動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)維護(hù)課件講解

高速動(dòng)車組檢修技術(shù)

動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)維護(hù)TCNTCN的作用TCN：TrainCommunicationNetwork（列車通信網(wǎng)絡(luò)），是列車控制、診斷信息數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，是一種基于網(wǎng)絡(luò)的分布式控制系統(tǒng)。主要作用：實(shí)現(xiàn)可編程設(shè)備的有效連接，將各種信息（狀態(tài)、控制、故障診斷、旅客服務(wù)等）轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的數(shù)字信息，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上交換。主要作用主要體現(xiàn)在：機(jī)車、車廂和列車控制；遠(yuǎn)程故障診斷和維護(hù)；旅客信息服務(wù)。TCN的結(jié)構(gòu)TCN采用兩線三層結(jié)構(gòu)，列車總線和車廂總線是兩個(gè)獨(dú)立的通信子網(wǎng)，可采用不同的網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議：絞線式列車總線（WTB）：連接列車各車廂，可自動(dòng)配置，在雙絞線上傳輸?shù)乃俾士梢赃_(dá)到1Mbit/s。多功能車廂總線（MVB），連接車廂內(nèi)部設(shè)備，能加快響應(yīng)速度，通過雙絞線或光纖可以達(dá)到1.5Mbit/s的速率。設(shè)備級(jí)控制控制網(wǎng)。列車通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)WTB與MVB基本特征TCN應(yīng)用范圍TCN(IEC61375）標(biāo)準(zhǔn)適用于開式列車的數(shù)據(jù)通信，它包括開式列車的車輛與車輛間的數(shù)據(jù)通信及開式列車中一個(gè)車輛內(nèi)的數(shù)據(jù)通信。應(yīng)用TCN標(biāo)準(zhǔn)的列車通信總線（WTB）能實(shí)現(xiàn)國(guó)際交通用的開式列車中各個(gè)車輛的協(xié)同操作。車輛內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信總線（MVB）作為該TCN的推薦方案。在任何情況下，供應(yīng)商應(yīng)保證WTB與所建議的車輛總線兼容。數(shù)據(jù)分類與時(shí)延列車通信網(wǎng)路將傳輸兩類數(shù)據(jù)：過程變量：短而緊迫，多用于牽引控制。消息變量：不太緊迫，可能較長(zhǎng)，多用于診斷。過程變量在整個(gè)網(wǎng)中傳輸?shù)淖畲髸r(shí)延被限制在一有限值內(nèi)：（1）過程變量按周期傳送；（2）TCN允許所有在車廂總線之間從應(yīng)用到應(yīng)用的具有最高優(yōu)先級(jí)別的過程變量在100ms內(nèi)通過列車總線傳送；（3）TCN允許所有在同一車廂內(nèi)兩個(gè)設(shè)備之間的從應(yīng)用到應(yīng)用的具有最高優(yōu)先級(jí)別的過程變量在50ms內(nèi)傳送。MVB概述MVB是用于連接同一車廂或不同車廂（這些車廂在運(yùn)行過程中是一個(gè)固定不變的編組）的設(shè)備到列車通信網(wǎng)絡(luò)的總線。它既提供了可編程設(shè)備之間的互連，也提供可編程設(shè)備與其傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的互連。運(yùn)行時(shí)不解掛的列車，MVB也可作為列車總線使用。MVB傳送三類數(shù)據(jù)：過程數(shù)據(jù)：周期小于1ms的源尋址數(shù)據(jù)的周期性廣播；消息數(shù)據(jù)：按需求、目標(biāo)尋址的單播或廣播；監(jiān)督數(shù)據(jù)：傳輸事件分解、主設(shè)備權(quán)傳送、設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)。MVB特征摘要MVB物理層MVB可采用三種不同的物理介質(zhì)，它們都在相同速度下工作：①20m以內(nèi)采用電氣短距離介質(zhì)（ESD)，允許使用標(biāo)準(zhǔn)的RS-485收發(fā)器，每段最多可支持32個(gè)設(shè)備。②200m以內(nèi)采用電氣中距離介質(zhì)（EMD)，每段最多支持32個(gè)設(shè)備，采用雙絞屏蔽線和變壓器作電氣隔離，允許使用標(biāo)準(zhǔn)的IECll58-2變壓器和收發(fā)器。③2000m以內(nèi)采用的光纖介質(zhì)（OGF)，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或星耦連接。四、MVB幀結(jié)構(gòu)與報(bào)文MVB幀有兩種類型幀：①M(fèi)aster_Frame（主設(shè)備幀），只由主設(shè)備（Bus_Administrator（總線管理器）之一）生成；②Slave_Frame（從設(shè)備幀），由從設(shè)備在響應(yīng)Master_Frame（主設(shè)備幀）時(shí)發(fā)送。一個(gè)Master_Frame（主設(shè)備幀）及相應(yīng)Slave_Frame（從設(shè)備幀）共同形成一個(gè)報(bào)文，如圖所示：MVB幀結(jié)構(gòu)主設(shè)備幀，只由主設(shè)備生成從設(shè)備幀，由從設(shè)備在響應(yīng)主設(shè)備幀時(shí)發(fā)送指明期望的從設(shè)備幀類型和尺寸主設(shè)備幀和從設(shè)備幀共同形成報(bào)文從設(shè)備幀可被多個(gè)其他設(shè)備接收WTB概述WTB：WireTrainBus，絞線式列車總線WTB總線主要用于列車級(jí)通信，最大特點(diǎn)是具有列車初運(yùn)行功能（列車初運(yùn)行功能就是當(dāng)列車車輛的配置發(fā)生變化后，能夠自動(dòng)地對(duì)車輛進(jìn)行編址，構(gòu)成新的列車拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)），適用于動(dòng)態(tài)編組的列車。WTB能夠周期性地傳輸過程數(shù)據(jù)，其傳輸周期為基本周期（25ms）的整數(shù)倍，傳輸數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度為128個(gè)字節(jié)。過程數(shù)據(jù)采取廣播方式，總線上一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以接受到其他節(jié)點(diǎn)的過程數(shù)據(jù)。對(duì)于非周期性數(shù)據(jù)的傳輸，可以采用消息數(shù)據(jù)方式，其傳輸速度較慢。WTB屬于總線仲裁型網(wǎng)絡(luò)，其鏈路層使用HDLC，數(shù)據(jù)交換采用報(bào)文傳送方式。WTB在車廂間的連接方式為了連接不同的車廂，WTB可以使用自動(dòng)耦合器接觸或手插電纜接觸。因車廂朝向不可預(yù)測(cè)，配電線通常在車廂端接處分開并穿過兩個(gè)連接器，連接器中至少一個(gè)是已插入的。介質(zhì)附掛單元（MediumAttachmentUnit)MAU有兩個(gè)收發(fā)器，每個(gè)方向上各一個(gè)。收發(fā)器使用變壓器實(shí)現(xiàn)與外部導(dǎo)線的電隔離，并附掛到曼切斯特編碼/譯碼器上。在構(gòu)成上兩個(gè)收發(fā)器是相同的。采用加電清除電路避免連接器上的觸點(diǎn)氧化和分叉。分界符幀檢測(cè)序列WTB報(bào)文總線主設(shè)備通過發(fā)出主設(shè)備幀在源從設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)目的從設(shè)備之間建立通信。被選中的從設(shè)備發(fā)出從設(shè)備幀作為響應(yīng)。主設(shè)備幀和從設(shè)備幀都進(jìn)行廣播，即被所有設(shè)備接收。存在三種報(bào)文：過程數(shù)據(jù)報(bào)文；消息數(shù)據(jù)報(bào)文；監(jiān)督數(shù)據(jù)報(bào)文。在收到主設(shè)備幀后，從設(shè)備總是答以同種類型的幀。ARCNET令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）令牌網(wǎng)一般指令牌環(huán)網(wǎng)和令牌總線網(wǎng)，其中基于IEEE802.4

