高速列车网络与控制技术第3章 (3.6-3.8)
列车网络提纲总结
高速列车网络与控制技术（车辆三班整理版）第一章1.列车网络和普通计算机相比有何特点？参考第三章第2题2.目前应用在我国铁路和机车上的网络有哪些，各有什么特点？一种是国产化的MICAS-S微机系统，用于SS4B等电力机车一种是基于美国GE公司20世纪80年代的C39-8机车上所用的微机控制系统，用于DF11和DF8B等内燃机车详细的我国列车通信网络在机车车辆的应用情况见p16见表1.23.CRH1，CRH2，CRH3，CRH5动车组所用的列车网络是什么？CRH1用的WTB/MITRAC系统；CRH2用的ARCNET系统；CRH3用的WTB/SIBAS32系统；CRH5用的是WTB系统（均指的是列车总线）4.HXD1，HXD2，HXD3以及HXN3，HXN5机车所使用的列车网络是什么？HXD1用的是WTB/SIBAS32;HXD2用的是WorldFIP/AGATE;HXD3用的是Ethernet（以太网）；HXN5用的是：Ethernet（以太网）第二章1.通信系统的组成及特点？（p23）通信系统是传递信息所需的一切技术设备和信道的总和。
一般是由信息源和信息接收者，发送设备，接收设备。
传输介质等几部分组成。
2.通信系统给的主要性能指标？（p24）信息传输的有效性和可靠性是通信系统最主要的性能指标。
有效性是指信息传输的“速度”，即快慢。
对数字通信系统，常用传输速率和频带利用率来衡量。
可靠性是指信息传输的“质量”，及好坏，常用误码率来度量。
3.数据编码技术：曼彻斯特编码，差分曼彻斯特码（p31）曼彻斯特编码：这是一种常用的基带信号编码。
它具有内在的时钟信息，因而能使网络上的每一个系统保持同步。
在曼彻斯特编码中，时间被划分为等间隔的小段，其中每一小段代表一个比特。
每一小段时间本身又分为两半，前半个时间所传信号是该时间段传送比特值的反码，后半个时间段传送的又是比特值本身。
因此，从高电平跳变到低电平表示0；从低电平跳变到高电平表示1.可见在一个时间周期内，其中间点总有一次信号电平的变化。
《机车网络控制》课程标准
《机车网络控制》课程标准适用专业：铁道机车运用与维护课时：60一、课程概述《机车网络控制》是铁道机车运用与维护专业的一门专业核心课程。
机车网络系统操作与维护是机车司机、地勤司机等岗位的核心技能。
通过本课程的学习，使学生掌握机车网络系统操作与维护的相关知识及技能，培养学生熟练运用所学知识和技能完成职业岗位所需工作任务的方法能力和社会能力，培养学生的职业素质，提高学生机车网络操作技能和应急故障处理能力。
学生在完成全部工作任务后，应达到如下要求：熟悉机车网络系统的结构及原理；按照规定的程序和标准，对机车网络系统进行日常检查、维护保养和应急故障处理；能根据运用保养规程要求，对机车网络系统故障检修任务进行评价和分析；能采取行动导向确定机车网络系统调试与维护的步骤；能使用专用设备、仪器对机车网络系统进行试验与检测；能阅读机车维修资料，从中获取有效信息；遵守安全规章，安全检修的工作能力。
二、教学目标1.知识目标（1）掌握数据通信网络的组成、原理、特点及应用。
（2）掌握TCN列车通信网络系统的组成、原理、特点及应用。
（3）掌握WorldFIP总线网络系统的组成、原理、特点及应用。
（4）掌握工业以太网系统的组成、原理、特点及应用。
（5）掌握LonWorks控制网络系统的组成、原理、特点及应用。
（6）掌握CAN总线与ARCNET总线系统的组成、原理、特点及应用。
（7）掌握典型机车网络控制系统的检查及故障排除。
（8）掌握典型机车网络控制系统故障的应急处理措施。
（9）掌握安全操作规范。
2.能力目标（1）能够识别机车网络控制系统各类设备的名称及作用。
（2）能够规范操作机车网络控制系统。
（3）能够简单调试机车网络控制系统。
（4）能够对机车网络控制系统进行常规检查。
（5）能够对典型机车网络控制系统进行常规检查及故障排除。
（6）能够对典型机车网络控制系统故障进行应急处理。
3.素质目标（1）坚定理想信念，增强“四个自信”；（2）厚植爱国主义情怀，树牢“四个意识”；（3）加强品德修养，具备良好的职业道德，培养爱岗敬业、认真负责、精益求精的素质和认真、细心、严谨的工作作风；（4）增长知识见识，具有较强的学习能力、信息处理能力和应变能力；（5）增强综合素质，具有发现问题、分析问题和归纳总结问题的能力，具备良好的团队协作能力。
列车总线控制基础(列车通信网络概述)
简化网络结构：一般将网络形式简化成线形；
