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1、动车组通信网络技术动车组通信网络技术国外列车通信网络技术发展概况国外列车通信网络技术发展概况我国列车通信网络应用我国列车通信网络应用TCNTCN在我国高速动车组上的应用在我国高速动车组上的应用第7组测控二班）1国外列车通信网络技术发展概况TCNLonwarksWorldFIP2TCN在我国高速动车组上的应用在我国高速动车组上的应用1.CRHI1.CRHI的列车通信网络的列车通信网络2.2.列车级网络设备及配置列车级网络设备及配置3.3.车辆级网络设备及配置车辆级网络设备及配置3国外列车通信网络技术发展概况国外列车通信网络技术发展概况TCN1996年6月，经过长达11年的工作，IEC在ABB公司
2、的MICAS的基础上，以及西门子公司和意大利的CD450等运行经验的基础上制订的列车通信网络（TCN）标准TCN（列车通信网络)由多功能车辆总线（MVB）和绞线式(WTB)组成。其通用的拓扑结构如图所示4列车总线列车总线WTBWTB主要用主要用车辆总线车辆总线MVBMVB主主于车辆之间的重联通于车辆之间的重联通要用于车辆内控要用于车辆内控信信制设备的互联制设备的互联目前目前TCNTCN在国际上得到了广泛应用，近年来，在国际上得到了广泛应用，近年来，TCNTCN网络技术在欧盟范围内还得到了网络技术在欧盟范围内还得到了一些控制部件供应商的开发支持，芬兰，意大利，捷克，瑞士的公司都开发出了相一些控制
3、部件供应商的开发支持，芬兰，意大利，捷克，瑞士的公司都开发出了相应的网关产品应的网关产品5国外列车通信网络技术发展概况国外列车通信网络技术发展概况LonWorksLonWorksLonWorks是美国公司1991年推出的全开放智能分布式测控网络技术，采用LonTalk协议，其被封装在称之为Neuron的神经元芯片中。Lon支持总线型，星型和环形等多种拓扑结构，网络结构可以是主从，对等或客户/服务式，传输介质可以是双绞线，同轴电缆，电力线，无线电和光纤等。6 1997年年5月，美国铁路协会月，美国铁路协会ARR将将LON作为其作为其列车内部通信规范。列车内部通信规范。 1999年年8月，月，IE
4、EE将将LON作为其制定的列车通信作为其制定的列车通信协议标准。协议标准。 新泽西的新泽西的”彗星彗星”号列车，由采用号列车，由采用TCN得得ADtranz机车和采用机车和采用LonWorks的的ALSTOM客车客车组成组成。 2002年年7月，我国铁道部制定了列车通信网络标月，我国铁道部制定了列车通信网络标准：准：TB/T3035-2002,其也将其也将LonWorks网络作为网络作为列车通信网络的一部分，并开始正式在我国机车列车通信网络的一部分，并开始正式在我国机车车辆上进行应用车辆上进行应用目前目前，LonWorks网络在北美洲及亚洲一些国家应用网络在北美洲及亚洲一些国家应用较多，如纽约
5、地铁车辆，较多，如纽约地铁车辆，“美洲飞人美洲飞人”高速列车，高速列车，重载列车的重载列车的ECP电空制动系统，日本的单轨车辆电空制动系统，日本的单轨车辆78国外列车通信网络技术发展概况国外列车通信网络技术发展概况WorldFIPWorldFIPFIPFIP最初为法国标准，后经最初为法国标准，后经WorldFIPWorldFIP用户组织推荐，于用户组织推荐，于19991999年被采纳为现场总线国际标准，后来成为年被采纳为现场总线国际标准，后来成为WorldFIP,WorldFIP,现在现在WorldFIPWorldFIP是欧洲现场总线标准是欧洲现场总线标准EN50170-3EN50170-3和
6、国际标准和国际标准IEC61158-type7IEC61158-type7。WorldFIPWorldFIP采用了三层结构：物理层，数据链路层和应用层。采用了三层结构：物理层，数据链路层和应用层。法国的法国的ALSTOMALSTOM公司将公司将WorldFIPWorldFIP作为标准通信协议应用于其作为标准通信协议应用于其开发的开发的AGATEAGATE列车控制系统，成功应用于列车控制系统，成功应用于TGVTGV高速列车，城高速列车，城市轨道交通等领域，并且在市轨道交通等领域，并且在20072007年年4 4月创造了月创造了574.8km/h574.8km/h的的世界最高运行记录。我国上海轻轨