標(biāo)準(zhǔn)的令牌總線網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)為總線型，而站點(diǎn)之間組成一個(gè)邏輯上的環(huán)形結(jié)構(gòu)，令牌（是指一種物理的幀）在邏輯環(huán)上運(yùn)行；基于IEEE802.5

標(biāo)準(zhǔn)的令牌環(huán)網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)為環(huán)型，令牌在物理環(huán)上運(yùn)行。環(huán)形局域網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)見圖。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)通過環(huán)接口設(shè)備（又稱環(huán)中繼轉(zhuǎn)發(fā)器RPU，簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)發(fā)器）接入環(huán)路，一系列的環(huán)段（傳輸媒體，有時(shí)也稱鏈路）和RPU組成了整個(gè)環(huán)路。令牌環(huán)上傳輸?shù)男〉臄?shù)據(jù)（幀）叫令牌，誰有令牌誰就有傳輸權(quán)限。令牌環(huán)網(wǎng)工作原理（4）只有接收節(jié)點(diǎn)（幀中的宿地址為本節(jié)點(diǎn)地址）進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的復(fù)制和接收；（5）發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)

在收到繞環(huán)一周的幀后，撤出該幀并釋放令牌。（1）具有特定格式的令牌幀繞環(huán)行使，將訪問媒體的權(quán)利從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞到物理連接的另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)（從一個(gè)RPU傳遞到物理鏈路另一端的RPU）；（2）希望發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)組成MAC幀，并僅在獲得令牌之后，才可進(jìn)行發(fā)送動(dòng)作；（3）每個(gè)節(jié)點(diǎn)均執(zhí)行環(huán)內(nèi)數(shù)據(jù)的再生和轉(zhuǎn)發(fā)；令牌環(huán)網(wǎng)的特點(diǎn)同一時(shí)刻，環(huán)上只有一個(gè)數(shù)據(jù)幀在傳輸（一個(gè)節(jié)點(diǎn)在傳輸數(shù)據(jù)）；網(wǎng)上所有節(jié)點(diǎn)共享網(wǎng)絡(luò)帶寬；有最小的傳輸延遲時(shí)間（令牌傳輸需要時(shí)間）；令牌傳遞網(wǎng)絡(luò)具有確定性，數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間是可計(jì)算的，可用于實(shí)時(shí)控制。該特征結(jié)合另一些可靠性特征，使得令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)適用于需要能夠預(yù)測(cè)延遲的應(yīng)用程序以及需要可靠的網(wǎng)絡(luò)操作的情況。標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.5。ARCNET總線（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）ARCNET是1977年由Datapoint公司開發(fā)的一種安裝廣泛的局域網(wǎng)（LAN）技術(shù)，它采用令牌總線（token-bus）方案來管理LAN上工作站和其他設(shè)備之間的共享線路。LAN服務(wù)器總是在一條總線上連續(xù)循環(huán)的發(fā)送一個(gè)空信息幀。當(dāng)有設(shè)備要發(fā)送報(bào)文時(shí)，它就在空幀中插入一個(gè)“令牌”以及相應(yīng)的報(bào)文。當(dāng)目標(biāo)設(shè)備或LAN服務(wù)器接收到該報(bào)文后，就將“令牌”

重新設(shè)置為0，以便該幀可被其他設(shè)備重復(fù)使用。這種方案是十分有效的，特別是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷大的時(shí)候，它為網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)設(shè)備提供平等使用網(wǎng)絡(luò)資源的機(jī)會(huì)。ARCNET可采用同軸電纜或光纜線，現(xiàn)在也可使用雙絞線和光纖。新型的ARCnetplus速率已從原來的2.5Mb/s增加到100Mb/s(使用光纖時(shí))。這種網(wǎng)絡(luò)使用的媒體訪問法為令牌總線。ARCNET為4項(xiàng)主要的LAN技術(shù)之一，其他三項(xiàng)為Ethernet，tokenring和FDDI。同時(shí)，ARCNET也是現(xiàn)在的工業(yè)控制中的通訊方法之一。其他的通訊還有Profibudp，CANopen，Devicenet，Ethernet等一系列的通訊手段。ARCNET工作機(jī)制（1）建立邏輯環(huán)：?jiǎn)?dòng)時(shí)，首先要構(gòu)成邏輯次序，即邏輯環(huán)。每個(gè)工作站將其自身的后繼者（NID）設(shè)置為自身站地址（ID）加1，并設(shè)置超時(shí)值。具有最大地址值的工作站首先超時(shí)，于是它創(chuàng)建ITT幀，發(fā)送給它的后繼站。如果沒有后繼站響應(yīng)，便認(rèn)為具有后繼NID地址的站不存在，隨后便將NID值增加1，再次發(fā)送DID為新值的ITT。這種過程重復(fù)直至該最大地址值的工作站找到自己的后繼者為止。被找到的后繼工作站像前驅(qū)工作站一樣，重復(fù)此過程。每個(gè)站都不斷跟蹤保持其前驅(qū)工作站和后繼工作站的站標(biāo)識(shí)。一旦找到所有活動(dòng)工作站，正常的令牌傳遞操作便可開始。為使TimeOut初始值為0，將配置時(shí)間減至最小，建議將一個(gè)工作站地址設(shè)置為255。ARCNET工作機(jī)制（2）詢問：在數(shù)據(jù)幀被發(fā)送到終點(diǎn)節(jié)點(diǎn)之前，必須詢問是否有足夠的緩沖空間來接受幀。執(zhí)行這種詢問功能的是FBE幀?！狙剡壿嫮h(huán)進(jìn)行】（3）回答：被詢問的站如果有緩沖器可用，便發(fā)回ACK幀，否則發(fā)回NAK幀。