简化通信模型，一般只利用了OSI/RM中的2～3层；
简化节点信息，通常简化到只有几字节。
采用网络管理技术来实现实时性，并保证其可预知性。
例如:采用主-从访问方式，只要限制网络的规模，就可以 将响应时间控制在指定的时间内。
总之，实时性要求是现场总线区别于一般计算机通信的主要 因素。改善现场总线的实时性，减少响应时间的不确定性 是现场总线的重要发展趋势。
— 传统控制系统中设备的连接都是一对一的
布线简单，工程安装周期缩短、维护也很方便
很强的系统扩展性
– 主机能自动识别设备的增加或删减 – 无需架设新的线缆 – 无需系统停机
大连交通大学
现场总线概述
2.现场总线的特点
现场总线控制系统结构
大连交通大学
现场总线概述
3.现场总线的特殊功能 (1)经济、安全、可靠地传输信息
还要增加到十二种类型
大连交通大学
现场总线技术与计算机通信技术
计算机通信技术的发展会从各个方面影响现场总 线的发展。 但是，二者在基本功能、信号传输要求和网络结 构上均有所不同。
大连交通大学
现场总线技术与计算机通信技术
1. 基本功能
计算机通信的基本功能：可靠地传递信息。 现场总线的功能则是包括了更多的内容： ①高效、低成本地实现仪表及自控设备间的全数字化通信， 以体现其经济性； ②解决现场装置的总线供电问题，实现性现场总线的本质安 全规范，以体现其安全性； ③解决现场总线的环境适应性问题，如电磁干扰、环境温度 、适度、振动等因素，以体现其可靠性； ④现场仪表及现场控制装置要尽可能地就地处理信息，不要 将信息过多地在网络上往返传递，以体现现场总线技术发 展趋势——信息处理现场化。
计算机网络与通信第7讲高速列车网络技术
7.3.2 WTB总线拓扑
• 接入主干电缆的两种方式。
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计算机网络与通信第7讲高速列车网 络技术
7.3.3 WTB物理介质
n WTB采用屏蔽双绞线，要求有较高的机械连接性 能。使用该种介质可以达到1Mbit/s通信速率，长 度为860m，对应22节26m长的UIC列车。
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5）主设备可以最多命名62个节点。
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计算机网络与通信第7讲高速列车网 络技术
初运行完成后每个节点都知道：
n 自己的地址 n 线A和线B，分别命名为P 和 S. n 自己的地址是增序还是减序。 n 网络的拓扑，所有节点的位置，地址，类
型。
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计算机网络与通信第7讲高速列车网 络技术
•由一台主设备完成
•由一台主设备完成
•主设备，强主设备或弱主设备
•总线管理器通过令牌传送成为主设备
•初运行后，主设备权传递给另一节点
•令牌传递自动进行主设备权转换冗余校验
•过程数据 •消息数据 •监督数据
循环 偶发 循环/偶发
源寻址广播数据
点对点或广播数计据算报机网络与通信第7讲高速列车网
用于总线管理的数据
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TCN 体系结构
n 列车级， 车厢级，设备级
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TCN的三种应用方式
n 1) 具有 WTB 但没有车辆总线 ,或者有其它的 车辆总线但不是 MVB ; n 2) 具有 MVB 但没有列车总线 ,或者有其它的 列车总线但不是 WTB ; n 3) 可以是其它形式的总线使用实时协议 ,而不 是 WTB 或者 MVB。
高速铁路信号技术概论课件
（2）中国加快发展高速铁路是从国情实际出发的必然选择
中国正处于经济社会持续快速发展的重要时期，铁路“瓶颈”
制约矛盾非常突出。
中国正处于工业化加快形成的重要时期，铁路运输远远不能适
应工业化发展的迫切要求。
中国正处在统筹城乡和区域发展的关键时期，铁路网布局
难以适应城乡和区域发展的迫切要求。
检修周期及技术标准，按铁道部检修规程执行。
第二章
高速铁路信号系统
第一节 高速铁路对铁路信号的要求
一、对列车运行控制系统的要求
在高速铁路上，由于速度高，司机辨认地面信号是非
常困难的，依靠司机驾驶列车以保证安全已不可能，
