高速列车网络控制系统简介
世界 各国 高速铁路 采用的行车控制系统简介
四.高速铁路采用的列车控制系统（法国） 高速铁路采用的列车控制系统（法国）
UM系列轨道电路 UM系列轨道电路
UM71轨道电路根据列车占用情况和线路条件，确定线路的最大允 许速度、临时限速、线路坡度等参数，计算出目标点、目标速度 和坡度，将这些结果编成一个27bits的信息码。 信息码组成如下所示： ① 铁路网编码： 3 bits； ② 目标速度： 8 bits； ③ 目标距离： 6 bits； ④ 线路坡度： 4 bits； ⑤ 编码检测： 6 bits。
四.高速铁路采用的列车控制系统（日本） 高速铁路采用的列车控制系统（日本）
数字ATC系统 数字ATC系统 ATC
采用速度-目标距离控制模式，系统结构为： 地面采用自然衰耗式有绝缘轨道电路： ① 载频：上行采用515、525、535、615、625、635 Hz 下行采用565、575、585、665、675、685 Hz， ② 调制方式采用MSK制式， ③ ATC报文信息量：75 bits（8+58+9）； ④ 向列车传送轨道电路、空闲区间、临时限速等信息； 车载设备采用三重系表决车载计算机： ① 存储线路信息， ② 接收地面传输的有关信息， ③ 计算并生成速度控制曲线； ④ 速度控制曲线与列车速度比较，对超速列车实行自动控制。 数字ATC系统，已于2002年12月东北新干线的盛岗--八户线中采用。
列车运行控制系统在道旁设有控制中心，间隔约15～20公里。
四.高速铁路采用的列车控制系统
车载设备
主要由天线、信号接收单元、制动控制单元、司机控制台显示器、 速度传感器等组成。车载设备根据接收到的地面信息、列车特性，计算 列车制动模式曲线，控制列车运行状态。
司机显示器 信号接收机
制动控制单元
高速铁路列车控制系统设计与实现
高速铁路列车控制系统设计与实现随着各国经济的发展和人民生活水平的不断提高，高铁作为其中一种高速铁路交通方式，已经被越来越多的人所接受和喜爱。
然而，在高速铁路列车的运行过程中，安全问题一直是人们比较关心的问题。
而高速铁路列车控制系统的设计和实现，就是保证高铁行车安全的重要手段之一。
一、高速铁路列车控制系统的基本概念高速铁路列车控制系统是指通过各种电子技术、计算机技术和通信技术等手段，对高速铁路列车进行控制和管理。
这个系统的主要功能包括列车移动的监测和调控、列车运行速度的控制、列车在运行中的自我诊断和故障排除、列车与外部各项资源和信息的交互等等。
高速铁路列车控制系统一般由以下几部分组成：1.车载控制系统：安装在车辆上的计算机、传感器、执行器等装置，通过接受、处理、控制信号来对列车进行控制和管理。
2.地面控制系统：主要功能包括列车进站、出站、运行时的调度控制、安全保障、信息管理等。
3.信号设备系统：包括轨道电路和信号灯，它们对列车的运行速度和方向进行控制和指引。
二、高速铁路列车控制系统的设计要素在高速铁路列车控制系统的设计过程中，需要考虑的要素比较多，包括运行环境、运行速度、列车型号、控制模式、数据处理和通信等。
以下是这些要素的详细介绍：1.运行环境：高速铁路列车控制系统的设计要考虑列车在各种不同环境下的运行情况，包括气候、地貌、线路条件等。
例如，炎热的气候会影响列车的性能；不同地形的路段对列车速度也有影响。
2.运行速度：高速铁路列车控制系统的设计需要考虑列车所处的线路的运行速度。
不同的线路运行速度也有所不同，这将会对列车控制系统的设计有影响。
3.列车型号：列车的车型决定了列车的体积、质量、速度等方面的特征，也影响着列车控制系统的设计。
4.控制模式：高速铁路列车控制系统的设计需要考虑控制模式，包括手动控制模式、自动控制模式、半自动控制模式等。
5.数据处理：高速铁路列车控制系统的设计需要考虑计算机技术和数据处理。
高速列车“指挥官”——列车网络控制系统
202414JAN.撰文/王麟（中国铁路设计集团有限公司）高速列车“指挥官”在高速列车中，有一个十分关键的系统叫作列车网络控制系统（Train Control and Management System，以下简称TCMS）。