【廣播方式】（4）發(fā)送數(shù)據(jù)：發(fā)送FBE幀后一旦收到ACK幀，便可發(fā)送數(shù)據(jù)幀PAC。

【點(diǎn)到點(diǎn)方式】令牌總線網(wǎng)應(yīng)用除總線拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)外，樹狀網(wǎng)、星狀網(wǎng)等其他拓?fù)涞木W(wǎng)也可組成邏輯環(huán)路。實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)中令牌的傳送按虛線邏輯環(huán)路進(jìn)行，而數(shù)據(jù)幀的傳送仍在兩站點(diǎn)間直接進(jìn)行，這種結(jié)構(gòu)叫做邏輯環(huán)網(wǎng)。一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)，必須持有令牌，持有令牌的站發(fā)完數(shù)據(jù)幀或發(fā)送的數(shù)據(jù)幀到達(dá)規(guī)定的個(gè)數(shù)，必須將發(fā)送控制權(quán)傳送給邏輯環(huán)的下游站。這樣，網(wǎng)上各站都有平等的發(fā)送數(shù)據(jù)幀的機(jī)會(huì)，網(wǎng)上允許只有一個(gè)令牌，沒有發(fā)送時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。邏輯環(huán)網(wǎng)與物理環(huán)網(wǎng)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）相對(duì)比，由于物理環(huán)網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)必須按環(huán)路進(jìn)行，而邏輯環(huán)網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)有直接通路，所以邏輯環(huán)網(wǎng)延遲時(shí)間短。邏輯環(huán)網(wǎng)與一般爭(zhēng)用總線網(wǎng)相比，在網(wǎng)絡(luò)通信量增加的情況下，爭(zhēng)用總線網(wǎng)沖突增加，系統(tǒng)開銷隨之增大，系統(tǒng)效率迅速下降，而邏輯環(huán)網(wǎng)傳送令牌的時(shí)間為常數(shù)。不用解決沖突問題，效率依然很高；另外爭(zhēng)用總線網(wǎng)在訪問競(jìng)爭(zhēng)中各站平等，訪問和響應(yīng)具有隨機(jī)性，屬于概率性網(wǎng)，不具備時(shí)間確定性，不符合實(shí)時(shí)要求，而邏輯環(huán)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)有優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)傳送，且訪問和響應(yīng)時(shí)間有確定值，符合實(shí)時(shí)應(yīng)用要求。因此在列車通信網(wǎng)絡(luò)中可以采用ARCNET這類令牌總線網(wǎng)絡(luò)。LonWorksLonWorksLonWorks（以下簡(jiǎn)稱LON）是美國(guó)Echelon公司1991年推出的全開放智能分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。采用LonTalk協(xié)議，遵循OSI七層協(xié)議。LonTalk協(xié)議被封裝在稱之為Neuron的神經(jīng)元芯片中。LON支持總線形、星形和環(huán)形等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以是主從、對(duì)等或客戶／服務(wù)式，傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜、電力線、無線電和光纖等。LON采用帶預(yù)測(cè)P-堅(jiān)持CSMA的通信介質(zhì)訪問方式，既具有CSMA/CD的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、帶寬利用率高、單點(diǎn)故障不影響網(wǎng)絡(luò)通信和節(jié)點(diǎn)可靈活進(jìn)退網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點(diǎn)，又改善了一般CSMA/CD在網(wǎng)絡(luò)重載時(shí)的性能。優(yōu)先級(jí)機(jī)制使緊急數(shù)據(jù)具有優(yōu)先的響應(yīng)時(shí)間，使LON可以適應(yīng)控制網(wǎng)絡(luò)的要求。LonWorksLON具有完整的七層協(xié)議，具備了局域網(wǎng)的基本功能，與異型網(wǎng)的兼容性比現(xiàn)存的任何現(xiàn)場(chǎng)總線都完善。它還提供了與LAN互聯(lián)的接口，從而可實(shí)現(xiàn)兩者的有機(jī)結(jié)合。1999年8月，IEEE將LON作為其制定的列車通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)IEEE1473-1999的一部分，即IEEE1473-L。IEEE1473定義了T型（TCN）、L型（LonWorks）和T/L混合型（WTB/LonWorks)多種組網(wǎng)方式。目前，LonWorks網(wǎng)絡(luò)在北美及亞洲一些國(guó)家應(yīng)用較多，如紐約地鐵車輛、“美洲飛人”高速列車、重載列車的ECP電空制動(dòng)系統(tǒng)、日本的單軌車輛，以及我國(guó)都有一些應(yīng)用。LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)1、開放性。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開放，對(duì)任何用戶平等，并提供開發(fā)工具平臺(tái)－LonBuilder與NodeBuilder。2、兼容性好。可用任何介質(zhì)進(jìn)行通信，包括雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、無線電波、紅外線等，而且在同一網(wǎng)絡(luò)中可以有多種通信介質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刹捎眯切?、總線形、環(huán)形以及自由形。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以是主從式、對(duì)等式或客戶/服務(wù)器式結(jié)構(gòu)。3、互操作性。LonWorks通信協(xié)議LonTalk符合ISO定義的開放互聯(lián)OSI模型，具有完整的七層協(xié)議，與異型網(wǎng)的兼容性比現(xiàn)存的任何現(xiàn)場(chǎng)總線都完善。它還提供了與LAN互聯(lián)的接口，從而可實(shí)現(xiàn)兩者的有機(jī)結(jié)合。LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)4、網(wǎng)絡(luò)通信采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法。LonWorks網(wǎng)絡(luò)技術(shù)稱之為“網(wǎng)絡(luò)變量”，它使網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置，增加了通信的可靠性。5、效率高。通信的每幀有效字節(jié)數(shù)可以從0－228個(gè)字節(jié)。通信速率可達(dá)1.25Mbit/s，此時(shí)有效距離為130m；78kbit/s的雙絞線，直線通信距離長(zhǎng)達(dá)2700m。LonWorks網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在一個(gè)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)3200個(gè)。6、采用可預(yù)測(cè)P－堅(jiān)持CSMA。可預(yù)測(cè)P－堅(jiān)持CSMA既具有CSMA/CD的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、帶寬利用率高、單點(diǎn)故障不影響網(wǎng)絡(luò)通信和節(jié)點(diǎn)可靈活進(jìn)退網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點(diǎn)，又改善了一般CSMA/CD在網(wǎng)絡(luò)重載時(shí)的性能。這樣在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。優(yōu)先級(jí)機(jī)制使緊急數(shù)據(jù)具有優(yōu)先的響應(yīng)時(shí)間，使其可以適應(yīng)控制網(wǎng)絡(luò)的要求。LonTalk協(xié)議LonTalk與0SI的七層協(xié)議比較表1.在機(jī)車車輛重聯(lián)中的應(yīng)用在1999年10月LonWorks技術(shù)首次在“新曙光號(hào)”

2M9T內(nèi)燃動(dòng)車組上進(jìn)行使用。LonWorks網(wǎng)絡(luò)完成首尾動(dòng)車的通信重聯(lián)，LonWorks網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)卡插在內(nèi)燃機(jī)微機(jī)控制裝置EXP機(jī)箱中，EXP機(jī)箱內(nèi)的主機(jī)CPU通過機(jī)箱背部的并行總線訪問網(wǎng)卡上的雙口RAM實(shí)現(xiàn)信息交換。2001年“神州號(hào)”

