12第十二章列车通信控制系统-肖滋洪
列车控制和管理系统列车控制和管理系统(TCMS)-精品文档
TCMS System Interfaces TCMS的系统界面
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CHE TCMS Training Agenda, continued CHE TCMS 培训日程,继续
Global Positioning System Gateway Input/Output Line Converter Module Motor Converter Module Multifunctional Vehicle Bus Onboard Database System Propulsion Control Unit Passenger Information System Train Control and Communication Train Control and Management System Train Diagnostic System Train Management System Vehicle Control Unit, product model Lite Wire Train Bus
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CHE TCMS Training Agenda CHE TCMMS hardware and architecture TCMS的硬件和结构 - TCMS communication buses TCMS 通讯总线 - TCMS hardware TCMS的硬件
全球定位系统 网关 输入/输出单元 网侧变流器模块 电机变流器模块 多功能车辆总线 车载数据库系统 牵引控制单元 旅客信息系统 列车控制和通信 列车控制和管理系统 列车诊断系统 列车管理系统 车辆控制单元.产品模型 列车线路总线
GPS GW I/O LCM MCM MVB ODBS PCU PIS TCC TCMS TDS TMS VCULite WTB
通信原理参考书目
参考书目1．《通信原理》，樊昌信等著，国防工业出版社。
2．《现代通信原理》，曹志刚、钱亚生著，清华大学出版社。
3．《数字信号处理——理论、算法与实现》，胡广书著，清华大学出版社。
4．《DSP基础与应用系统设计》，王念旭等著，北京航空航天大学出版社。
5．《TMS320C54xDSP结构、原理及应用》，戴明桢、周键江著，北京航空航天大学出版社。
6．《通信原理简明教程》，南利平著，清华大学出版社。
7．《模拟电子电路》，杨素行著，中央广播电视大学出版社。
8．《脉冲与数字电路》，王毓银著，高等教育出版社。
9．《高频电子电路》，张肃文、陆兆熊著，高等教育出版社。
10．《SystemView 动态系统分析及通信系统仿真设计》，罗卫兵等著，西安电子科技大学出版社。
11．《Electronics Workbench——实用通信与电子线路的计算机仿真》，钱恭斌、张基宏著，电子工业出版社。
12．《电子线路设计、实验、测试》，谢自美著，华中理工大学出版社。
13．《实用电子电路精选》，杨绪东等著，化学工业出版社。
14．《通信原理与电路实验指导书》，原东昌、李晋炬著，北京理工大学出版社。
15．《通信原理与电路》，罗伟雄、韩力、原东昌、丁志杰著，北京理工大学出版社。
16．《移动通信》，郭梯云、邬国扬、李建东著，西安电子科技大学出版社17．《数字移动通信系统》，杨留清、张闽申、徐菊英著，人民邮电出版社18．《蜂窝移动通信技术》，韦惠民、李白萍著，西安电子科技大学出版社19．《移动通信中的关键技术》，吴伟陵等著，人民邮电出版社20．《程控数字交换原理与应用》，朱世华著，西安交通大学出版社21．《程控交换原理》，陈锡生著，人民邮电出版社22．《微型计算机接口技术》，刘乐善等著，华中理工大学出版社23．《单片微型计算机原理与接口技术》，陈光东等著，华中科技大学出版社24．《微机接口技术实用教程》，艾德才等著，清华大学出版社25．《Visual C++串口通信技术与工程实践》，求是科技，人民邮电出版社。
《动车组控制系统》课件
动车组控制系统的 实际案例分析
案例背景：某国内动车组控制系统的实际应用 控制系统组成：包括信号处理、控制算法、人机交互等模块 控制效果：实现了动车组的精确控制和稳定运行 应用效果：提高了动车组的运行效率和安全性，降低了维护成本