在高速列车运行中，机车信号提供的速度等级是直接
指挥列车运行的命令，因此必须高可靠、高安全，不
施管理、电气设备管理、旅客运输和运行管理等，它
以提高运营效率为目标，是保证高速铁路稳定运行、
行车指挥自动化系统应设置运营、行车、车辆、电务
和电力等调度的综合调度所，把各行业的管理及调度
250 km/h以上的铁路系统。高速铁路常被简称为
“高铁”。
高速铁路除了在列车在运营速度达到一定标准外，车
辆、线路、通信信号都需要提升。广义的高速铁路还
包含使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统。
高速铁路以快捷、安全、可靠、舒适、运行准确、运输
能力大、能源消耗低、占用土地少、票价适中、有利于
环境保护、综合造价低、有较好的效率和效益，与高速
高速铁路信号技术
第三章 信号基础设备
第一节 信号机
高速铁路CPⅢ控制网测量培训教材(终)
高速铁路CPⅢ控制网测量与数据处理培训教材西南交通大学2009年4月目录第1章基础知识 (1)1.1概念或术语 (1)1.2CPⅢ控制网的网形 (2)1.2.1 平面控制网测量网形 (2)1.2.2 高程控制网测量网形 (3)1.3CPⅢ控制网的特点 (4)1.4CPⅢ控制网测量的一般规定 (4)1.5CPⅢ平面控制测量要求 (6)1.6CPⅢ高程控制测量要求 (10)第2章 CPⅢ数据采集软件（DMS）安装与使用说明 (13)2.1CPⅢDMS的安装 (13)2.1.1 软件安装需求 (13)2.1.2 软件安装步骤 (13)2.2CPⅢDMS功能和适用范围 (18)2.3硬件设备 (18)2.4CPⅢDMS使用说明 (19)2.4.1 CPⅢ DMS测量准备 (19)2.4.2 CPⅢ DMS测量实施 (21)2.5CPⅢDMS文件说明 (29)2.5.1 观测参数文件 (29)2.5.2 通信参数文件 (29)2.5.3 测量成果文件 (30)第3章 CPⅢ数据处理软件（DAS）安装与使用说明 (31)3.1CPⅢDAS的安装 (31)3.1.1 CPⅢ DAS的安装需求 (31)3.1.2 CPⅢ DAS的安装步骤 (31)3.2CPⅢDAS功能和适用范围 (32)3.3硬件设备 (33)3.4CPⅢDAS使用说明 (33)3.4.1 “工程项目”菜单 (33)3.4.2 “平面数据处理”菜单 (35)3.4.3 “平面平差计算”菜单 (40)3.4.4 “高程数据处理”菜单 (45)3.4.5 “高程数据平差”菜单 (47)3.4.6 “结果显示”菜单 (50)3.5CPⅢDAS文件说明 (51)3.5.1 工程文件 (51)3.5.2 平面数据处理 (51)3.5.3 平面平差计算 (51)3.5.4 高程数据处理 (51)3.5.5 图形文件 (51)第4章典型CPⅢ网测量与数据处理结果分析与对策 (52)4.1CPⅢ网测量误差来源 (52)4.2CPⅢ网测量过程的问题及对策 (52)4.2.1 测站超限频繁 (52)4.2.2 目标错误寻找 (52)4.3CPⅢ网数据处理结果分析与对策 (52)4.3.1 平面网数据处理结果分析与对策 (52)4.3.2 高程网数据处理结果分析与对策 (55)参考文献 (56)第1章CPⅢ控制网测量与数据处理的基础知识1.1 概念或术语1)工程独立坐标系：为满足铁路工程建设要求采用的以任意中央子午线和高程投影面进行投影而建立的平面直角坐标系。
列车网络控制技术-复习打印版教材
列车网络控制技术
四、列车网络技术应用现状
现代列车控制系统主要是基于网络技术的控制系统，比如 Siemens的SIBAS 32铁路自动化系统、ADtranz公司(现已被 Bombardier 公 司 收 购 ) 的 MITRACR 列 车 通 信 和 控 制 系 统 、 Alstom公司的A- GATER控制系统以及日本三菱、东芝公司的 TCMS 列车控制监视系统。
列车网络控制技术
三、信号的传输方式
1.串行和并行：按每次传送的数据位数，传输方式可分为：并行传
输和串行传输两种。
并行道串行
8
的转换
7
接
收
设
串行到并行
备
的转换
3
6
发
5
送
4
设
3
备
2
2
1
4 5 6 78
1
数据线
数据位 8
7
6
接
5
发
收
4
送
设 备
3
设 备
2
1
校验
2.异步传输和同步传输
在串行通信中，数据是一位一位依次传输的，同步问题尤为重
特点：
① 可以克服奇偶监督码不能发现偶数个差 错的缺点；