ZM10T內(nèi)燃動(dòng)車組也采用LonWorks技術(shù)實(shí)現(xiàn)重聯(lián)控制，采用雙通道、熱備份工作方式，提高了系統(tǒng)可靠性。重聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如后圖所示。頭車將司機(jī)控制指令及機(jī)車狀態(tài)信號(hào)傳送給尾車，控制尾車運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)尾車無人駕駛。尾車檢測(cè)機(jī)車狀態(tài)信號(hào)，傳送給頭車，以便司機(jī)了解列車運(yùn)行情況，確保列車工況一致。首尾車實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)車及柴油機(jī)的速度、電流、電壓、溫度、壓力等信號(hào)，通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給對(duì)方車供顯示器顯示，以便司機(jī)及時(shí)了解運(yùn)行信息，確保正常運(yùn)行。動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)重聯(lián)結(jié)構(gòu)圖2、在客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用客車安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是鐵道科學(xué)研究院研制的應(yīng)用于鐵道車輛運(yùn)行過程中狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)的系統(tǒng)。通過對(duì)每輛客車的制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)和防滑系統(tǒng)的工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，各編組客車通過車間的通信連接器連接，由列車網(wǎng)絡(luò)匯集各車輛的監(jiān)測(cè)診斷信息，然后集中到工程師車，由工程師車發(fā)出報(bào)警信息，提示乘務(wù)人員及時(shí)采取相應(yīng)措施。列車網(wǎng)絡(luò)必須能夠收集網(wǎng)絡(luò)上各車輛的所有監(jiān)測(cè)信息，各車輛必須能夠匯總車廂內(nèi)所有監(jiān)測(cè)設(shè)備的信息，因此系統(tǒng)采用了兩級(jí)總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，上層為列車級(jí)網(wǎng)絡(luò)，連接同一列車中的不同車輛：下層為車廂級(jí)，連接同一車廂內(nèi)的不同功能的監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。3．在貨車ECP制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用電控空氣制動(dòng)系統(tǒng)（ECP）有助于改善列車的操縱性能，并提高鐵路運(yùn)輸與其他運(yùn)輸方式的競(jìng)爭(zhēng)力。它是一種完善的、高度一體化的全列車制動(dòng)作用一致的制動(dòng)系統(tǒng)，從而改善了縱向動(dòng)力學(xué)性能。采用ECP制動(dòng)系統(tǒng)裝備車輛，能夠有望實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)車輪、閘瓦、車鉤及緩沖器等部件的壽命。ECP制動(dòng)系統(tǒng)不僅能夠檢測(cè)和記錄基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、間隙調(diào)整問題、制動(dòng)缸泄漏和車輪擦傷，降低維護(hù)費(fèi)用，而且也能夠檢測(cè)和記錄作用力過大故障，如轉(zhuǎn)向架搖擺和脫軌。應(yīng)用于機(jī)車的ECP/DPC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖列車ECP的結(jié)構(gòu)框圖WorldFIPWorldFIP(FactoryInstrumentationProtocol)FIP最初為法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，于1999年被采納為現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158-2，后來成為WorldFIP。WorldFIP采用了三層結(jié)構(gòu)：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。①物理層：保證信息從一個(gè)設(shè)備安全地傳送到接在總線上的其他設(shè)備，傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線或光纖，傳輸速率可為31.25kbit/s,1Mbit/s和2.5Mbit/s等。②數(shù)據(jù)鏈路層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸和差錯(cuò)、訪問控制，具有周期和非周期兩種數(shù)據(jù)交換、變量尋址和報(bào)文尋址兩種尋址空間，采用生產(chǎn)者／消費(fèi)者、單播和多播等通信模式，基于總線仲裁器（BA）的集中式介質(zhì)訪問控制，總線仲裁器和生產(chǎn)者分別具有時(shí)空唯一性。③應(yīng)用層：WorldFIP應(yīng)用層提供變量和消息兩種訪問服務(wù)。WorldFIPWorldFIP與TCN網(wǎng)絡(luò)類似，使用曼徹斯特編碼進(jìn)行信號(hào)傳輸，支持介質(zhì)和總線仲裁器的冗余，并且還具備完備的網(wǎng)絡(luò)管理能力。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由總線仲裁器和若干用戶站組成，系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性、同步性、可靠性等特點(diǎn)。WorldFIP是開放的現(xiàn)場(chǎng)總線，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者、用戶或集成商都可以得到WorldFIP組織的技術(shù)培訓(xùn)、一致性測(cè)試等支持。WorldFIP在帶寬的分配和提供的服務(wù)上非常靈活。WorldFIP具有極強(qiáng)的抗干擾能力，滿足IEC關(guān)于電磁兼容性的EMC標(biāo)準(zhǔn)；通信模式支持后臺(tái)傳輸消息、周期和事件變量，保證診斷信息傳輸不影響實(shí)時(shí)控制；物理層采用IEC標(biāo)準(zhǔn)，支持電纜冗余，大部分協(xié)議固化在硬件上，具有穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。WorldFlP不論高速還是低速，只有一套通信協(xié)議，所以不需要任何網(wǎng)橋或網(wǎng)關(guān)，低速和高速的銜接只用軟件就可實(shí)現(xiàn)。WorldFIP技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用在世界上70多個(gè)國(guó)家的能源、化工、電力、空間技術(shù)、汽車制造等工業(yè)領(lǐng)域。我國(guó)上海輕軌明珠線上的輕軌車輛也使用了WOrldFIP技術(shù)。WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)1、通信速率高，通信距離長(zhǎng)。WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線采用曼徹斯特編碼方式，以工業(yè)屏蔽雙絞線或光纖作為傳輸介質(zhì)，其中雙絞線方式具有31.25kbit/s、1Mbit/s、及2.5Mbit/s三種標(biāo)準(zhǔn)速率，在三種標(biāo)準(zhǔn)速率下的最大通信距離分別為5km、1km和500m，通過網(wǎng)絡(luò)中繼器，總線可分別擴(kuò)展到20km、5km和2km。2、效率高。最長(zhǎng)支持128字節(jié)變量報(bào)文或256字節(jié)消息報(bào)文，根據(jù)計(jì)算，其最大通信效率能達(dá)到88.99%。WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)3、實(shí)時(shí)性強(qiáng)。對(duì)傳輸介質(zhì)的高度使用方式類似于令牌網(wǎng)，各通信站的數(shù)據(jù)可以在預(yù)告確定的時(shí)間內(nèi)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。由于這種方式不存在使用碰撞問題，因而非常適合于對(duì)于傳輸時(shí)間具有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合，如各種分散式控制系統(tǒng)、分散式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。4、誤碼率低。報(bào)文自帶CRC校驗(yàn)功能，數(shù)據(jù)校驗(yàn)功能由通信控制器完成，報(bào)文不可檢錯(cuò)概率小，據(jù)統(tǒng)計(jì)采用1Mbit/s速率，其誤碼在20年內(nèi)不會(huì)超過一幀。WorldFIP現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)5、介質(zhì)冗余。通信控制器連接兩路獨(dú)立的傳輸介質(zhì)，在雙介質(zhì)運(yùn)行時(shí)，兩路介質(zhì)相互備用。當(dāng)某一介質(zhì)發(fā)生斷線、短路等故障而造成通信中斷時(shí)，通信控制器會(huì)自動(dòng)將通信數(shù)據(jù)無縫切換到另一條無故障介質(zhì)上，并能保證數(shù)據(jù)的完整性及正確性，不需要應(yīng)用程序的干預(yù)，極大地增強(qiáng)了通信可靠性。6、抗電磁干擾性強(qiáng)。WorldFIP具有極強(qiáng)的抗干擾能力，滿足IEC關(guān)于電磁兼容性的EMC標(biāo)準(zhǔn)；通信模式支持后臺(tái)傳輸消息、周期和事件變量，保證診斷信息傳輸不影響實(shí)時(shí)控制；物理層采用IEC標(biāo)準(zhǔn)，支持電纜冗余，大部分協(xié)議固化在硬件上，具有穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。采用曼徹斯特編碼方式并利用磁性變壓器隔離，具有良好的抗電磁干擾能力，根據(jù)測(cè)試，在EMCⅢ級(jí)干擾條件下，能保證正常通信。CRH2信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CRH2型動(dòng)車組概況CRH2型動(dòng)車組采用8輛編組，由兩個(gè)動(dòng)力單元組成，每個(gè)動(dòng)力單元由2個(gè)動(dòng)車和2個(gè)拖車組成。【T-M-M-T】前后兩端均設(shè)駕駛室，列車通常運(yùn)行時(shí)在前端的駕駛室內(nèi)進(jìn)行操作。受電弓設(shè)在4號(hào)和6號(hào)車上，動(dòng)車組運(yùn)行時(shí)采用單弓受流，另一受電弓處于折疊狀態(tài)。兩列車可聯(lián)掛運(yùn)行，聯(lián)掛時(shí)受電弓采取雙弓受流。除7號(hào)車設(shè)2個(gè)側(cè)拉門（旅客上下車用）外，其他各車均設(shè)4個(gè)側(cè)拉門。2個(gè)側(cè)拉門之間的空間為通過臺(tái)。通過臺(tái)旁設(shè)大件行李存放處。在單號(hào)車端部設(shè)衛(wèi)生間、小便間和洗臉間，其中7號(hào)車設(shè)殘疾人衛(wèi)生間、乘務(wù)員室和多功能室。在雙號(hào)車端部設(shè)飲水機(jī)（電開水爐）。動(dòng)車組編組代號(hào)含義表車輛代號(hào)代號(hào)含義類型舉例T拖車（Trailercoach）T2M動(dòng)車（Motorcoach）M1，M2c帶駕駛室（cabin）T1c，T2ck帶餐車（kitchen）T1ks頭等車（special）M1s各車廂內(nèi)主要設(shè)備車號(hào)代號(hào)定員主要設(shè)備其他1T1c55二等車、司機(jī)室、坐式廁所、洗臉間、小便間禁煙車廂2M2100二等車、飲水機(jī)禁煙車廂3M185二等車、備品室、坐式廁所、洗臉間、小便間4T2100二等車、飲水機(jī)；（安裝受電弓）禁煙車廂5T1k55二等車、酒吧餐飲區(qū)、電話間、坐式廁所、洗臉間、小便間禁煙車廂6M2100二等車、飲水機(jī)；（安裝受電弓）7M1s51一等車、多功能室、乘務(wù)員室、備品室、坐式廁所、洗臉間、小便間；（殘疾人使用）禁煙車廂8T2c64二等車、司機(jī)室、飲水機(jī)禁煙車廂CRH2動(dòng)車組信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成與功能系統(tǒng)組成：列車信息中央裝置（2套，分別在頭尾車各一套）、列車信息終端裝置（8套，每車各一套）、列車信息顯示器、車內(nèi)信息顯示控制裝置、IC卡架、列車引導(dǎo)信息顯示器等。