它如同人的神经中枢一样，在列车运行中扮演着关键角色。
今天，我们就来揭秘一下，TCMS 是如何让高速列车变“聪明”的。
高速列车的“神经中枢”作为高速列车的“神经中枢”，TCMS 可以随时随地给列车的关键部件发送指令、接收信息，控制、诊断、监测、保护列车。
它体现了一个国家在铁路通信方面的研发能力和水平。
—列车网络控制系统例如，当司机将控制手柄移至牵引位时，TCMS 的中央控制单元会发出牵引指令，并通过列车网络传输至各个牵引控制单元，使列车牵引系统工作。
无声的“数据流”为了让高速列车跑得又快又稳，TCMS 采用了两级总线式——列车级总线（Wire Train Bus，缩写为WTB）和车辆级总线（MultifunctionVehicle Bus，缩写为MVB）。
两级总线之间通过列车通信网络的网关（TCN），实现数据传输。
列车通信网络系统是一套连接车载设备，实现信息共享，可进行控制、监测、诊断的网络系统，在城市轨列车网络控制系统（TCMS）▶TCMS 仿佛一双无形的手，协调着中央控制单元与牵引、制动、辅助供电、空调、照明等各个子系统之间的控制、监视、诊断；汇总各个子系统的工作状态、故障诊断信息，提供信息显示和人机交互接口SPECIAL REPORT特别策划TCMS 的主要功能是将高速列车上的各子系统设备，通过网络连接在一起，实现通信和信息共享。
当我们登上高速列车时，司机驾驶、列车广播、车门开闭、视频播放、空调送风、车辆密封等，都是由TCMS负责的，它让列车变得更“聪明”。
”道车辆中也应用广泛。
列车级总线将车辆级总线的关键数据，传递给中央控制单元；车辆级总线和输入、输出模块，则负责实现各个子系统与中央控制单元之间的数据交换。
高速铁路列车信号控制系统设计与实现
高速铁路列车信号控制系统设计与实现现代社会里，交通运输对于人们的生活和经济发展都起着至关重要的作用。
高速铁路作为高效、便捷的交通工具，日益受到人们的青睐。
然而，高速铁路技术的发展和使用，离不开先进的信号控制系统。
本文将介绍高速铁路列车信号控制系统的设计和实现。
一、高速铁路列车信号控制系统的基本原理高速铁路列车信号控制系统，是将信号机、电子设备和列车设备整合在一起，以实现铁路的安全行车和高效运输。
信号控制系统信号的传递，以及传递的信息内容，是确保高速铁路行车安全的关键因素。
其作用是监测列车的行驶状态，包括列车的位置、速度、加速度等信息，通过电子信号向调度中心、信号机和列车司机发送，以保证铁路的行车安全和准确性。
二、高速铁路列车信号控制系统的构成和功能高速铁路列车信号控制系统由以下几大组成部分构成：1.信号机组成的信号设备系统2.电子装置和网络交换机构3.自动控制装置和配套设备4.列车设备及联锁设备以上四个部分的组成，共同构成高速铁路列车信号控制系统，并完成以下几大功能：1.实现列车运营控制和保护2.实现列车的运行管理和决策3.监测列车的实时运行状态4.快速反应和处理故障事件高速铁路列车信号控制系统的设计是基于先进技术和高可靠性的原则，通过不断的改进和优化，使其达到更高的性能和精度要求，以提高高速铁路的安全性和准确性。
三、高速铁路列车信号控制系统的实现方法高速铁路列车信号控制系统的实现方法有两种：手动和自动控制。
手动控制是通过列车司机的手动操纵，以完成列车的启动、停车、变速和控制等操作。
而自动控制则是通过电子装置和网络交换机构的实现，将列车的运行状态、位置和速度等信息，实时传递给调度中心和信号机等设施，以实现列车的智能化控制。
高速铁路列车信号控制系统的实现方法，需要考虑到系统的性能和可靠性，以及相关设备的精度和稳定性，以保障安全并提高列车的运营效率和准确性。
四、高速铁路列车信号控制系统的未来发展随着信息技术和人工智能的发展，高速铁路列车信号控制系统也将会不断升级和优化。
动车组网络控制系统及其技术分析
