列车通信网络_5_列车控制
CRH5网络控制系统3.
I/O 2 Red.
I/O NON Red.
系统正常情况下，编组中存在的MPU 1 和2 均开启并运行。 网关1（GW-MVB）工作，而WTB 线上的网关2 则不工作，但它在 MVB 线上工作。在正常运行中，两者都采集信号、处理应用逻 辑并发送其相应的指令。MPU（主处理单元）“1”是MVB 1 和2 线上的控制器（MASTER），它直接控制I/O“1”输出，而 MPU“2”则直接对I/O“2”输出发送指令。每个MPU 均接收在 线路1 和线路2 上由I/O 采集的所有信号。CRH5 型动车组网络 控制系统中网关、MPU、I/O 模块等主要设备均采用冗余设计， 当其中一个设备发生故障后，系统仍将正常运行，很大程度的 提高了系统的稳定性。实际运用中，该系统偶有因多种原因导 致单个网关或MPU 通讯故障，由于该系统具有良好的冗余性， 局部的通讯不畅基本不影响动车组正常运。
• 2、 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。
–两个动车组之间的连接通过穿过头车自动车钩 的“WTB”（列车总线）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。
网络控制系统的强大功能，使动车组实时控制的可 靠性和智能性得到了很大提高，对动车组各设备状态进行 了有效的实时监控和管理，很大程度的提高了动车组的可 操纵性。
列车控制网络概论
列车控制网络概论首先，列车控制网络的核心部分是列车间的通信系统。
通过通信系统，列车可以与列车控制中心进行实时通信，以接收指令、传递信息等。
这样可以保障列车运行时的时刻控制和相关信息交流，实现列车与控制中心之间的远程操作和监控。
通信系统一般采用无线电通信、微波通信等技术，能够实现高效的数据传输，确保列车间的通信畅通。
其次，列车控制网络的另一个核心组成部分是信号系统。
信号系统是用于控制列车运行的系统，通过信号灯、信号机等设备向列车驾驶员传递指令和信息，引导列车运行和停车。
信号系统一般采用计算机及传感器等技术，能够准确判断列车位置和运行情况，确保列车安全运行。
此外，列车控制网络还包括列车控制中心和相关设备。
列车控制中心是指用于监控和操作列车运行的中央控制室，通过显示屏、操作台等设备实现对列车运行的实时监控和控制。
相关设备包括列车控制器、故障检测设备等，用于控制列车的加速、制动、转向和检测列车故障等。
这些设备能够对列车的运行状态进行实时监测和管理，确保列车安全运行。
总体来说，列车控制网络通过通信系统、信号系统、列车控制中心和相关设备等组成部分构成了一个完整的网络体系，实现对列车运行的控制和管理。
它能够实现列车与控制中心之间的远程操作和监控，提高列车运行的效率和安全性，减少人为的操作错误和事故发生。
值得注意的是，列车控制网络的设计和建设对于实现列车运行的智能化和自动化非常重要。
随着科技的不断发展，列车控制网络正在向更加先进的方向发展，例如自动驾驶列车技术的应用，使得列车能够在无人驾驶的情况下实现运行。
这些发展将进一步提高列车运行的安全性和效率，推动铁路系统的现代化进程。
综上所述，列车控制网络是现代化铁路系统中的重要组成部分，通过通信系统、信号系统、列车控制中心和相关设备等实现对列车运行的控制和管理。
它能够实现列车与控制中心之间的远程操作和监控，提高列车运行的效率和安全性。
随着科技的进步，列车控制网络将不断发展，使铁路系统实现更加智能和自动化的运行。
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
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现场总线概述
2.现场总线的特点
现场总线控制系统结构
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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
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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。
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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。