② 常用于纠正突发性出错，但长度有限； ③ 可使误码率降到原来的1%～0.01%； ④ 不能纠正差错数正好是4的倍数，求位置 在矩形的4个角的差错。
XX X X X X X X X XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX
r位二进制检验码(序列)，从而构成一个总长为n＝k＋r位的二进制序列； 附加在数据序列之后的这个检验码与数据序列的内容之间存在着某种 特定的关系。如果因干扰等原因使数据序列中的某一位或某些位发生 错误，这种特定关系就会被破坏。因此，通过检查这一关系，就可以 实现对数据正确性的检验。
列车车辆控制与通信网络系统技术文件
列车车辆控制与通信网络系统技术条件1 范围本技术条件规定了客运列车车辆控制与通信网络系统的基本配置、网络系统与设备的连接方式、网络上数据传送及故障诊断原则。
对车辆控制与通信网络系统，采用缩写VCCS（V ehicle C ontrol and C ommunication network S ystem)。
本技术条件适用于范围：铁道旅客运输列车的非固定车辆编组和固定车辆编组。
2 引用标准下列标准包含的条文，通过本技术条件引用而成为本技术条件的条文。
TB/T 3021-2001 铁道机车车辆电子装置IEC 61375-1：1999 铁道电气设备列车总线第1部分：列车通信网络（TCN）TB/T3035 -2002 列车通信网络GB/T1287 -91 铁路客车通用技术条件3 基本配置3．1遵循铁标ＴＢ／Ｔ3035－２００２《列车通信网络》第５条“选用原则”规定。
由于铁道旅客运输列车绝大多数采用非固定编组方式，客运列车通信网络采用遵循IEC61375-1标准的列车通信网络。
3．2客车VCCS是车载分布式计算机网络系统，它是由列车总线和车辆总线构成的两级网络系统。
列车总线连接各车辆的节点；车辆总线连接本车（或本单元）内各个由计算机控制的部件。
3．3列车总线采用WTB，通信波特率为1Mbps。
通信介质为符合UIC558规定的双绞屏蔽电缆，双份冗余，自动转换。
3．4车辆总线采用MVB、通信波特率为1.5Mbps。
通信介质：应采用光纤或符合UIC558要求的双绞屏蔽电缆。
光纤介质不设冗余，电缆介质应考虑冗余。
3．5节点设置：原则上每节车辆应设置一个节点。
3．6显示屏设置：每个车辆总线上应设置一个显示屏。
3．7除了列车总线和车辆总线外，不应有其它跨车辆连接的通信线。
3．8列车通信网络系统中的各个组件，其环境条件（海拔、湿度、温度、冲击、振动、防护等）、供电电源的波动范围及电磁兼容性要求应符合TB/T3021-2001的要求。
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3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
2．中央控制单元（CCU） 每个头车（EC01/EC08，即每个牵引单元）的司机室中 有两个中央控制单元（CCU）。每个CCU都与各自的MVB分
支段相连，即头车有两个MVB段。一个CCU以主CCU模式进
行操作，而另一个为从CCU的模式。引导司机室中的主CCU 称为引导主CCU。
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
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3.8.2 CRH3动车组的通信网络
1．CRH3的网络拓扑
CRH3是以Siemens公司Velaro动车组为原型进行生产的 350 km/h国产高速动车组，由8辆编组构成：头车EC01/EC08 ，变压器搭载车TC02/TC07，中间车IC03/IC06，简餐车 BC04和头等车FC05。可以将CRH3的两个动车组连挂成一个 16辆编组的动车组。 CRH3的列车总体控制系统由列车通信网络、控制系统以 及传统电路技术（安全回路、列车控制线路）构成。
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
（3）牵引控制单元（PCU/DCU）
（4）制动控制单元（BCU）
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
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3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
