動車組信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)-通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識

動車組類型及分類方法目錄CONTENTS01列車通信網(wǎng)絡(luò)概述02CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)04CRH5型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)03動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)CRH型動車組(EMU一EectricMultipleUnit),是由青島四方-龐巴迪鮑爾鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司和加拿大龐巴迪運(yùn)輸有限公司合作引進(jìn)EMU技術(shù)，專為中國市場開發(fā)的采用先進(jìn)技術(shù)的、現(xiàn)代化的電動車組，適用于我國電氣化鐵路的既有線和客運(yùn)專線，采用的是以200km/h運(yùn)行的動力分散型交流傳動方式。CRH型EMU以5輛動車和3輛拖車共8輛車構(gòu)成一個編組，編組內(nèi)的各種配置如圖4.4所示。其中，MC1和MC2為帶駕駛室的動車，TP1和TP2為帶受電弓的拖車，M1、M2和M3為動車，Tb為帶酒吧區(qū)的拖車。為適合我國長距離大運(yùn)輸量的運(yùn)輸模式，該EMU也可以采用2列(16輛)聯(lián)掛運(yùn)行，在編組上實(shí)現(xiàn)靈活運(yùn)用。CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)CRH3型EMU由車體、車內(nèi)設(shè)各及裝飾、轉(zhuǎn)向架，牽引傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)銷助供電系統(tǒng)、列車運(yùn)行及網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)，旅客信息服務(wù)系統(tǒng)等組成。其部分技術(shù)參數(shù)如下CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)運(yùn)營時速:200km/h。牽引功率:5300kW。列車編組:每列8輛固定編組，5輛動車，3輛拖車。列車定員:668人。其中:一等座車144人，二等座車524人。車體結(jié)構(gòu):不銹鋼筒形結(jié)構(gòu)。制動距離:平直道上緊急制動時，初速200km/h.小于2000m;初速160km/h,小于1400m軸重:小于16噸。動車組總長:214000mm。車體最大長度:頭車26950mm.中間車26600mm.車體最大寬度:3331mm。車體最大高度:4040mm.CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS與車上設(shè)備的接口如圖45所示。CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(二)TCMS的結(jié)構(gòu)組成TCMS的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架基于TCN標(biāo)準(zhǔn)(IEC61375-1),系統(tǒng)主要包括:(1)智能設(shè)備及其相應(yīng)列車控制應(yīng)用軟件;(2)接口硬件裝置，用于把TCMS連接到列車上的其他系統(tǒng);(3)列車網(wǎng)絡(luò)總線，用于將不同的硬件裝置連成列車控制系統(tǒng)。(三)TCMS對主要接口設(shè)備的控制功能。CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)1.供氣系統(tǒng)(1)控制主壓縮機(jī)和輔助壓縮機(jī)，從而使系統(tǒng)的氣壓保持在規(guī)定的水平;(2)監(jiān)視系統(tǒng)的狀態(tài)和運(yùn)行時間，系統(tǒng)若發(fā)生故障，需采取保護(hù)動作。2.網(wǎng)側(cè)電壓系統(tǒng)(1)控制受電弓升/降和網(wǎng)側(cè)斷路器(LCB)開/關(guān);(2)自動控制列車通過分相區(qū)，在通過分相區(qū)時，操縱網(wǎng)側(cè)斷路器自動斷開閉合;(3)監(jiān)控網(wǎng)側(cè)集電設(shè)備的狀態(tài)，若必要，采取措施保護(hù)設(shè)備。CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)3.牽引系統(tǒng)為每個牽引控制單元提供要求的數(shù)據(jù)。4.列車運(yùn)行系統(tǒng)(1)司機(jī)鑰匙狀態(tài)的控制;(2)車輛切除的控制:(3)主控手柄的控制;(4)設(shè)定速度的控制;(5)清洗和聯(lián)掛的控制;(6)牽引和制動的控制:(7)列車狀態(tài)的控制;(8)監(jiān)視主控手柄、司機(jī)動作、安全和牽引安全回路和列車速度。CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)5.蓄電池系統(tǒng)(1)控制蓄電池接觸器、蓄電池充電器、蓄電池?cái)嗦菲?、蓄電池保險(xiǎn)絲和電氣柜斷路器；

監(jiān)控蓄電池電壓;

(3)發(fā)生故障時，送顯示并采取措施。

制動系統(tǒng)

(1)通過牽引系統(tǒng)控制的電空制動;