动车组网络控制系统及其技术分析摘要：动车组网络控制系统(TCMS)系统是一列车的神经中枢，负责完成与各个子系统之间的数据传输、逻辑控制、故障诊断等工作，是一列车能够安全运行的保障。
现在世界各国轨道交通行业中，TCN网络无论是在动车组、地铁还是轻轨，都得到了广泛的应用。
关键词：动车组；网络控制系统；技术前言迄今为止，我国铁路已经经历了6次大提速，列车运行速度不断加快，不仅方便了人们的出行，同时也进一步加深了我国各地区之间的联系。
列车运行的基础是安全，尤其是在当前列车运行速度进一步提升的隋况下，安全是重中之重。
网络控制系统作为整个动车组的中枢神经，是动车组平稳安全运行的重要保障。
1网络控制系统CR400BF动车组通信网络由WTB(列车总线)与MVB(多功能车辆总线)构成，属于2级通信网络，二者的数据传输速率略有差异。
动车组网络控制系统的基本构成为：中央控制单元、输入输出模块、无线传输装置、司机显示屏、、MVB中继器、网关、牵引控制装置、制动控制装置、空调控制装置、辅助变流器装置、旅客信息系统、车门控制装置以及充电机控制装置。
2动车组网络控制系统关键技术2.1以太网通信网络控制技术动车组采用以太网作为数据传输总线，总线通信控制方案同样采用传统网络的两级总线架构，分为列车级总线和车辆级总线，并由最小的可配置编组单元通过列车级以太网线级联构成整个列车通信网络。
实现不同的最小可编组单元的级联，为列车快速地建立起一个高可靠性的灵活可配置的控制网络，提高传输列车控制信息的实时性，确保列车的正常运行；车辆级总线采用线性拓扑结构，传输速率为100Mbit／s，使用TRDP协议进行封装传输，符合IEC61375—3—4标准。
最小可编组单元设有ECN，其中ECN可以根据可配置编组单元内含有的车辆数灵活增加，通过ECN级联，实现可配置编组单元内子系统与网络控制系统的建列车级以太网车辆级以太网车辆控制器数据采集模块远程数据传输装置通信，实现以太网数据交换。
高速铁路列车运行控制系统
列车运行控制系统
1.1 机车信号
1.机车信号控制系统的类型
机车信号控制系统可以看作一种单方向的远程控制设备，只能从地面 向机车传递命令。机车信号控制系统按从地面向机车传递命令方式可分为 点式和连续式两种。
（1）点式机车信号控制系统。点式机车信号控制系统是指在线路上的 某些固定点设置地面设备向机车上传递信息的系统。其特点是设备简单、 造价低、地面设备不消耗电能。
1.2 列车运行监控装置
LKJ2000型列车运行监控装置的功能如下：
（2）记录功能
（3）显示及语音提示功能
对运行参数、事 故状态、插件故 障等进行记录。
对列车运行的实际速度及目标速度、 距前方信号机距离及前方信号机种 类、运行线路状况等参数进行显示。
（4）地面分析功能
将车载记录的列车运行数据经过翻译和整理，以直观的全程记录、 运行曲线、各种报表等形式再现列车运行全过程，为机务的现代 化管理及事故分析提供强有力的工具。
列车运行控制系统
1.3 CTCS 2级列车运行控制系统
图6-7 CTCS 2级列车运行控制系统的结构
列车运行控制系统
1.3 CTCS 2级列车运行控制系统
1.地面设备
轨道电路
列控中心 train control centre，TCC
地面设 备
应答器
车站联锁
列车运行控制系统
1.3 CTCS 2级列车运行控制系统
列车运行控制系统
1.2 列车运行监控装置
LKJ2000型列车运行监控装置的功能如下：
（1）监控功能 ①防止列车越过关闭的地面信号机。 ②防止列车超过线路（或道岔）允许速度及机车、 车辆允许的构造速度。 ③防止机车以高于规定的限制速度进行调车作业。 ④在列车停车情况下，防止列车溜逸。
CTCS-2基础
CTCS-2列控系统简介前言列车速度的不断提高，靠地面信号行车已不能保证行车安全，必须靠车载信号设备对列车实施运行控制，ATP已成为行车安全不可缺少的重要技术装备。
20年纪90年代以来，世界范围内掀起了一个轮轨高速铁路建设的新高潮，其特点集中表现在高速度、高舒适度、高安全度和高效率。