简述列车控制系统组成及各部分的主要功能.doc
1、简述列车控制系统组成及各部分的主要功能CTCS系统由车载子系统和地面子系统组成。
地面子系统可由以下部分组成:应答器、轨道电路、无线通信网络(GSM—R)、列车控制中心(TCC)/无线闭塞中心(RBC)。
应答器向车载子系统发送报文信息的传输设备，既可以传送固定信息，也可连接轨旁单元传送可变信息。
轨道电路具有轨道占用检查，沿轨道连续传送地车信息功能。
无线通信网络(GSM-R)是用于车载子系统和列车控制中心进行双向信息传输的车地通信系统。
列车控制中心是基于安全计算机的控制系统，它根据地面子系统或来自外部地面系统的信息，如轨道占用信息、联锁状态等产生列车行车许可命令，并通过车地信息传输系统传输给车载子系统，保证列车控制中心管辖内列车的运行安全。
车载子系统可由以下部分组成:CTCS车载设备、无线系统车载模块。
CTCS车载设备是基于安全计算机的控制系统，通过与地面子系统交换信息来控制列车运行。
无线系统车载模块用于车载子系统和列车控制中心进行双向信息交换。
2、对比分析ETCS与CTCS各应用等级的工作原理及异同ETCS 技术规范确定了5 个应用等级，即ETCS 等级0，ETCS 等级STM，ETCS 等级1，ETCS 等级2 和ETCS 等级3。
ETCS 0 级主要是为了保证装配ETCS 车载设备的列车，能在没有ETCS 地面设备的线路或尚不具备ETCS 运营条件的线路上运行。
ETCS 车载设备只显示列车速度，并只监督列车最大设计速度和线路最大允许速度。
车载设备不提供机车信号功能，司机凭地面信号行车。
ETCS STM 级主要是为了保证装配ETCS 车载设备的列车，在既有线运行时能够提供通用机车信号功能。
在该级中，既有地面信号系统完成列车占用检测和列车完整性监督，并根据既有地面信号系统功能决定是否需要地面信号机。
ETCS 1 级是基于点式传输的列车控制系统，在既有信号系统上叠加使用。
列车占用检测和列车完整性检查由既有地面信号系统（包括联锁设备、轨道电路等，不属于ERTMS/ETCS）完成。
CRH5型动车组网络控制系统TCMS功能浅析
CRH5型动车组网络控制系统TCMS功能浅析发布时间：2021-06-30T08:24:41.082Z 来源：《中国科技人才》2021年第10期作者：韩东宁罗昭强张德龙陈政良[导读] 动车组列车总线（WTB）能够实现各个中央控制单元间传递列车级数据及实现数据交换；多功能车辆总线通过总线管理器或I/O接口与各子系统连接，传递过程数据、消息数据等，控制各子系统执行相应的功能。
长春客车股份有限公司高速动车组制造中心吉林长春 130062摘要：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。
列车网络控制系统分为列车总线WTB和多功能车辆总线MVB两级总线，而MVB总线根据功能性又分为MVB-A信号总线、MVB-B牵引总线和MVB-C服务设施总线，实现与牵引、制动、空调、塞拉门等各个子系统之间的通信，。
关键词：中央控制单元；网关；RIOM；WTB；MVB引言：动车组列车总线（WTB）能够实现各个中央控制单元间传递列车级数据及实现数据交换；多功能车辆总线通过总线管理器或I/O接口与各子系统连接，传递过程数据、消息数据等，控制各子系统执行相应的功能。
一、概述CRH5动车组根据功能性将列车分为两个牵引单元，每个单元包括4节车辆，前一个牵引单元由Mc2、M2S、TP、M2车构成，后半个牵引单元由T2、TPB、MH、Mc1车构成。
列车网络控制系统TCMS将两个冗余的UIC网关分别应用于两个牵引单元。
其中列车总线（WTB）能够实现各个中央控制单元间传递列车级数据及实现数据交换；多功能车辆总线通过总线管理器或I/O接口与各子系统连接，传递过程数据、消息数据等，控制各子系统执行相应的功能。
1.WTB列车总线WTB在给定时间内由单一主设备控制。
在主设备控制下，WTB周期性广播用于诸如牵引、控制列车的过程数据。
它也按需求传送可能较长但不太紧急的用于旅客信息、列车诊断和维护的消息数据。
《城轨列车网络控制》课件——列车通信网络特点
05 列车通信网络具有较好的扩展性
扩展性是依赖于系统的标 准化来实现的，只有标准 化的系统才能实现扩展
因此，列车通 信网络基本上 都是采用国际 标准的网络协
议，如
国际电工技术委员会 (IEC)标准