系統(tǒng)采用總線控制系統(tǒng)，通過貫穿列車的總線把整列車各微機(jī)子系統(tǒng)及其他車載設(shè)備連接為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備相互間的通訊連接及數(shù)據(jù)傳輸，使全列車各部件控制更加協(xié)調(diào)、精確和合理。由于貫穿列車及車輛內(nèi)部設(shè)備間連接的硬質(zhì)導(dǎo)線和電氣部件的大量減少，從而減輕了列車的重量。另一方面，通過對(duì)列車運(yùn)行以及與車載設(shè)備動(dòng)作相關(guān)的信息進(jìn)行集中處理，信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以提供列車狀態(tài)、診斷數(shù)據(jù)及相關(guān)信息，從而有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)司機(jī)和乘務(wù)員的輔助作用、并且提高了對(duì)車載設(shè)備保養(yǎng)和檢修的效率。系統(tǒng)功能：旅客信息顯示功能、控制指令傳送功能、監(jiān)視器功能、車載檢測(cè)功能。信息控制系統(tǒng)設(shè)備配置中央裝置11終端裝置11111111顯示器212顯示控制裝置212卡架22車內(nèi)信息顯示器22222222CRH2動(dòng)車組信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框圖CRH2動(dòng)車組信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接系統(tǒng)以通過貫穿列車的總線來傳送信息。系統(tǒng)控制方式通過環(huán)形連接的光纖雙重環(huán)路傳送及多股絞合傳送線傳送?？刂浦噶顐魉拖到y(tǒng)采用獨(dú)立于監(jiān)視器部分的雙重CPU方式，具有故障導(dǎo)向安全和備份。遠(yuǎn)程開啟指令電路中的監(jiān)視顯示器接觸面板和監(jiān)視器中央裝置之間，通過多股絞合線以串聯(lián)方式傳送。列車信息中央裝置和列車信息終端裝置由雙重環(huán)形構(gòu)成的控制/監(jiān)視器傳送線連接，采用不易發(fā)生故障的雙向環(huán)形網(wǎng)絡(luò)方式。具有向左和向右二條線路，是一種分散型的系統(tǒng)，即使是兩處以上的線路發(fā)生故障，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)斷開時(shí)，也可以繼續(xù)由其他方向，通過連接正常的線路完成信息的傳送。另外，還設(shè)置有備份傳送線，即使在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)也可以進(jìn)行傳送，在發(fā)生故障時(shí)使用備份傳送線路的控制指令，對(duì)各設(shè)備進(jìn)行控制。動(dòng)車組信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線連接示意圖CRH2動(dòng)車組信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能1、牽引/制動(dòng)指令傳輸2、設(shè)備啟動(dòng)/關(guān)閉指令的傳輸3、顯示燈／蜂鳴器控制指令傳輸4、乘務(wù)員支持信息傳輸5、服務(wù)設(shè)備控制信息傳輸6、數(shù)據(jù)記錄功能7、車上試驗(yàn)8、自我診斷傳送線9、遠(yuǎn)程裝載功能10、列車信息控制裝置的自我診斷功能11、信息顯示功能總線適用規(guī)格列車總線：①列車總線的適用規(guī)格為ANSI878.1“ARCNET協(xié)議”；②其傳送速度為2.5Mbps；③其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用環(huán)形結(jié)構(gòu)。車輛總線①車輛總線的適用規(guī)格為20mA電流環(huán)形方式；②牽引變流器、制動(dòng)控制裝置的傳送適合使用光纖維方式；③傳送方式為同步傳送方式（和一部分設(shè)備的傳送是高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC方式）；④傳送速度為192kbps/19.2kbps/9.6kbps/1.2kbps；⑤拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式。設(shè)備適用規(guī)格列車信息中央裝置/列車信息終端裝置：CPU規(guī)格相當(dāng)于MC68360（32bit）；ROM容量為4MB；RAM容量為2MB。列車信息顯示器：列車信息顯示器的顯示屏采用彩色LCD、8色顯示；其分辨率為640×480dot；顯示文字?jǐn)?shù)為40文字×24行；觸摸屏輸入為阻抗膜式觸摸屏輸入。IC內(nèi)存卡：IC內(nèi)存卡工作方式為非接觸式；其型號(hào)為RT-256KB/AVS（或者RT-512KB/AVS）；存儲(chǔ)容量為256KB（或者512KB）。列車總線構(gòu)成形式單列運(yùn)用：CRH2動(dòng)車組列車總線傳送線路包括車輛信息傳送線(光纖環(huán)網(wǎng))及自我診斷信息傳送線(雙絞屏蔽線)2種。車輛信息傳送線是環(huán)線回路(loop)構(gòu)成，如果在一個(gè)方向的環(huán)繞中檢測(cè)到?jīng)]有應(yīng)答的情況，就向另一個(gè)方向的環(huán)繞傳送，能夠避開故障部位。兩列車聯(lián)掛編組運(yùn)用：當(dāng)兩列車聯(lián)掛編組時(shí)車輛的中央裝置之間由2對(duì)電線(雙絞屏蔽線)連接，條件(聯(lián)掛車輛的兩個(gè)中央裝置之間，MCR是OFF的情況下)成立時(shí)，打開環(huán)線回路(loop)，將聯(lián)掛前的獨(dú)立的環(huán)線回路(loop)結(jié)合在一起，就能夠保持編組環(huán)線回路(loop)的構(gòu)成。列車總線結(jié)構(gòu)及布線光纖網(wǎng)：①通過環(huán)路結(jié)合進(jìn)行光纖雙重環(huán)式傳送；②固定長(zhǎng)度的循環(huán)傳送方式（傳送控制指令）；③令牌傳遞方式（傳送監(jiān)視器狀態(tài)）；④傳送周期10ms標(biāo)準(zhǔn)；⑤適用光纖QSI85/125；⑥傳送速率2.5Mbps。自我診斷傳送線：①通過多站結(jié)合進(jìn)行的單向傳送（控制發(fā)送部→控制接收部）；②固定長(zhǎng)度的循環(huán)傳送方式；③傳送周期10ms標(biāo)準(zhǔn)；④符號(hào)化基帶方式24VP-P（120Ω平衡電路）；⑤HDLC方式38.4kbps；⑥D(zhuǎn)ual-CPU方式的失效保護(hù)傳送。列車總線結(jié)構(gòu)列車總線布線示意圖中央裝置終端裝置終端裝置終端裝置終端裝置終端裝置終端裝置終端裝置終端裝置中央裝置顯示控制裝置○○○IC卡架○○信息顯示器○○○○○○○○速度傳感器SG○○解編與聯(lián)掛裝置○○LKJ2000裝置○○距離檢測(cè)傳感裝置○配電盤○○○○○○○○空調(diào)控制○○○○○○○○側(cè)面目的地顯示器○○○○○○○○車號(hào)顯示器○○○○○○○○B(yǎng)rake控制裝置○○○○○○○○牽引變流器○○○○廣播裝置○自動(dòng)播放裝置○車廂級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)車載設(shè)備與信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間的通信方式終端裝置－設(shè)備（牽引變流器/制動(dòng)控制裝置）之間的傳送：①通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接進(jìn)行的光纖2線式半雙重傳送；②輪詢·選擇方式；③傳送周期10ms標(biāo)準(zhǔn)；④適用光纖H-PCF200/230；⑤HDLC方式192kbps設(shè)備1－監(jiān)視器部之間的傳送：①點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連結(jié)的4線式雙重傳送；②輪詢?選擇方式；③20mA電流環(huán)路方式24V；④起止同步方式19.2kbps/9600bps/1200bps設(shè)備2－監(jiān)視器部之間的傳送：①通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接進(jìn)行的2線式單向傳送；②20mA電流環(huán)路方式24V；③起止同步方式9600bps設(shè)備3－監(jiān)視器部之間的傳送：①通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接進(jìn)行的2線式單向傳送；②30mA電流環(huán)路方式24V；③HDLC方式9600bps/4800bps/1200bps列車信息中央裝置中央裝置由13塊電路板組成，由左至右分別命名為MDM8-1，TRC，TRC，CPU，DIS，DIO，PS（PSB），TXC，TXC，PS（PSB），TRC，CPU，MDM8-1。中央裝置采用鋁合金箱體結(jié)構(gòu)，外形尺寸為：482.6mm（寬）×400mm（高）×345mm（深）。鋁合金箱體最上部為外部連線插座CN－M1～CN－M8（共計(jì)8個(gè)插座），中間部分安裝電路板（共計(jì)13塊電路板），下部為通風(fēng)空間。箱體后部有兩層印刷電路板，最后一層安裝外部連線插座，另一層作為各印刷電路板底板，電路板通過連接器與底板連接，使列車信息中央裝置各部件構(gòu)成一個(gè)協(xié)調(diào)的整體。列車信息中央裝置外形圖列車信息中央裝置外形圖中央裝置電路板功能MDM8-1：光信號(hào)傳輸卡。用于收發(fā)光信號(hào)，是信息控制系統(tǒng)的主要傳輸電路。TRC：信號(hào)傳輸卡。有8個(gè)傳輸通道，包含20mA電流環(huán)與HDLC同步通信電路。CPU：主處理板。是專用嵌入式計(jì)算機(jī)，用于信息的處理、計(jì)算及信息記錄。DIS：光電隔離數(shù)字信號(hào)輸入卡。用于處理24V、100V開關(guān)輸入信號(hào)。DIO：光電隔離或繼電器隔離數(shù)字信號(hào)輸出卡。用于處理24V、100V開關(guān)輸出信號(hào)。PS：電源卡。為DC/DC電源調(diào)整卡，輸入為DC100V，輸出電壓為DC24V與DC5V。輸出電流有兩種規(guī)格，其中PSB型容量較大，24V輸出2A，5V輸出8A，作為中央裝置供電電源；PSA型容量較小，24V輸出2A，5V輸出3A，作為終端裝置供電電源。TXC：控制指令發(fā)送卡?？蓪⒖刂浦噶畎l(fā)送到車輛設(shè)備。列車信息終端裝置終端裝置由10塊電路板組成，由左至右分別命名為MDM8-2，MDM9，CPU，TRC，DIS，DIO，AIN，PS（PSB），RXC，PS（PSA）。列車信息終端裝置的外部連線插座CN－M1～CN－M6（共計(jì)6個(gè)插座）。終端裝置外形圖終端裝置外形圖終端裝置電路板功能MDM8-2：光信號(hào)傳輸卡。用于收發(fā)光信號(hào)，是信息控制系統(tǒng)的主要傳輸電路。MDM9：光信號(hào)傳輸卡。用于與本車輛內(nèi)制動(dòng)控制器及牽引變流器交換信息。AIN：模擬信號(hào)輸入卡。用于采集模擬信號(hào)，模擬信號(hào)輸入范圍為0~100V。RXC：控制指令接受卡。用于接受中央裝置傳輸來的指令。TRC、CPU、DIS、DIO、PS與中央裝置相同。CRH2動(dòng)車組信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能控制指令的傳輸功能：控制傳送部經(jīng)由車輛信息傳送線向牽引變流器和制動(dòng)控制裝置等傳送從司機(jī)臺(tái)輸入的下列控制指令。另外，在監(jiān)視器部的動(dòng)作模式為檢修模式時(shí)（車上試驗(yàn)執(zhí)行模式），可根據(jù)從監(jiān)視器部接收的指令發(fā)出控制指令。診斷信息的傳輸功能：ROM診斷、RAM診斷、DI/DO診斷、AI/PI診斷、光傳送診斷、設(shè)備傳送診斷、傳送信息的診斷、LCD診斷、DSW確認(rèn)、故障數(shù)據(jù)收集功能。信息顯示功能。顯示器有三種顯示模式：一般模式：營(yíng)業(yè)運(yùn)行用的或試運(yùn)行數(shù)據(jù)收集用的動(dòng)作模式診斷模式：監(jiān)視器部安全檢查用的動(dòng)作模式檢修模式：檢修車輛用或車上試驗(yàn)用的動(dòng)作模式通常接通電源后的模式為一般模式。可通過操作中央裝置前面的模式切換開關(guān)切換到其他模式。但在以下項(xiàng)目的動(dòng)作過程中，禁止切換工作模式：正在向IC存儲(chǔ)卡寫入或讀取時(shí)；正在進(jìn)行車上試驗(yàn)時(shí)；正在清除存儲(chǔ)的記憶數(shù)據(jù)時(shí)。CRH1動(dòng)車組列車控制管理系統(tǒng)