近年来，作为世界上铁路最发达的地区，欧洲铁路公司和信号公司在对各自的既有信号系统进行升级改造的同时，在欧盟委员会和国际铁路联盟的推动下，为信号系统的互联和兼容问题制定了相关的技术标准，并研制和开发了相关的产品，其中就包括列车运行控制系统——ETCS标准。
为推动我国铁路运输事业的发展，从2002年开始，铁道部就组织有关专家开始了中国列车运行控制系统（CTCS）相关技术标准的修订工作，并先后颁布了《CTCS 2级技术条件（暂行）》等一系列技术文件。
目前，我国铁路在经历了先后五次的大提速后，列车最高运行速度已经达到了每小时160公里，但铁路也始终面临着公路、航空等其他运输方式的激烈竞争。
随着人们物质、文化、生活水平的提高，对铁路运输的效率、舒适和便捷程度都提出了更高的要求，铁道部于2005年提出了的第六次铁路提速的宏伟计划，要求在既有的七大干线上实现200km/h的客运列车运行速度，同时建设和开通铁路客运专线，进一步提高铁路运输服务的总体水平。
随着我国铁路跨越式发展战略的实施，实现全国铁路的第六次大提速，将列车最高运行速度提高到200km/h或更高，是进一步提高铁路运输服务总体水平，满足人民群众日益增长的出行需求的重要举措。
通过轨道电路完成列车占用和完整性检查，连续向列车传送控制信息，并采用大容量点式应答器向高速列车传送定位信息、进路参数、线路参数、限速和停车信息等，是CTCS2级确定的列车运行控制方式。
第1章 CTCS-2列控系统简介1.1 相关名词1. CTCS-2 Chinese Train Control System Level 2中国列车控制系统2级2. ATP( Automatic Train Protection )列车自动防护3. ETCS European Train Control System 欧洲列车控制系统4. ATO（Automatic Train Operation）列车自动驾驶系统5. ATS（Automatic Train Supervision）列车自动监控系统6. CTC （Centralized Traffic Control）调度集中7. LEU（Line side Electronic Unit）轨旁电子单元8. ATC(Automatic Train Control) 列车自动控制系统9. GSMR（GSM for Railway）铁路专用全球移动通信系统10.LKJ 列车运行监控装置1.2 概述既有线提速、客运专线建设和高速铁路研究，对信号技术的发展既提出了新的挑战，也提供了难得的发展机遇。
铁路G网系统简介和组成
高速铁路
高速铁路是G网系统应用的另一重要 领域。G网系统能够提供高质量的无 线通信和宽带数据传输服务，支持列 车控制系统、调度指挥系统、旅客服 务系统等众多子系统的通信需求。
VS
G网系统的应用能够提高高速铁路的 运营效率和安全性，为旅客提供更加 便捷、舒适的出行体验。
智能化管理
数据整合
G网系统将各类数据整合到一个平台上，方便管理人员进行统一管理和调度。通过数据分析和挖掘，为决策提供 有力支持。
自动化控制
G网系统采用先进的自动化控制技术，实现列车自动调度、信号自动控制等功能，提高运输效率和管理水平。
高效运营
资源共享
G网系统实现资源共享，提高资源利用效率。通过集中管理和调度，降低运营成本和维护难度。
灵活扩展
G网系统具备良好的灵活扩展性，可根据业务需求进行快速部署和升级。同时，系统支持与其他铁路 系统的互联互通，促进铁路行业的整体发展。
04
G网系统的应用场景和优 势
城市轨道交通
城市轨道交通是G网系统应用的重要领域之一。G网系统能够提供高效、安全、可靠的通信服务，支持列车控制系统、乘客信 息系统、公共安全系统等众多子系统的通信需求。
通信系统
1
通信系统是铁路G网系统中实现信息传递和交换 的关键部分。
2
通信系统包括有线通信、无线通信和卫星通信等 多种方式，为列车、车站、控制中心等提供语音、 数据和图像的传输服务。
3
通信系统在铁路G网系统中起到信息传递的桥梁 作用，保障列车运行的安全和高效。