案例背景：某国际 知名动车组制造商
控制系统特点：采 用先进的信号处理 技术，实现高速、 稳定、安全的运行
子系统。
动车组控制系统 通过接收来自司 机的指令，控制 动车组的运行速 度和方向，确保 动车组的安全、
高效运行。
动车组控制系统 采用先进的计算 机技术、通信技 术和控制技术， 具有较高的智能 化和自动化水平。
列车控制单元（TCU）：负责列车的运行控制和故障诊断 牵引控制单元（TCU）：负责牵引电机的驱动和控制 制动控制单元（BCU）：负责制动系统的控制和故障诊断 车门控制单元（DCU）：负责车门的开关和故障诊断 空调控制单元（ACU）：负责空调系统的控制和故障诊断 乘客信息系统（PIS）：负责向乘客提供信息和娱乐服务
动车组控制系统
汇报人：
目录
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动车组控制系统的 概述
动车组控制系统的 技术原理
动车组控制系统的 应用和发展
动车组控制系统的 实际案例分析
结论与展望
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动车组控制系统的 概述
动车组控制系统 是动车组列车的 核心组成部分， 负责控制动车组 的运行、制动、 车门开关等操作。
动车组控制系 统包括列车控 制、牵引控制、 制动控制、车 门控制等多个
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汇报人：
展望：未来动车组控制系统将更加智能化、自动化，实现列车的自动驾驶和智能调度，提高 列车运行效率和安全性。
智能化：实现动车组控制系统的自动化、智能化，提高运行效率和安全性 绿色环保：采用环保技术，降低能耗，减少对环境的影响 网络化：实现动车组控制系统的网络化，提高信息共享和协同能力 创新技术：不断研发新技术，提高动车组控制系统的性能和可靠性
《列车自动控制系统》PPT课件
PSS ERR
M2+ M1+ M2- M1-
HS2 HS1
L
R
SHIFT RUN
PSS ERR
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L
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HS2 HS1
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SHIFT RUN
ECC-CU
ECC-CU ECC-CU
DEK 43 = 双电子接触,双轮 轴检测器
2021/4/25
R1,R2 = 接收器
T1,T2= 发送器
TCB = 轨旁连接箱
Tr = 变压器
VDC = 供电电压
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Vf1 = 信号电压 f1
Vf2 = 信号电压 f2
ZP43 计轴器和Az S运算计算机
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2021/4/25
ATP子系统原理-轨旁设备
连接电缆 轨旁电缆
R1
R2
T1
T2
Generator 43 kHz
U DC
f1
f2
DC DC
电压 转换
U
U
f
f
U DC
Tr
VDC Vf1 Vf2
运算计算机
DEK 43 双轮轴检测器
接收放大器 滤波器 放大器 调理器 电压-频率转换器
ZP 43
带通滤波器
TCB
图例: ZP43 = ZP 43 轮轴检测设备
每个OBCU使用自己的测速电机传感器、雷达和应答器天线。 如果正在使用的传感器故障，尾部OBCU就会取得列车的控制 权和监督权。
基于通信的列车控制系统概述
西南交大的课件第1节基于通信的列车控制系统概述《列控车载设备》、《列控地面设备》徐啸明，中国铁道出版社，2007《闭塞与列控》付世善，中国铁道出版社，20061.CBTC的发展前提和前景19世纪中叶出现火车之后，立即就有人研究如何控制火车安全运行问题。
早期，为了保证列车的安全，所以采用人骑马作为列车运行先导，以后又用过在一定距离设置导运人员，挥旗来表达列车可否安全前行。
1930年在英国开始第一次应用横木式带灯光的信号机，而美国在1932年采用在柱子上挂黑球或白球来对列车指示停车或通过。
1941年臂板信号才正式诞生在英国。