（TCMS）

CRH1車型外貌CRH1動(dòng)車組的基本編組形式采用8輛編組.列車由3種形式的車輛組成：端部動(dòng)車(DM)、中間拖車(T)、中間動(dòng)車(M)。基本單元有兩種形式：DM-T-M、M-T。車頭：由于高速運(yùn)行時(shí)空氣阻力與速度的平方成正比，CRH1車頭外形的導(dǎo)流罩和司機(jī)室玻璃鋼罩表面部分采取了鼻形圓錐體流線型結(jié)構(gòu)，以減小空氣阻力。概況高度自動(dòng)化的牽引控制系統(tǒng)CRH1型動(dòng)車組分為3個(gè)基本單元。每個(gè)基本單元都有相對(duì)獨(dú)立的高壓系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)和輔助動(dòng)力供給系統(tǒng)，且基本相同。各單元控制設(shè)備包括列車控制設(shè)備（VCU）、牽引設(shè)備（PCU）、驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備（DCU/x）、蓄電池充電控制設(shè)備（BCC/I）和輸入輸出設(shè)備（I/O）等。牽引控制系統(tǒng)是一個(gè)基于現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式控制系統(tǒng)，牽引控制的總線型式為MVB，各列車基本單元獨(dú)立運(yùn)行，受列車主控制器的協(xié)調(diào)與監(jiān)控。牽引系統(tǒng)動(dòng)車組的編組基于“單元”，即列車基本單元（TBU,TrainBasicUnit）的概念，每一單元由兩動(dòng)一拖或一動(dòng)一拖組成。主回路主要由受電弓、高壓開關(guān)、主變壓器、網(wǎng)側(cè)變流器、電動(dòng)機(jī)變流器及三相異步牽引電動(dòng)機(jī)組成。主回路的能量轉(zhuǎn)換過程受以MITRAC（MultifunctionalVehicleBus,BombardierTCMS硬件系列產(chǎn)品的總稱）計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)的控制。列車控制管理系統(tǒng)TCMS（TrainControlandManagementSystem）是對(duì)單車和整列車組進(jìn)行功能控制的的控制系統(tǒng)，由龐巴迪運(yùn)輸公司提供。TCMS系統(tǒng)是分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以盡量縮短電纜的連接，單元可以放置在靠近其所控制或監(jiān)控的系統(tǒng)的地方。每個(gè)系統(tǒng)都自帶有安裝在其附近的、可獨(dú)立運(yùn)行的、完備的電腦控制裝置，即控制的執(zhí)行是分分散進(jìn)行；司乘人員通過TCMS給這些控制裝置發(fā)送命令、接收其狀態(tài)和故障信息，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。TCMS采用動(dòng)態(tài)設(shè)置，以支持多個(gè)列車單元重聯(lián)時(shí)的連掛和分解；全車需要控制的裝置都在TCMS的監(jiān)控之下。動(dòng)車組第一節(jié)內(nèi)的VCU處理整列車的全部控制和監(jiān)測(cè)功能。列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)通過貫穿列車的總線來傳送控制、監(jiān)測(cè)及故障診斷等信息，可控制并監(jiān)控所有列車和車輛的相關(guān)功能。控制系統(tǒng)重要部分采取冗余設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具有冗余性，排除了單一故障影響系統(tǒng)功能的可能性。TCMS概況TCMS系統(tǒng)接口列車控制系統(tǒng)總圖車輛網(wǎng)