列车控制系统
列车控制系统是铁路G网系统中实现列车运行 自动化的重要组成部分。
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物理层测试
物理层测试归类
列车控制系统层次
半实物仿真平台建设目标
实现TCN网络的数据通信 实现一司机操纵的仿真平台 实现基于TCN网络对牵引电机和门的控制 实现对TCN网络一致性、可靠性、实时性的 测试 研究保证安全行驶的TCN网络性能的提高
半实物仿真平台
司机操纵台
有专门的IEC 61375-2规定一致性测试的 内容。 用来保证不同厂家的产品可安全互联
一致性测试方法
一致性测试内容
一致性等级1：物理一致性 一致性等级2：链路层一致性 一致性等级3：RTP一致性 一致性等级4：应用接口一致性 一致性等级5：网络管理一致性 一致性等级6：功能概要一致性
事时的帧摘要
WTB特点
曼彻斯特编码与MVB不同 介质分配类似于MVB， 主设备自己发送数据时，可自轮询 消息数据不采用仲裁，而采用多次轮询的方 法，（WTB最多32个节点，MVB可挂 4096个设备） 总轮询端节点，检查组成的完整性和是否有 变化
辆 总 线
车门控制 空调控制 供电控制 轴温检测 制动控制
TCN作用
牵引和车辆控制（遥控、门、灯，。。。） 远程诊断及维护 旅客信息及舒适性
列车通信网络（TCN）
绞线式列车总线（WTB） 多功能车辆总线（MVB）
无线列调 列车总线
车辆总线 诊断系统 电力线 驾驶室
制动
变流器
电机
总线主转移（F=8）
令牌转移算法
令牌转移算法
上电或总线主丢失时，超时的策略保证几个总线管理器中只有一个能成为总线 主； 总线主在依次一定时间内执行总线主权； 在轮到它以后，总线主查阅下一个总线管理器并读出它设备状态，该设备状态 指明该设备是否是一个已组态的总线管理器； 总线主只可以把总线主权传给一个已组态的实际有效的总线管理器； 如果该设备不是一个已组态的实际有效的总线管理器，则总线主在下一轮寻 找下一个总线管理器； 如果该设备是一个已组态的实际有效的总线管理器，总线主发送总线主权转移 请求将主权传递给它； 如果设备以它的总线主权转移响应接受了总线主权或是没有回答，起始总线主 成为退休待机的主设备，并监视总线主权递交的总线通信或是总线寂静； 如果其它设备拒绝总线主权，则当前的总线主再执行一轮总线主权，然后再 试图把总线主权交给总线管理器表中的下一个设备； 一个待机状态下的总线管理器如果接收到一个总线主权转移请求或是它检测到 在大于规定的超时时间内无总线活动，它就成为总线主
MVB介质分配
特征轮询周期是 基本周期的2n-1倍 N<=10 周期扫描表中定义
数据集
变量名
变量名={通信存储器，端口地址，变量偏置}
消息数据报文
Message_Data是对包含F_code＝12和设 备地址的Master_Frame的响应，其长度固 定为256 bits。Message_Data包含一个 供所有设备译码的12-bit目的地址。
TCN典型拓扑
线B
WTB 节点 (网关)
总线管理器 1 MVB
冗余总线管理器
总线管理器 2
线A 线B
从 设备3 从 设备4 --------从 设备N
从 设备1
从 设备2
网关节点
网关
过程数据排列 应用程序 转换 表示层 应用程序 表示层 会话层 传送层
实时协议
会话层 过程 变量 过程 变量 传送层
网络管理
列车网络管理制定了一系列服务，用于列车通信网 的试运行、测试、运行和维护，例如： a）站标识和控制； b）组态控制：列车总线和车辆总线链路层管理； c）路由和拓扑的分布； d）变量的远程读出和强制； e）下载和上载。
所有服务都可被一个经营者进程远程请求。这些服 务在每个站中通过各代理者进程得到执行。
维护阶段
运行期间出错统计和记录的累计被读出，以 确认设备的故障。
被管理设备
站是提供消息及管理服务的设备； 管理器是能成为总线主的车辆总线设备； 节点是能路由选择消息和安排变量的列车总 线站； 现场设备是无消息能力的简单的车辆总线设 备。