美国电子
电气工程师协会 (IE 标 准 、 国际 路 联盟UIC标准) ……
PART 06
列车通信网络的 可用性强
在环形网络中则是采取双环的结构，且信息的传送在两个环上按相反的方向同 时进行，以保证值息的可幕传送。
06 列车通信网络的可用性强
为了避免”主/从”方式下的主节点故障面 导致网络瘫痪，列车通信网通常还设有多个 备用主节点，按一定的规则和方法使通信网 络的控制权在这些主节点之间转移、获得控 制权的主节点为当前的控主节点，而未获得 控制权的主节点只是网络上的普通节点。
图1-1所示的结构就是典型的到车通信网络结构 示意图
01 网络结构相对简单
将传感器元件和一些功能单一的执 行器件通过现场总线接入列车网络 是列车通信网络技术发展的一种趋 势和方向。
我们将这种设备级的网络定义为车 辆总线的子网、设备级网络的运用 可以进一步提高列车控制系统的信 息化程度和智能化程度。
06 列车通信网络的可用性强
列车通信网络的运用环境和工作条件要求网络具有强可用性，其一般采用冗余 技术来达到要求的强可用性，而且是热备冗余。
无论是列车总线还是车辆总线都使用A线和B线的双线方式，网络接口单元 NIU( Network Interface Unit)以一个预定的方式或规律控制收发器在A、B线 之间来回切换使用，以保证通信网络的正常工作，因此，列车通信网络的每个 节点通常同时在两条线上发送信息，而接收信息则在A，B线之间切换。
CRH5动车组信息网络
第六章动车组信息网络动车组网络控制系统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、诊断以及为旅客提供信息服务。
列车通信网络是面向控制的一种连接车载设备的数据通信系统，是分布式列车控制系统的核心组成部分。
它以计算机网络为核心，把计算机技术、控制技术、设备故障诊断技术、网络通信技术紧密结合起来；将整个列车微机控制系统的各层次及各层次各单元之间相连接，作为系统信息交换和共享的渠道，实现全列车环境下的信息交换。
列车通信网络的应用，使得列车控制系统真正成为一个分布式控制系统，并为列车系统的信息化打下了基础。
本章主要介绍CRH5型动车组通信与网络系统的基本原理及功能。
第一节信息及网络系统CRH5动车组的高压、牵引、辅助等子系统的控制是通过列车网络控制系统TCMS执行的，TCMS是一个智能单元，通过采集和传输信息和命令管理着列车上大多数的主要设备。
CRH5动车组根据功能性将列车分为两个牵引单元，每个单元包括4节车辆，前一个牵引单元由Mc2、M2S、TP、M2车构成，后一个牵引单元由T2、TPB、MH、Mc1车构成。
列车网络控制系统TCMS将两个冗余的UIC网关分别应用于两个牵引单元。
考虑到高压、牵引以及行车安全等因素，重要的子系统都设有硬线保护电路，例如，高压系统设置了DJ回路，控制主断路器DJ的合断，保护高压设备的安全；牵引系统通过牵引就绪回路保证施加牵引的可靠性；制动系统设定了紧急制动电磁阀硬线电路、制动安全回路、乘客紧急手柄回路保证行车的可靠性；门系统通过全列门关闭信号线检测所有门关闭的状态，保证旅客行车的安全性。
另外，充电机蓄电池的低压供电控制是依靠硬线执行的。
一、网络控制系统TCMS的任务和功能1.TCMS主要任务实现专用于列车任务的具有要求的性能级别（包括可靠性级别），将列车布线复杂性最小化的操作功能；为乘务员提供列车操作的帮助；为维修任务提供集中支持。
CRH5型动车组列车网络控制系统
动车组运行故障信息远程智能分析判断系统<TIDS）研究与实践ooo列车网络控制系统采购意向主要简介CRH5型动车组列车网络控制系统<TCMS）可实现列车牵引、制动、供电、空调、门控、转向架等子系统和设备的实时监视和控制，并能自动识别列车编组。
支持列车实时诊断技术，可实现车地间的数据交换。
结合地面专家系统能对车载设备应用情况进行统计分析，提高维护作业效率，优化车辆布线，有利于减轻车辆自重。
b5E2RGbCAP动车组运行故障信息远程智能分析判断系统<TIDS）技术评审鉴定意见2018年12月19日，郑州铁路局科委组织专家对郑州铁路局车辆处和北京康拓红外技术股份有限公司合作研制的动车组运行故障信息远程智能分析判断系统<TIDS）进行了技术评审。
鉴定委员会审查了该系统的研制报告、技术报告、测试报告、运用报告，并对安装在郑州车辆段CRH5型动车组上的TIDS设备样机进行了现场测试。