(2)通過制動微機(jī)控制空氣制動。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)司機(jī)安全裝置

(1)激活報(bào)警燈和聲音，促使司機(jī)在位和保持警惕;

(2)如果司機(jī)沒有證明在崗和保持警惕，則激活緊急制動。

輔助電氣系統(tǒng)

(1)控制列車中所有3相負(fù)載的啟動;

(2)監(jiān)視正在運(yùn)行的輔助變流器模塊、隔離電流接觸器、

接地開關(guān)、接地故障和電氣柜斷路的數(shù)量

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)暖通空調(diào)系統(tǒng)(HVAC,Heating,VentilationandAirConditioning

)(1)乘客區(qū)域溫度控制;

(2)司機(jī)室溫度和氣流的控制;

(3)在每輛車內(nèi)HAVC的運(yùn)行模式的控制;

(4)客室壓縮機(jī)開啟控制;

(5)監(jiān)視壓縮機(jī)、風(fēng)扇、風(fēng)門、空氣加熱器、溫度傳感器和氣流的運(yùn)行狀態(tài)。CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)外門(1)外門的釋放、打開和關(guān)閉;

(2)個別門的切除。內(nèi)門(1)開啟所有通道和通過臺門;

(2)如果在列車上發(fā)生煙火關(guān)閉外端門;

(3)外端門故障、連廊門故障顯示。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)內(nèi)部照明

總體照明、客室燈、閱讀燈、就餐區(qū)域和緊急照明的控制。

廁所系統(tǒng)

(1)如果列車氣壓低，就關(guān)閉真空集便器:

(2)監(jiān)視廁所模塊狀態(tài)并顯示。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)前部系統(tǒng)(1)尾燈的控制;

(2)前窗加熱器的控制:

(3)窗戶刮雨器的控制;

(4)監(jiān)視刮雨器液位、司機(jī)室前窗、側(cè)窗加熱的15.列車自動運(yùn)行保護(hù)系統(tǒng)(ATP)

(1)控制在TCMS和ATP系統(tǒng)之間的串接；

(2)對來自ATP的制動要求做出反應(yīng)，然后將它們發(fā)送到牽引和制動系統(tǒng):

(3)向ATP系統(tǒng)發(fā)送列車狀態(tài)。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)乘客信息系統(tǒng)(PIS)

向PIS系統(tǒng)提供列車配置和列車狀態(tài)(車號、激活的司機(jī)室位置、速度等)17.煙火探測系統(tǒng)

(1)如果發(fā)生煙火關(guān)閉外端門:

(2)如果發(fā)生煙火將HVAC設(shè)定在煙火模式:

(3)如果發(fā)生煙火向司機(jī)發(fā)出聲音報(bào)警。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)軸溫報(bào)警器系統(tǒng)軸箱傳感器溫度監(jiān)督和故障處理。車鉤(1)自動車鉤的控制;

(2)監(jiān)督車鉤的狀態(tài)。后視視頻監(jiān)視器系統(tǒng)(RVVMS)在顯示器上顯示視頻信號，提高列車操作人員的能見度。餐飲

監(jiān)視集污箱、水箱等的液位。

。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

根據(jù)對CRH的列車基本單元(TBU,

Train

based

Unit

)的劃分，整個列車控制管理系統(tǒng)(TCMS

)在網(wǎng)絡(luò)通信上也分成3段MVB總線區(qū)段:

TBUI段，TBU2段，TBU3段?；镜谋镜乜刂萍氨O(jiān)控在每個TBU的MVB區(qū)段內(nèi)進(jìn)行。對于TBU1和TBU2,

MVB區(qū)段控制和監(jiān)控范圍為兩動一拖:

BU3為一動一拖，如圖4.6所示。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)掛在Tb車MVB總線上的遠(yuǎn)程模塊AXSCCU(見圖4.9中用圓圈圍起來的部分)可通過GSM建立與地面之間通信通道，貫穿整車的以太網(wǎng)(圖4.9中最外圍的雙點(diǎn)畫線)為乘務(wù)員提供列車維護(hù)、服務(wù)等方面的通信與接口。CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

值得注意的是在本地MVB中還有一個功能獨(dú)立的重要系統(tǒng)，就是牽引控制系統(tǒng)(PC.