被管理的对象
一致性测试
一致性测试是测定一个实现是否与IEC 61375-1标准一致以及展示IEC 61375-1 标准规定行为的过程。
网络管理的阶段
测试 调试 运行 维护
测试阶段
检查一个设备确认它的能力及强制某种操作。 这样避免制造厂开启设备内部接口及编写专 用的试验应用程序。
调试阶段
当网络第一次上电，它的设备是未知的或是 未组态的。网络管理用下列方法使网络投入 工作：
探查所连接的设备和确认它们的能力； 组态站的参量，并下载程序到该站； 为建立消息通信链路设定路由选择索引； 给管理器装周期扫描表； 读变量或强制变量来模拟工作条件或故障条件
总线管理器通过令牌传送成为主设备
主设备冗余
链路层服务
初运行后，主设备权传递给另一节点
过程数据 消息数据 监督数据 循环 偶发 循环/偶发
令牌传递自动进行主设备权转换冗余校验
源寻址广播数据 点对点或广播数据报 用于总线管理的数据
TCN服务
实时协议栈RTP
数据类型
过程数据：源寻址数据的周期性广播、 周 期可达1ms（MVB）或25ms（WTB） 消息数据：根据需要发送，目标寻址的单播 或广播； 监视数据：为了事件辨别、主权转移、设备 状态发送而进行的数据交换。
网络层
链路层 物理层 链路层 物理层 链路层 物理层
网络层
链路层 物理层
MVB 段
外族段
过程数据 传输
由组态决 定传输关 系 过程变量 会重新组 织，换成 节点地址 ＋偏置
路由功能
功能索引 帧译码
初运行
列车连挂或解挂时，WTB总线主重新组织 总线，确定每个节点位置和方向的过程。 主设备地址为01，主设备定义方向1为“底 部” ，方向2为“顶部” 时间不超过1s
轨道信号
特征
结构 介质
绞线式列车总线WTB
结构可变，构成改变时，具有自适应性 屏蔽双绞线（ 860 米， 32 个节点，相当于 22个UIC车厢）
多功能车辆总线MVB
结构及设备的地址固定不变 双绞线，RS-485（20米32设备）； 变压器隔离屏蔽双绞线（200米32设备）； 星型光纤网（2000米，2个设备） 双份物理介质 带定界符的曼彻斯特编码 1.5Mbit/s 12 bit地址 点对点及广播 量化的：16，32，64，128或者256 bits IEC60870 校验序列及帧尺寸校验
列车网络控制系统简介
主要内容
高速列车总体系统 列车通信网络简介 半实物仿真平台
CRH3列车编组方式（4M4T）
列车网络控制单元（1－4节）
列车网络控制结构
列车运行自动控制
列 车 总 线
列车故障诊断
机车控制
车
车辆控制1。。 。
车 辆 总 线
车辆控制N
车 辆 总 线
牵引控制 制动控制 辅助控制 车速测量
物理冗余
信号 信号速率 地址空间 物理地址 有效的帧长度 完整性
双份物理介质
带16-32位前同步码的曼彻斯特编码 1Mbit/s 8 bit地址 点对点及广播 在4-132个字节之间可变 帧FCS-16，帧校验以及曼彻斯特编码
介质分配
主设备权传送
由一台主设备完成
主设备，强主设备或弱主设备
由一台主设备完成
曼切斯特编码（MVB）
MVB报文
从帧格式
功能码
F_code（功能码） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
报文类型 16位过程数据请求帧 32位过程数据请求帧 64位过程数据请求帧 128位过程数据请求帧 256位过程数据请求帧 (保留) (保留) (保留) 主设备权传送请求帧 总体事件请求帧 (保留) (保留) 256位消息数据请求帧 组事件请求帧 单事件请求帧 设备状态请求帧
通信存储器中的内容
过程数据采 用逻辑地址 消息数据物 理地址 过程数据可 随时覆盖 消息数据内 容不可覆盖
监督数据报文
对 F_code ＝ 8 、 9 、 13 、 14 或 15 的 Master_Frame 的 响 应 。 其 长 度 总 是 16 bits。 F=15查询设备状态