1932年莫尔斯电报机发明后，很快就引人到铁路。
1941年英国人提出闭塞电报机专利，并于1951年在英国铁路获得普及应用。
1976年发明了电话，又为铁路应用构成电话闭塞，这种方法至今在特殊情况下，如地震、洪水后等应急时尚有应用。
除了上述两种方法，还有应用路签机和路牌机方法，1979年英国人泰尔(Tyres)发明电气路牌机，即两相邻车站各有一个路牌机，它们之间有电气联接，两站之间有列车运行，一定要领到一个路牌才能作为运行的凭证。
而在平时，在一个时间内只允许有一个路牌从中取出，以此保证行车安全。
1999年英国人韦布和汤姆森( Webb and Thomson)发明了电气路签机，它工作原理与电气路牌机相似，即平时在一组路签机中只能取出一枚路签供运行的列车司机作为行车凭证。
从宏观来分析，列车运行控制系统实际上包含下列几个部分：1. 车站的列车运行控制系统它一般以车站联锁来表达。
在一个车站内，将车站内的道岔，进站、出站、调车信号机，车站主干线、车站股道等三大部分之间按一定联锁关系构成系统，为列车创造行车进路或调车进路，它既要保证行车安全，又要保证行车效率。
2. 区间的列车运行控制系统它是指列车在所有车站与车站之间运行的控制系统，其目的是保证它们的安全运行、提高行车效率和提供信息。
3. 驼峰编组站运行控制系统从逻辑控制使用来区分，上述三方面系统是各自独立的，即它们的硬件系统和软件系统都独立，它们的研究开发、设计、生产、使用等可以彼此不相干。
铁道工程课后习题答案(易思荣)
240× 240 7000
=
97.1mm
，取实设超高
h0
=
100mm
（2）欠超高 hq
= 11.8× Vm2ax R
− h0
= 11.8×
300× 300 7000
− 90
=
61.7mm
过超高 hg
= 11.8× Vz2 R
− h0
= 11.8×
200× 200 7000
− 90
=
−22.57mm
2-9 某客货共线铁路单线区间曲线半径为 R=2000m，路段最高速度为 Vmax=160km/h， 一昼夜各类列车提供次数、列车重量及平均速度如下表：
序号
列车种类
列车重量（kN） 列数
平均速度（km/h）
1
特快旅客列车
8000
2
128
2
直快旅客列车
9000
2
105
3
普通旅客列车
7000
1
85
4
直达货物列车
kn7714110457710200001182由以上计算可知最大温度力为kn查表54可得r160ncm根据公式59可得2323091000160570445mmcm160107710100000057088771efmmcm1601077101000000570445939efmmefrl771010002510160107710100025100057088mmefrl771010002510160107710100025100057045第十二章铁路运输能力1211某设计线为单线铁路半自动闭塞ss4型电力机车牵引ix12牵引定数为g2700t国家对该线要求完成的输送能力为12mt全线有11个区间各区间的往返走行时分如下表
列车自动控制系统ATC系统基本原理教学课件
列车制动控制原理
列车制动控制 原 理 是 ATC 系 统的核心部分， 负责控制列车 的制动和加速。
列车制动控制 原理包括制动 力分配、制动 力控制和制动 力释放三个部
分。
制动力分配是 根据列车的载 重、速度、坡 度等因素，合 理分配制动力， 保证列车的平
稳运行。
制动力控制是 根据列车的运 行状态，实时 调整制动力， 保证列车的安
全运行。
制动力释放是 在列车停车后， 释放制动力， 保证列车的平
稳启动。
Part Four
列车自动控制系统 ATC系统应用
ATC 系 统 在 城 市 轨 道 交 通 中 的 应 用
自动控制：实 现列车的自动 驾驶和自动调
ATC 系 统 在 磁 悬 浮 铁 路 中 的 应 用
磁悬浮铁路的特 点：高速、低噪 音、低振动
ATC 系 统 在 磁 悬 浮铁路中的作用： 保证列车安全、 高效运行
ATC 系 统 在 磁 悬 浮铁路中的功能： 自动控制列车速 度、自动调整列 车间距、自动控 制列车进站、自 动控制列车出站
ATC 系 统 在 磁 悬 浮铁路中的优势： 提高列车运行效 率、降低运营成 本、提高乘客舒 适度
案例分析：通过对某磁悬浮铁路ATC系统的应用案例进行分析，了解ATC系统在磁悬浮铁路中 的应用原理和效果。
案 例 四 ： 其 他 领 域 ATC 系 统 应 用 案 例 分 析