PropulsionControl)，這個系統(tǒng)又自成一個獨(dú)立的牽引MVB總線，對其下的單元，如牽引控制單元(DCU).制

動控制單元(BCU)模擬輸入/A輸出單元(AX)、數(shù)字輸入/輸出單元(DX)等，按分布式總線控制的方式實(shí)施控制與監(jiān)視，如圖4.10所示。圖4.10概括地表達(dá)了CRH通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圖中將掛在總線上的功能部件都標(biāo)示了出來。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)四、TCMS的MITRAC網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備CRH1動車組的網(wǎng)絡(luò)控制基于MITRAC系統(tǒng)。MITRAC計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由龐巴迪公司為動車和輕軌車設(shè)計(jì)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種分布式的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，控制單元可位于被監(jiān)控設(shè)備的附近。(一)中央控制單元(CCU)中央控制單元(CCU)的硬件是通用處理器VCU-Lite。CHR1上有兩種VCU-Lite:VCU-Lite(DCB0911A)和VCU-LiteM(DCB091IB)。兩者之間的不同之處是:DCB0911A有一個MVB通信接口，兩個電絕緣的RS485串行通信信道，其中一個可能被用作全雙工或半雙工，另外一個為半雙工。DCB0911B有雙重MVB功能，即有兩個電絕緣MVB通信接口。VCU-Lite的外形如圖4.11所示。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)VCU-Lite的配置如下:Motorola68040處理器32位微處理器，具有32位地址線和32位數(shù)據(jù)總線，每秒可完成600萬條指令2.VCU-Lite的供電直接蓄電池供電，內(nèi)置的DC/DC變換器能夠支持多種蓄電池配置，如冗余或非冗余、懸浮或非懸

浮等,該裝置允許10ms的斷電。3.MVB通信介質(zhì)(加強(qiáng)型電氣短距離介質(zhì)ESD+）也即MVB的連接與終結(jié)。X1(插頭)和X2(插座)為兩個9引腳D-Sub連接器，引腳分配相同,但極性相對(“插頭”對“插座”)，便于網(wǎng)絡(luò)連接CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)4.MVB服務(wù)端口MVB服務(wù)端口可以將編程器或電腦(配有備PC節(jié)點(diǎn)板)用一條MVB電纜，通過MVB服務(wù)端口(9針D-Sub插頭X6）直接連接到VCU-Lite上,對VCU-Lite進(jìn)行編程或測試。5.專用RS-485串口VCU-Lite配備兩個專用RS-485的串行信道COM3和COM4,COM3可用于半雙工通信,COM4可用于全雙工或半雙工通信。VCU-Lite和第三方設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸速率與電纜長度的推薦值如表4.1所示。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)專用串口COM3和COM4必須用屏蔽電纜連接，電纜屏蔽層要通過9針金屬D-Sub連接器連到VCU-Lite的外殼,而且要在360攝氏度下屏蔽連接。RS-485建議屏蔽層在電纜兩端都接地。6.RS-232端口VCU-Lite配有RS-232串行通信通道,使用時需有終端通信電纜(TerminalCommunicationCable),電纜的RJ-12端連到VCU-Lite的X8上，另一端(9針D型插座）連到PC機(jī)的串口上。7.以太網(wǎng)VCU-Lite有一個1OBase-T以太網(wǎng)接口,通過RJ-12連接,它提供了RS-232通信的另外一種選擇.主要用于調(diào)試、下載應(yīng)用程序及其他開發(fā)。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)8．設(shè)備地址與MOBADVCU-Lite設(shè)備地址通過MOBAD(DCA0030A)上的串行E2PROM進(jìn)行編程,在MVB設(shè)備啟動時讀取。MOBAD裝置DCA0030A的外形如圖4.12所示，它與VCU-Lite一起使用,插在VCU-Lite的X5連接器上，其中包含一個串行EPROM、模式選擇開關(guān)和電池,電池用于SRAM數(shù)據(jù)保持和實(shí)時時鐘電路。串行E2PROM用于儲存數(shù)據(jù)，如設(shè)備地址、電池日期(電池第一次連接到

VCU-Lite的日期).vCU-Lite有一個內(nèi)置的電池監(jiān)控電路，當(dāng)電池電壓低于3.0V時發(fā)出報(bào)警信號。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)9.發(fā)光二極管(LED)指示VCU-Lite有8個LED，其顯示含義如表4.2所示

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)10.系統(tǒng)復(fù)位靠近X9插頭(座)標(biāo)有“RES”的是復(fù)位開關(guān)，手動復(fù)位時，先擰下Phillips