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3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3．车辆级网络设备及配置
车辆级通信网络结构参见本节前面描述。
（1）中央控制单元（CCU/VCU） 车辆级网络设备的中央控制单元的硬件与列车级网络的情况一 样，区别是在通用处理器VCU-Lite上运行不同的软件。
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
① 从MVB输入到BCC/I的信号：
② 从BCC/I输出到MVB的信号有：
• 蓄电池充电器激活； ③ 充电器的主要技术参数如下： （7）门控单元（DOOR） ① 外门概述： ② 外门的检测及应急装置： （8）空调控制单元（HVAC）
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3．网 关
4．输入和输出装置 5．司机和乘务员显示器（MMI）
6．制动系统
7．牵引控制 ．门控单元
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8.3 CRH5动车组的通信网络
1．CRH5列车控制系统的网络拓扑 CRH5的列车网络控制系统的网络架构采用TCN标准，通
3.7 TCN网络管理
3.7.1 网络管理的作用
为便于列车通信网络的测试、调试、运行及维修，列车网络 管理（Train Network Management，TNM）提供了许多服 务，如： • 站的标志和控制；
• 组态的控制（控制配置）；
• 路由选择信息及拓扑的分发； • 过程变量的远程读出和强制。
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
2．列车级网络设备及配置
CRH1列车级的网络是以双绞线为物理介质，由网关GW管
理的通信速率为1.0 Mbit/s的总线网络，即WTB（Wire Train Bus）网络。 （1）中央控制单元（CCU） （2）网关（GATEWAY）
1．CRH1的通信网络的拓扑
CRH1的列车通信网络（TCN）采用的是Bombardier公司 （其并购了原ADtranz公司）的MITRAC系统。 CRH1为5M3T编组形式。根据对CRH1的列车基本单元 TBU的划分，整个列车控制管理系统（TCMS）在网络通信上 也分成三段MVB总线区段：TBU1段，TBU2段，TBU3段。
3.7 TCN网络管理
3.7 TCN网络管理
3.7.2 被管理对象
TNM有九种特级对象，某些对象可以存在于同一站中
一个以上的事例中。但它们可能只是一个站和站中的一个 时钟对象。图3.77为被管理对象及它们访问过程的概况。
3.7 TCN网络管理
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8.1 CRH1动车组的通信网络
第 3章
列车通信网络
3.6 TCN协议与OSI的一致性比较
TCN的结构遵循OSI模型（ISO/IEC7498-1）。TCN的体
系已考虑了ISO的许多标准，特别是ISO/IEC4335（HDLC）， ISO/IEC88022，ISO/IEC88023，ISO/IEC88024（局域网）， ISO/IEC8473（无连接网络），ISO/IEC8073（面向连接的传 送）以及ISO/IEC9072（远程操作）。
过传输信息和控制命令，对车上的主要设备进行管理。为提高
括无线电和天线）组成。
② COMC（Communication Controller）通信控制器，实现 MVB与RS-485、RS-232总线之间的通信转换。
③ DX（Digital Mixed Input/Output Unit）。
④ AX（Analogue Mixed Input/Output Unit）。 ⑤ BC（Bus Coupler）。
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
（9）其他网络接口设备（RIOM/DX/AX/KLIP/COMPACTIO） ① AXS（Remote Access）远程访问单元用于列车上的 TCMS和地面站点之间无线通信（GSM），AXS硬件由一个 VCU-Lite和一个安装在VCU-Lite顶部的GSM无线电设备（包