航空领域：飞机自动控制系统 航海领域：船舶自动控制系统 工业领域：自动化生产线控制系统 医疗领域：医疗设备自动控制系统
THANKS
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最新列车控制和管理系统列车控制和管理系统(TCMS)精选
Andreas Karlsson - TCMS System Coordinator 3EST000252-0201_1
Short Presentation 前言
2
Train Control and Management System (TCMS) - Abbreviations 列车控制和管理系统(TCMS) - TCMS相关的缩写
ACM ATP AX AXS BA BC CHE CCU COMC DCU DCU/L DCU/M DCU/A DX EMU
Safety Critical Control 重要的安全控制 Mission Critical Control 主要的任务控制 Comfort Control 舒适度控制 Monitoring监视 Diagnostics诊断 Passenger Info旅客信息 Entertainment 娱乐系统
Auxiliary Converter Module Automatic Train Protection Analogue input and output unit Remote access unit (via GSM) MVB Bus Administrator Bus Coupler China High Speed EMU Central Control Unit Communication Controller Door Control Unit Drive Control Unit for LCM Drive Control Unit for MCM Drive Control Unit for ACM Digital input/output unit Electrical Multiple Unit
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第十二章列车通信控制系统第一节概述列车通信系统控制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、编码、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。
该系统就好比人类的神经系统，能通过手和眼睛对自身所处的状态、外部环境进行感知和控制，并对不同情况作出一定反映。
而在列车上，该系统则是对列车的供电状况、速度、列车运行模式等状态信息进行实时监控和识别，并根据读取到的列车驾驶人员发出的指令信息，对列车上各个子系统发出相关控制指令，进而使各子系统产生相应的调整控制，以符合设定的功能要求，则实现了对列车的有效控制。
第二节列车通信控制系统结构深圳地铁一期工程列车采用由两个完全一样的单元车组对称编组而成，每个单元编组又由1节拖车、2节动车构成。
对应于列车编组结构，其列车通信控制（TCC系统也采用同样的结构方式：每个拖车（A车）设置一个列车控制单元（VTCU,两个单元的VTCU采用列车级数据总线（WTB进行通讯。
在单元车组内部，则采用列车多功能总线（MVB连接进行通信，该总线又分为两级，第一级为贯通单元车组的MVB即TRAFOMVB 总线，并直接与VTCI进行通信；第二级则为直接与单节车内各功能模块通信的MVB即OPTO MV总线，连接的设备如各类输入输出单元（I/O ）、制动控制单元（EBC）牵引控制单元（DCU等子系统控制单元；而这两级MVB又通过总线耦合器进行信号的转换与传递。
其结构示意图参见图12-1。
而对于每单元车组，其TCC通信网络结构按A、B、C三节车分别有3种连接结构，其详细连接结构可分别见图12-2（A车）、图12-3（B车）、图12-4（C车）。
通过该结构图，则可清晰地见到单元车组中TCC 系统中主要部件及其连接方式，如VTCU、BCT、COMC、AX、DX 以及各功能子系统控制单元等在网络中所处列车中位置，其中ATO/ATP 设备与GW 板相连，列车显示屏TMS-MMI 与VCUT 板相连，VCUA板与A车BCT相连。
三节车BCT通过TRAFO MVB相连，并通过OPTO MVB与每节车的各控制模块相连，共同构成列车TCC通信网络。