(MVB)動(dòng)態(tài)配置診斷系統(tǒng)

(TDS)車載計(jì)算機(jī)(VCU)診斷系統(tǒng)

(TDS)網(wǎng)關(guān)輸入/輸出單元驅(qū)動(dòng)控制單元

(DCU)車輛網(wǎng)

(MVB)動(dòng)態(tài)配置輸入/輸出單元車載計(jì)算機(jī)(VCU)驅(qū)動(dòng)控制單元

(DCU)列車網(wǎng)

(WTB)靜態(tài)配置網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)連接框圖TCMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總圖AnEthernetisinstalledontheunittobeusedforBTcommissioningpurposes.Thebasicarchitectureofa3-carReginahavebeenusedasthebaseforthe8-carCHEtrainACCUintheTb-carcommunicatesviaGSMtoagroundstationAspecificCCUisusedoneachMVBforTrainDiagnosticcontrolandcommunicationtotheHMIviaEthernetandfinallythePropulsioncontrolismovedfromTCMStoaseparateMVBperM-carAndtheMVBsareextendedsothatonesegmentcontrolsaMc,TandaM-car.Redundancyfortheessentialcabcontrolsandforlinevoltagefunctionalityisavailablefromtheend-cabMVB-segmenttotheotherend-cabMVB-segment

CCUsintheTbandMc-carsareusedfortheserialcommunicationwithPIS,GPS,FiredetectionandATP.TCCCU

GW…TCCCU

GW…TCCCU

GW…………

I/O……HMITDSCCUHMITDS

CCUMc2 Tp2 M2 Tb

M3

M1

Tp1Mc1 HMITDSCCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCUATPCCUATPATPCCUATPAXS

CCUCOMCCCUPIS

GPSFiredet.I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/O=WTB=MVB=Ethernet三個(gè)MVB區(qū)段：Mc1-Tp1-M1，M3-Tb和Mc2-Tp2-M2以及各個(gè)MVB-段現(xiàn)場(chǎng)控制和監(jiān)督2－3個(gè)車廂系統(tǒng)。這2－3個(gè)車廂單元也看作是列車基本單元。當(dāng)?shù)亓熊嚮A(chǔ)單元上的主要TCMS裝置是處理大多數(shù)控制和監(jiān)控功能的列車控制CCU（TCCCU）。列車MVB區(qū)段之間以及列車間的所有通信通過網(wǎng)關(guān)硬件（GW）和列車布線總線（WTB）進(jìn)行。為了使通信能夠以有效的方式進(jìn)行，TCMS內(nèi)采用現(xiàn)場(chǎng)－主機(jī)概念。TCMS系統(tǒng)是分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，中央單元是列車控制CCU。需要的所有I/O通過MVB連接，由TCCCU控制。MVB由TDSCCU管理。列車基本單元之間的通信由TCCCU通過網(wǎng)關(guān)單元(GW)進(jìn)行。本身備用的通信在列車布線總線（WTB）上，由位于激活的駕駛室內(nèi)，即駕駛員所在地的GW管理。TCMS的體系結(jié)構(gòu)TCMS基本單元一（1）列車控制中央控制單元TCCCU（TrainControl）：TCMS系統(tǒng)中的主要軟件，幾乎所有其他系統(tǒng)的監(jiān)督和控制（例如HVAC、制動(dòng)、門、燈）都由TCCCU控制。TCCCU應(yīng)用軟件在車輛控制單元VCU-Lite（硬件平臺(tái)，MITRAChardwareusedasplatformfortheTCCCU,TDSCCU,ATPCCUandthePCU）硬件裝置中運(yùn)行，位于Mc1、Mc2和Tb車廂內(nèi)。（2）列車診斷系統(tǒng)中央控制單元TDSCCU（TrainDiagnosticSystem）：是為了在列車上存儲(chǔ)診斷數(shù)據(jù)和與智能顯示單元進(jìn)行通信而設(shè)計(jì)的。TDSCCU應(yīng)用軟件在VCU-Lite硬件裝置中運(yùn)行，位于Mc1、Mc2和Tb車廂內(nèi)。TDSCCU也用作MVB的主管理器。（3）自動(dòng)列車保護(hù)中央控制單元ATPCCU（AutomaticTrainProtection)：用于與ATP子系統(tǒng)的串行通信（RS-485）。ATPCCU也用作末端MVB-段中MVB的備用管理器。ATPCCU應(yīng)用軟件在VCU-Lite硬件裝置中運(yùn)行，位于Mc1和Mc2車廂內(nèi)。（4）通訊控制器COMC（CommunicationControlUnit）：用于串行通信的控制器，位于Tb-車廂。COMC也用作中間MVB-段中MVB的備用管理器。TCMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總圖AnEthernetisinstalledontheunittobeusedforBTcommissioningpurposes.Thebasicarchitectureofa3-carReginahavebeenusedasthebaseforthe8-carCHEtrainACCUintheTb-carcommunicatesviaGSMtoagroundstationAspecificCCUisusedoneachMVBforTrainDiagnosticcontrolandcommunicationtotheHMIviaEthernetandfinallythePropulsioncontrolismovedfromTCMStoaseparateMVBperM-carAndtheMVBsareextendedsothatonesegmentcontrolsaMc,TandaM-car.Redundancyfortheessentialcabcontrolsandforlinevoltagefunctionalityisavailablefromtheend-cabMVB-segmenttotheotherend-cabMVB-segment

CCUsintheTbandMc-carsareusedfortheserialcommunicationwithPIS,GPS,FiredetectionandATP.TCCCU

GW…TCCCU

GW…TCCCU

GW…………

I/O……HMITDSCCUHMITDS

CCUMc2 Tp2 M2 Tb

M3

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Tp1Mc1 HMITDSCCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCUATPCCUATPATPCCUATPAXS

CCUCOMCCCUPIS

GPSFiredet.I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/O=WTB=MVB=EthernetTCMS基本單元二（5）遠(yuǎn)程訪問控制器AXSCCU（RemoteAccess）：用作列車與地面站之間的無線通信（GSM）。AXSCCU應(yīng)用軟件在MITRACAXS硬件中運(yùn)行，位于Tb-車廂中。（6）智能顯示單元IDU（IntelligentDisplayUnit）：是TDS的一部分，顯示列車中出現(xiàn)的故障/事件。位于Mc1,Mc2和Tb-車廂。（7）網(wǎng)關(guān)GW（Gateway）：是處理MVB-段間通信的網(wǎng)關(guān)單元，并管理WTB。位于Mc1,Mc2和Tb-車廂。（8）DX（DigitalInput/OutputUnit），數(shù)字輸入/輸出單元。（9）AX（AnalogInput/OutputUnit），模擬輸入/輸出單元。（10）BC（BusCoupler），母線連接器，復(fù)制MVB段之間的信號(hào)。（11）WTB，絞線式列車總線，用于與其他車組或列車進(jìn)行通信。（12）MVB，多功能車輛總線，用于一個(gè)車廂內(nèi)的通信。TCCCU管理/監(jiān)控的系統(tǒng)列車基本單元內(nèi)直接由列車控制中央控制單元（TCCCU）管理的系統(tǒng)包括列車診斷系統(tǒng)、自動(dòng)車鉤、內(nèi)部、駕駛臺(tái)、高壓、輔助電氣、前面板、廁所、餐車、輪椅升降機(jī)、后視鏡、軸溫探測(cè)器、內(nèi)車門、司機(jī)安全裝置、壓縮氣和電池。下列外部系統(tǒng)受監(jiān)控：（1）PCU，牽引控制單元；（2）BCC/I，電池變流器控制單元；（3）BCU，制動(dòng)控制單元；（4）DCU，外門控制單元；（5）HVAC，環(huán)境溫度控制單元；（6）PIS,乘客信息系統(tǒng)；（7）煙火探測(cè)單元；（8）GSM接收器；（9）ATP，自動(dòng)列車保護(hù)。通過串行通道監(jiān)控PIS、煙火探測(cè)、ATP和GSM接收器，所有其他聯(lián)接到MVB。列車中有四種不同類型的通信頻道（1）絞線式列車總線（WTB）在車組的基本單元之間傳輸數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步與其他車組傳輸數(shù)據(jù)。該通信由列車中作為列車主機(jī)的網(wǎng)關(guān)單元(GW)管理。（2）多功能車輛總線（MVB）在列車基本單元之間傳輸數(shù)據(jù)，如果有第二主站，也傳輸車組中其他列車基本單元之間的數(shù)據(jù)。該通信由各個(gè)基本列車單元中的TDSCCU單元現(xiàn)場(chǎng)管理。（3）以太網(wǎng)通信傳輸IDU和TDSCCU之間的數(shù)據(jù)，作為將信息傳遞給MVB的橋梁。（4）四個(gè)串行鏈接，一個(gè)（RS485）在通信控制器(COMC)和PIS系統(tǒng)之間，一個(gè)(RS485)在通訊控制器(COMC)和煙火探測(cè)單元之間，一個(gè)(RS232)在通信控制器(COMC)和GSM接收器之間，一個(gè)（RS485）在ATPCCU和ATP系統(tǒng)之間。TCMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總圖AnEthernetisinstalledontheunittobeusedforBTcommissioningpurposes.Thebasicarchitectureofa3-carReginahavebeenusedasthebaseforthe8-carCHEtrainACCUintheTb-carcommunicatesviaGSMtoagroundstationAspecificCCUisusedoneachMVBforTrainDiagnosticcontrolandcommunicationtotheHMIviaEthernetandfinallythePropulsioncontrolismovedfromTCMStoaseparateMVBperM-carAndtheMVBsareextendedsothatonesegmentcontrolsaMc,TandaM-car.Redundancyfortheessentialcabcontrolsandforlinevoltagefunctionalityisavailablefromtheend-cabMVB-segmenttotheotherend-cabMVB-segment

CCUsintheTbandMc-carsareusedfortheserialcommunicationwithPIS,GPS,FiredetectionandATP.TCCCU

GW…TCCCU

GW…TCCCU

GW…………

I/O……HMITDSCCUHMITDS

CCUMc2 Tp2 M2 Tb

M3

M1

Tp1Mc1 HMITDSCCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCULCMMCMACMPCUATPCCUATPATPCCUATPAXS

CCUCOMCCCUPIS

GPSFiredet.I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/O=WTB=MVB=EthernetCRH5列車控制管理系統(tǒng)

（TCMS）

概述列車控制管理系統(tǒng)TCMS(TrainControlandMonitoringSystem)是一個(gè)安裝在列車上的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)整列車各部分信息的采集與傳遞，對(duì)整列車進(jìn)行控制、監(jiān)測(cè)、故障診斷以及為旅客提供信息服務(wù)。CRH5型動(dòng)車組列車控制與監(jiān)控系統(tǒng)采用符合IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)的TCN（TrainCommunicationNetwork）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。主要包括列車總線（WTB）和車輛總線（MVB和CAN）。該系統(tǒng)通過貫穿全列的列車總線來傳送控制、監(jiān)測(cè)及故障診斷等信息，可以記錄、存儲(chǔ)車內(nèi)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，以便于進(jìn)行故障診斷與處理。該系統(tǒng)是一套分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)重要部件采取冗余設(shè)計(jì)，排除了單一故障影響系統(tǒng)功能的可能性。同時(shí)列車控制與監(jiān)控系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，且控制功能完善。CRH5動(dòng)車組的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)由網(wǎng)關(guān)GW、微處理器單元MPU、遠(yuǎn)程輸入輸出模塊RIOM、中繼器REP、TS/TD/LT監(jiān)視器等硬件構(gòu)成。網(wǎng)關(guān)GW

功能：網(wǎng)關(guān)除了執(zhí)行UIC映射外，還執(zhí)行數(shù)據(jù)路由與轉(zhuǎn)換等功能，如：過程數(shù)據(jù)重組（PDM），E報(bào)文路由。網(wǎng)關(guān)一般不執(zhí)行復(fù)雜的運(yùn)算、采集與控制，因此網(wǎng)關(guān)可以看作是專門的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置。在列車編組發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)重新配置WTB總線上的節(jié)點(diǎn)，在MC1車和MC2車的QRK柜中分別安裝有一組冗余的WTB/MVB網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)GW的組成DIO模塊網(wǎng)關(guān)由1個(gè)電源模塊(GW-PWR/E)、2個(gè)冗余的CPU模塊(GW-CPU/A)和1個(gè)DIO模塊(GW-DIO/A)組成。其中，電源模塊負(fù)責(zé)為網(wǎng)關(guān)內(nèi)部的所有電路板供電；CPU模塊用于處理在WTB和MVB總線上交換的數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行列車總線的配置和初始化；DIO模塊是數(shù)字量輸入輸出模塊。電源模塊CPU模塊主處理單元MPU功能：主處理單元MPU是車輛總線MVB的控制單元，用于動(dòng)車組的控制和通信。所有連接到列車通信網(wǎng)絡(luò)的智能和非智能單元都通過車輛總線MVB、列車總線WTB與MPU取得通信。類型：CRH5型動(dòng)車組應(yīng)用兩種微處理器單元，即：MPULT和MPULC。MPULT用于牽引和信號(hào)子系統(tǒng)的控制、診斷和監(jiān)視。MPULC應(yīng)用于空調(diào)、塞拉門等其他輔助系統(tǒng)的控制、診斷和監(jiān)視。安裝位置：每個(gè)帶司機(jī)室的動(dòng)車的QRK柜門板上安裝有一對(duì)冗余的MPULT1和MPULT2，在QRK柜內(nèi)部安裝有一對(duì)冗余的MPULC1和MPULC2。主處理單元MPU的組成主處理單元MPU的組成遠(yuǎn)程輸入