螺絲，然后用一個細(xì)螺絲刀或類似工具按壓開關(guān)，VCU-Lite立刻重啟。11.軟件TC

CCU的應(yīng)用軟件在Mcl、Mc2和Tb車的

VCU-Lite硬件中執(zhí)行，是TCMS的主軟件，也是TCMS的核心，其他系統(tǒng)(如HVAC，brakes,doors,lights等)都受該軟件的控制和監(jiān)視。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(二)網(wǎng)關(guān)(GATEWAY)列車總線WTB網(wǎng)關(guān)GW是多功能車輛總線MVB和列車總線

WTB之間不同物理介質(zhì)和不同通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換接口。網(wǎng)關(guān)在兩種總線的通信之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理、分析和過濾。網(wǎng)關(guān)能夠支持強(qiáng)、弱主機(jī)(strong

and

week

master)的概念，也能在列車編組改變時自動標(biāo)志、配置列車總線上的激活(active)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)的外形如圖4.13所示，包括：(1)2個MVB連接(ESD+)；(2)2個冗余WTB連接；(3)1個帶E2PROM的地址編程插頭；（4）E2PROM內(nèi)存。與VCU類似，GW也有MVB地址，但地址的設(shè)定不同，GW的地址由連

接器中的接線片設(shè)置，AS，DX和通信控制器(COMC)的MVB地址與GW

一樣。CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)中含有每個動車組項(xiàng)目特別指定的應(yīng)用軟件(只有WTB信號定義)。在CRH，動車組中，指定了網(wǎng)關(guān)應(yīng)用軟件。網(wǎng)關(guān)應(yīng)用軟件的作用是建立起不同物理層上采用不同通信協(xié)議的MVB和WTB總線之間互聯(lián)，網(wǎng)關(guān)可操縱、分析及過濾兩種總線間的數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)關(guān)應(yīng)用軟件由Mc1、Mc2和Tb車內(nèi)的網(wǎng)關(guān)GW硬件執(zhí)行。CRH的網(wǎng)關(guān)應(yīng)用軟件與通過WTB的不同數(shù)據(jù)報(bào)文數(shù)量有關(guān)(例如，主機(jī)到從機(jī)報(bào)文，從機(jī)到主機(jī)報(bào)文)，當(dāng)列車編組改變或強(qiáng)主機(jī)和弱主機(jī)功能切換時，在WTB上識別和配置節(jié)點(diǎn)的功能也由網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(三)GSMR遠(yuǎn)程訪問控制單元(AXS)AXS(RemoteAcess)遠(yuǎn)程訪問單元用于列車上的TCMS和地面站點(diǎn)之間的無線通信(GSM)。AXS硬件由一個VCU-Lite和一個安裝在VCU-Lite頂部的GSM無線電通信設(shè)備(包括無線電和天線連接)組成。AXS模塊外形如圖4.14所示。(四)COMC(CommunicationController)通信控制器COMC是實(shí)現(xiàn)MVB與RS-485、RS-232總線之間的通信轉(zhuǎn)換的設(shè)備。由于非MITRAC(non-Mitracunits)產(chǎn)品單元沒有MVB接口，例如PIS(PassengerInformationSystem)系統(tǒng)、ATC系統(tǒng)(AutomaticTrainControl)等，它們只有RS-485、RS-232、CAN等接口，因此不能直接掛在MVB總線上，COMC將這些接口信號轉(zhuǎn)換成MVB接口形式。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)備上部有一個9針D型MVB總線連接器，下部的連接器用于供電電源、地址編碼和外部串行通信連接，此外還有與維護(hù)電腦的連接。COMC的邏輯位置與模塊外形如圖4.15所示。COMC裝置位于8輛車組成的列車組中的Tb車上，也用作中段MVB(middleMVB)的備用管理器，控制和監(jiān)視MVB的通信，處理MVB通信控制。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(五)數(shù)字輸入/輸出單元DX(DigitalMixedInput/OutputUnit)DX模塊外形如圖4.16所示。數(shù)字輸入輸出模塊具有以下接口:(1)數(shù)字輸入/輸出，包括:①10個數(shù)字輸人，4+3+3。②6個數(shù)字輸出，2+2+20。(2)上部連接:MVB。(3)下部連接:電源、信號、地址編碼。

CRH1型動車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（4）MC68HC11處理器(5)報(bào)警斷開所有輸出。(六)模擬輸入輸出單元AX

(Analogue

Mixed

Input/OutputUnt)AX模塊外形如圖4.17所示。

數(shù)字輸人輸出模塊具有以下接口:(1)模擬輸入/輸出，包括:

①4個輸入，可配置±10V或