图12-1 TCC系统结构示意图具体可按如下三部分详述：一、对应于A车，TRAFO MVB连接了ATO/ATP、VTCU、BCT构成了单元车组级第一层次的通信网络；而通过OPTO MVB总线，由BCT的X05插连接了EBCU、空调控制单元，由BCT 的X06插连接了COMC、AX和9个DX模块，并共同构成了第二层次的车辆级通信网络。
（参见图12-2）二、对应于B车，TRAFO MVB连接了BCT模块，将通信信号从A车传递到B 车，进而构成单元车组级第一层次的通信网络；而通过OPTO MVB总线，由BCT的X05插连接了EBCU、MCM、DXB、空调控制单元，由BCT的X06插连接了7个DX 模块，并共同构成了第二层次的车辆级通信网络。
（参见图12-3）三、对应于C车，TRAFO MVB连接了BCT模块，将通信信号从B车传递到C 车，进而构成单元车组级第一层次的通信网络；而通过OPTO MVB总线，由BCT的X05插连接了EBCU、MCM、ACM、空调控制单元，由BCT的X06插连接了1个AX、7个DX模块，并共同构成了第二层次的车辆级通信网络。
（参见图12-4）A车总线结构图图12-2 A车通信网络结构示意图C 车总线结构图图12-4 C 车通信网络结构示意图第三节列车通信控制系统功能及原理一、列车通信控制系统功能列车通信控制系统在功能上类似于生物的神经系统，其传输的信息大致可分为以下三类：（一）车辆控制用的信息，如列车牵引控制类和车辆功能控制类;（二）列车故障诊断信息;（三）乘客服务信息.其实现的主要功能主要如下：（一）列车通信控制系统通过对司机的控制指令进行读取和传输，并按照所获得指令信息进行相应的输出，以使列车各子系统按一定的要求正常运行，真正起到运输工具的效能。
例如，当司机推牵引/制动手柄至牵引位时，则列车控制单元-VTCU 通过AX 模块和DX 模块读取相关牵引指令信息，并判断其他安全相关回路是否正常，如正常，则将指令信息传递该牵引逆变器，进行动力输出，则列车可以实现牵引动车。
（二）列车通信控制系统通过各种输入端口及相关故障诊断软件的运算，对列车各类子系统的实际运行状态进行监控和判断，如有异常情况发生，则实时地在人机界面—MMI 进行显示，相关数据也同时进行记录和存储，以便司机和车辆维修人员及时观察到异常情况，并能做出应急处理措施，以保证列车运行安全。
（三）向乘客发送如站名、提示等相关服务信息，以方便乘客的出行。
二、列车通信控制系统工作原理依据通信系统数据传输原理，列车通信控制系统传输的数据可分为三类：过程数据（PV）、信息数据（MD ）、条件数据（CD）:（一）过程数据名包括了全部有关能找到该变量的数据：1.存储器的号码2.端口内地址的偏移量3.过程变量的类型和长度4.校验位的偏移量其过程数据的主要特点如下：1. 数据实时传输2. 数据长度短3. 反映车辆的运行状态4. 周期性更新5. 格式固定6. 不需被确认（二）信息数据状态数据能在列车范围内按一般的传输协议（开放式系统互联参考7 层模型）在两个设备间进行交换，各装置、功能组群能被赋址，其传输方式依照呼叫/回复结构，且较大的信息能自动地分割到数据包并以确认的方式传输；其主要特点如下：1. 没有实时的要求2. 不限制长度3. 表述一个事件4. 需要给出确认（三）条件数据则主要指列车本身的基本外设参数，如时钟信息、列车轮径数据等。
第四节列车通信控制系统部件介绍一、列车控制单元（VTCU ）深圳地铁一期工程列车一单元车组就配备一台VTCU ，装配于司机驾驶室副司机台后面的电子柜中。
而对于一整列车来讲，在激活司机驾驶室的VTCU 则为 主控单元（OWN ），另一台则为从（REMOTE ）。
VTCU 是列车通信控制系统的核 心部件，相当于列车的大脑，直接负责列车的牵引制动相关控制运算，并对列车 的实际运行状态进行监控，并及时判定各子系统的状态，并将异常部件的故障信 息及时反馈到司机室的人机界面上，以让司机和技术维护人员快捷地掌握列车的 实际工作状态。
而VTCU 的装配图参见图12-5。
