOM的输出保证。,192,四、监视器冗余性,（一）驾驶台监视器冗余性 TS和TD互为冗余。当二者之一出现故障时，司机可以通过屏幕周围的按键选择作用模式（TS或TD），以便从另一个监视器上获取所有画面及信息。 此监视器的冗余性不是自动实现的，需要司机干预。,193,（二）本地监视器冗余性 由于车辆的诊断数据保存在MPU内存中，在本地监视器出现故障时，可以使用驾驶台的监视器获得故障监视器的信息。本车监视器不设冗余。,194,五、中继器冗余性,只有一个启用，而另一个处于待机模式，并且可在已启用的一个发生故障时立即自动

47、开启。,195,六、系统复位程序,尽管系统可以自动地处理大量的故障，但是仍有些故障不能自动处理，这时可通过使用司机室内的复位按钮对整个系统进行复位操作。,196,七、故障对策,TCMS（列车网络控制系统）均有故障自诊断、保存故障信息、必要的故障自排除及重要故障信息传送到司机监视器和本地监视器的功能。 通过显示器，乘务员获得与各种列车设备状态相关的信息，并能通过预置的列表手动排除故障。 可根据故障性质对其实施分类管理，并在司机和/或显示器上提供必要的故障处理。,197,第三节列车网络控制系统（TCMS）的功能与系统性能,一、TCMS的功能 TCMS executes its own functi

48、ons by means of: TCMS通过下列方法执行自己的功能： cabling and relays 布线和继电器 integrated software 集成软件 pneumatic commands 气动命令,198,Main involved functions can be classified as follows: 主要涉及的功能可以划分为以下几类： traction 牵引 brake 制动 auxiliary power supply system 辅助供电系统 auxiliary pneumatic system 辅助气动系统 signalling 信号 bogie m

49、onitoring 转向架监视 passenger saloon air conditioning 乘客客室空调 drivers cab air conditioning 司机室空调 passenger information system 乘客信息系统 external (side) doors 外部(侧)门 internal doors 内部门 man machine interface (driving desk) 人机接口(司机台) diagnostic 诊断,199,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: manage

50、Gateway wake-up from the stand-by status when the desk key is activated 当司机台钥匙激活时，将网关从待机状态唤醒 To manage the TCN inauguration sequence and the leading vehicle election 管理TCN初始化序列和头车的选取,200,1.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，避免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

51、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。,201,2.“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

52、台的一个发光按钮实现。,202,TCMS MPUs检查“静止”模式所需要的条件，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”模式仅在下列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,203,3.Train coupling 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(T

53、CU)，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。,208,TCMS系统获得牵引手柄位置和相关的制动手柄位置来执行控制逻辑，并管理对编组列车的TCUs的电动制动力要求。,209,数据流,210,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。,211,在每个动车上，

54、制动面板有一个互锁阀。当这个阀得电动作时，抑制动轴上的空气制动。在正常操作中，每个TCU执行电制动，在给动轴施加ED制动时给本地互锁阀通电。 如果一个或者更多的TCUs不能够执行电力制动，它们将通过列车控制网络(MVB和WTB)通知TCMS MPU并释放本地互锁阀。TCMS MPU通过列车控制网络传送不可用的电力制动端口的信息，以便于MBCU可以执行需要的动作。另外，每个BCU通过直接读出本地互锁阀的状态来得知本地ED制动故障。 在紧急制动过程中，TCMS MPU切断任何对TCUs的电力制动或者牵引请求，且所有的互锁阀都被释放；而且每个互锁阀都被旁路。,212,MBCU收集所有车辆的诊断信息并

55、通过MVB总线传送给TCMS MPU.,213,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系统，司机可将其动作置为中立。 当乘客报警系统手柄被启动时，一个硬线连接的回路就打开了；这个事件通过一个硬件指令立即给司机一个声光信号。 在延迟之后（待定），头车中的紧急制动面板的电磁阀失电引起紧急制动。在延迟过程中，司机可以不管报警（不予制动）防止列车停止。,214,上述的动作序列由硬件进行管理；TCMS通过RIOM检测乘客报警

56、回路和每个乘客报警手柄的状态用于诊断目的。 乘客报警的发生通过本地监视器通知列车员，并被记录在诊断中。 由BCU对乘客报警零部件进行诊断，而后传送给主BCU并随后给TCMS,如前所述。,215,5. Wheel Slide Protection 每个EMU有5个牵引变流器。 每个牵引变流器由一个牵引调节器进行管理(TCU-牵引控制单元)，执行控制与诊断功能。诊断数据随后经由MVB总线被传送到TCMS MPU。 牵引子系统还包括一个”CLT”单元(牵引系统本地控制)，也就是，放置在每个高压箱内中的一个冗余设备。这个设备有专用的微处理器单元，有特定的软件，和一套模拟与数字输入输出；还提供有一个连接

57、到TCMS MVB总线的MVB接口。,219,CLT负责下列主要功能： 高压电路保护 电流不平衡保护 谐波电流检测,220,8.1 Pantograph management EMU配备有两个受电弓，分别在车辆 TP 和TPB上。在正常操作中，仅使用一个受电弓，但两个受电弓在硬件和软件上都没有互锁以防止两个受电弓升起。 升弓/降弓命令可以通过司机台上两个控制杆进行设定；TCMS通过RIOMs读出它们的位置并且处理正确的逻辑功能，并借助于冗余RIOMs驱动相应的阀动作在本地执行受电弓命令。非紧急状态下降弓则是释放相应的阀。在紧急状态下，通过硬件指令进行操作。 每个受电弓都可以通过司机台上主监视器(TS)的指令将其隔离,还可以通过塞门在气路上进行隔断。,221,8.2 HV configuration 在TPB车上装有一个附加断路器(通常是关闭的)，目的是为了隔离故障的牵引单元。 TCMS通过RIOM闭合附加断路器来配置车顶高压线，另外TCMS还使用冗余RIOMs检测附加断路器状态并执行有关的诊断