经鉴定委员会讨论，形成以下评审意见：p1EanqFDPw1、该系统由车载终端设备和地面数据中心两部分构成，可采集动车组运行信息，并利用无线GPRS模块，远程传输至地面数据中心，终端软件通过对采集数据进行分析、判断，实现数据智能处理、自动报警等功能。
DXDiTa9E3d2、 TIDS车载终端设备实行模块化设计，机械设计合理，便于安装拆卸，应用方便，易于维护。
3、 TIDS系统软件可对动车组运行故障数据进行分类存储、智能分析、判断、报警，可实现动车组运行状态信息和故障信息的实时显示，并自动生成各类报表，系统软件设计易于数据挖掘研究和历史数据管理。
RTCrpUDGiT综上，TIDS系统采用GPRS和Internet网络技术，实现CRH5型动车组运行数据传输的及时性、准确性、完整性，可有效提高动车组运用故障的处置效率。
该系统设计合理，功能符合现场需要，技术达到国内先进水平，填补了CRH5型动车组远程数据传输监控的空白。
列车通信网络技术
沉寂的设备、总线主权转移、总线初运行等方面的数 据。某些管理数据是周期性传送的，但另一些管理数据 是按需传送的。 严格来说，过程数据也可作为偶发性数据按需 传 送， 但由 于 这 种 服务不可靠 ， TCN 标准 不支持这 种发送方式；同样消息数据也可以周期性地传送， TCN标准也不予支持。
6.2.5.2 数据传送模式
WTB 特性摘要表：
它有一个段是朝向列车中间， 另一段是朝向敞开的端部。 WTB 采用屏蔽双绞线，信号传输速度１ Mbit/s 。采 端节点电气上用与它连接的 端接器来终止两个总线节以 用规定型号的电缆，可互连最多 32 个节点，长度最长至 减少反射。
860m。WTB 介质是由不同车辆上的电缆节链接而成。 连接两个总线
列车通信网络结构示意图
•
从图6.1可见，TCN连接整个列车，每节机车 或车辆的车辆总线通过网络节点与TCN连接。机 车或车辆上的各种设备则直接挂在车辆总线上。 这样，车辆的控制、检测、故障诊断等信息的传 输，都可以方便地通过列车总线和车辆总线及其 对应的节点传输到需要这些信息的设备。 • 图6.1所示的列车通信网络结构并不是绝对的， 整个列车的组成可以灵活多样，一节车厢内可以 有一条或多条车辆总线，也可以没有;车辆总线也 可以在固定编组的情况下跨接几节车厢。如果整 列车是固定编组，则列车并不需要对节点进行连 续编号，这时车辆总线可以起到列车总线的作用。
6.2.1列车通讯网络结构
列车通信网络可分为三个层次，即列车总线、车 辆总线和设备总线。 TCN网络上层为绞线式列车总线(WTB)，下层为 多功能车辆总线(MVB)，在车辆总线下面还可设置 第三级，由安装在同一车辆上的传感器执行机构构 成，这一级不受列车控制网络的限制，可被认为是 车辆总线设备的一部分。 一列列车中只能有一条列车总线，但可以有多条 车辆总线。列车总线连接不同车辆(单元)中的网络 节点(网关);车辆总线连接同一车厢或固定车组内部 的各种可编程终端装置。
《城轨列车网络控制》课件——列车通信网络的发展与趋势
一、国外列车通信网络的发展
瑞士的BBC公司于 1980年 开始在运输部门应用有存储程序的系统，其开发的微型计算机自动 控制系统 MICAS比较理想地运用于机动车与船只的控制功能。
1988年瑞典的ASEA公司和BBC合并而成ABB集团
ASEA公司
BBC公司
ABB集团
一、国外列车通信网络的发展
ALSTOM
二、我国铁路列车通信网络的发展
3 我国城市轨道交通车辆列车通信网络应用现状
近十年来我国城市轨道交通 发展迅猛，目前我国大陆地 区 有 76 个 城 市 已 经 建 有 或 正在建设城市地铁或轻轨交 通，另有八十多个城市正在 规划建设。
北京、上海和广州是建有城 市轨道交通里程较长的城市， 北 京 和 上 海 拥 有 400km 的 地铁和轻轨线路。
上述 SIEMENS、ABB、 ALSTOM 三家公司列车微机控制系统的通信网络对后来产生的 TCN标准均具有重要的影响，其中有些网络就是TCN标准的原形。
美国铁路选择了 LonWorks作为列 车通信网络，使得 目前LonWorks网 络在北美地区的列 车上有比较普遍的 运用。
LonWorks
北美地区的列车
二、我国铁路列车通信网络的发展
牵
近年来我国生产的大功率电力机车其牵引电机功率为
1200kW 和 1600kW ， 总 功 率 达 到 7200kW 和
引
9600kW。
电
机
机车采用交流传动，全部运用了列车通信网络，如 HXD1、HXD2、HXD3 型电力机车。
<
HXD1
>
<
HXD2
>
<
HXD3
>