图12-5 VTCU 接口结构图A-B-A-B- 2 noiccrj MVB 服务端口 0102 .03040506 -070809 _1011 .12 r13 r14 」15 一enrvre BVMR eset R eset1 n1- tc~ L B RS232 T W 服务端口 2 nnrLccrb 地址信息 连接端口 - 2 B N B F L E S ®®®® 0000 F1LAMNNS 12K X 02 V 0001 -十 - - ■- -A 石- 」 12M X 05 V 0024 ^l;;l 12M X 05V 002401 ---------02 ---------03 ---------04 ---------05 ---------06 ------- -07 ------- -08 - ^―-09 -10 - -11 ■- -12 ---------13 -------14 -------15 ------16 ~\ ----12N X 02 V 0001 :ypDSE wop 输入输出t A D tran z A B ■-.AD tran z 1V^5 A D tran zA B 9VAS ---- 9V^9 M IT RAC - M IT R AC - M IT RA C 二 A BM IT R AC 广M IT RA C ： MIT RA C ' ooux/ 12M X 05 V 0025 01 02 03 04 0506 07 08 09101112 13 14 15 90AXUAI J25/X 24依据图12-5所示结构从左至右分别是:第一层：为列车总线连接板，序号为1,连接和管理两条WTB总线；进行串行数据的编码和解码•具备线路沉余和线路熔合的功能；该板还配备了状态显示灯，其所表示的含义参见图12-6：图12-6 列车总线连接板状态指示灯第二层为网关板，序号为5,连接MVB总线；用于转换列车总线WTB和车辆总线MVB两个总线系统之间的数据。
MVB的电位隔离是通过DC/DC变压器转换器实现的。
第三层为VCUT板,序号为9,连接MVB总线及MMI的串行接口RS422\RS232, MVB总线接口与网关板相同；串行接口是通过光耦合器和DC/DC 转换器实现电位隔离。
其功能是进行列车故障诊断和故障信息数据记录，并与MMI进行通信，将故障信息在MMI上进行显示。
第四层空置；第五层为VCUA板,序号为17,连接MVB总线及串行通信接口；连接MVB 总线及串行接口RS422\RS232, MVB总线接口与网关板相同；串行接口是通过光耦合器和DC/DC转换器实现电位隔离。
该部分的功能是进行列车牵引制动等应用功能方面的运算和控制。
第六层空置；第七层为电源板；输入为110VDC ，该板上有A 、B 指示灯，正常工作时, A 、B 灯均常亮。
VTCU 的每个面板中部还有6个LED 指示灯，显示VTCU 的当前状态，见图 12-7 :WA （黄色） OK （黄色）ER （红色） 图12-7 VTCU 面板状态指示灯其中每个指示灯的意义如下： WA 警告 UD 用户定义 OK系统ok CO MVB 通信 ER错误 RE 重新设置 其中0K 灯闪亮,CO 灯常亮，其他灯不亮，则该部分工作正常；GW 板、VCUA 板、VCUT 板的X36插均接一个地址信息插，其对应的地址编码分别为20H 、10H 、11H 。
深圳地铁列车通信控制系统的 MVB 总线根据应用的层次不同，采用了两种 属性的数据传输方式：其中车组层次的为 TRAFO MVB 总线，即信号转换传输 采用变压器电压隔离方式的数据总线；单节车层次为 OPTO MVB 总线，即信号 转换传输采用光电耦合电压隔离方式的数据总线。
而 BCT 模块的功能为实现这 两种属性的数据信号转换、传递以及信号中继再生等功能，并在保持其他功能正 常的情况下，及时切断故障段数据总线。
其实际模块接口及内部电路示意图参见 图 12-8。
UD （黄色）CO （黄色）BCT 模块BCTX3EMDBT2X4X5EMDB02X6图12-8 BCT模块的外部接口及内部电路在车辆实际应用中，车组层级的TRAFO MVB总线连接可分为三部分（与车载信号系统的连接除外），从VTCU至A车BCT的X2插为第一段，A车BCT 的X1插到B 车BCT的X2插为第二段，B车BCT的X1插到C车BCT的X2 插为第三段，而在BCT 模块内部X1插至X2插是直接导线相连，这样通过这三段TRAFO MVB总线，分别将VTCU及三节车的BCT模块串联进而构成车组级数据信息传输通道；车辆级的OPTO MVB总线则分别通过每节车BCT模块的X5插和X6插连接，构成两条并联的数据信息传输通道，直接与车辆各子系统控制单元进行通信，其中X6插与COMC、各类输入输出模块相连，而X5插与EBCU、DCU等子系统控制单元相连，进而构成一个完整的列车通信控制网络。