7、明珠线上的轻轨车辆也世界最高运行记录。我国上海轻轨明珠线上的轻轨车辆也使用了使用了WorldFIPWorldFIP技术。技术。910我国列车通信网络应用我国列车通信网络应用我国对列车通信网络的应用始于机车微型控制系统的应用，我国铁路列车的微机控制系统是从机车的牵引控制开始的。在引进的6k，8k微机控制机车和与美国GE公司合作研制的内燃机车微机控制系统的基础上。开发研制了两种用于牵引控制的微机系统：一种是国产化的MICAS-S微机系统，用于SS4B和SS8等电力机车；另一种是基于美国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。11国内各铁路工厂为
8、满足新型机车车辆，动车组，以及城市国内各铁路工厂为满足新型机车车辆，动车组，以及城市轨道交通车辆的需要，纷纷采用了各种类型的计算机通信轨道交通车辆的需要，纷纷采用了各种类型的计算机通信网络，从简单的网络，从简单的RS485RS485高速总线到符合高速总线到符合TCNTCN标准的德国标准的德国ADtranzADtranz公司的公司的WTBWTB系列和系列和MVBMVB系统都有成功应用。即使在系统都有成功应用。即使在20022002年颁布了列车通信网络标准之后，中国铁路招标采购年颁布了列车通信网络标准之后，中国铁路招标采购的的200m/h200m/h以上速度等级的电动车组，以上速度等级的电动车组，
9、120km/h120km/h重载货运电重载货运电力机车所采用的列车通信网络包括了力机车所采用的列车通信网络包括了TCNTCN网络，网络，WorldFIPWorldFIP网络以及网络以及TIMNTIMN网络等技术。网络等技术。下表是我国近几年来所开发的新型机车车辆使用列车通信下表是我国近几年来所开发的新型机车车辆使用列车通信网络情况网络情况1213TCN在我国高速动车组上的应用在我国高速动车组上的应用1.CRHICRHI的列车通信网络的列车通信网络CRH1CRH1的列车通信网络采用的是的列车通信网络采用的是BOMBARDIERBOMBARDIER公司的公司的MITRACMITRAC。CRH1CR
10、H1为为5M3T5M3T编组形式。根据对编组形式。根据对CRH1CRH1的列车的列车基本单元基本单元TBUTBU划分，整个列车控制管理系统在网络划分，整个列车控制管理系统在网络通信上也分成三段通信上也分成三段MVBMVB总线：总线：TBU1TBU1段，段，TBU2TBU2段，段，TBU3TBU3段。段。14对于TBU1和TBU2，MVB区段控制和监控范围为两动一拖；TBU3为一动一拖。在区段内部，TCCCU为控制和监控功能的核心。由TCCCU控制和监视所有模块。综合起来就是一些对TCCCU输入或从TCCCU输出模块，由于这些模块本身具有完整的控制作用，即具有智能，所以可以看作是智能I/O。这些
11、智能I/O由TCCCU来激活，关闭。15图中用椭圆围起来的部分是装在Mc车和Tb车上用于与ATP，PIS，GPS，烟火探测等功能部件进行串行通信的接口部件。16MVB区段并不是完全独立的，基本的司机操作控制功能，高压（网侧）控制功能在列车两端的Mc车之间互为冗余，该功能是通过列车内部贯穿整车的冗余MVB总线来实现，如图中的虚线部分。当处于工作状态下的司机室发生故障时，列车不会停止下来，司机的操作通过冗余总线由另一个司机室的控制设备自动接管，此时，司机可以在屏幕上看到故障情况，但不影响列车运行。17挂在Tb车MVB总线上的远程模块AXSCCU（图中用圆圈围起来的部分）可通过GSM建立与地面之间的
12、通信通道，贯穿整车的以太网（图中最外围的双点划线）为乘务员提供列车维护，服务等方面的通信与接口。18值得注意的是在本地的MVB中还有一个功能独立的重要系统，就是牵引控制系统，这个系统又自成一个独立的牵引MVB总线，对其下的单元按分布式总线控制的方式实施控制与监视，如图中用椭圆线围绕的五个部分。（概括的表达了CRH1通信网络的拓扑结构）1920TCN在我国高速动车组上的应用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1.0Mbit/s的总线网络，即WTB网络。（1）中央控制单元（CCU）硬件：a：VCU-Lite的供电b：M
13、VB连接与终结c：设备地址与MOBAD。21d：MVB服务端口e：专用RS485串口f：RS232端口g：以太网h：发光二极管指示i：系统复位软件：TCCCU的应用软件在Mc1，Mc2和Tb车的VCU-Lite硬件中执行，是TCMS的主软件，也是TCMS的核心，其他系统都受该软件的控制和监视。22（2）网关硬件：列车组的网络设备就是网关GW，CRH1的计算机通信与控制系统的硬件基本上以MITRAC计算机为骨架，GW就是MITRAC产品。网关软件：WTB网关应用软件的作用是建立起不同物理层上采用不同通信协议的MVB和WTB总线之间互联，网关可操纵，分析及过滤两种总线间的数据传输。注：网关的主要功
14、能由标准得软件和固件来实现。CRH1的网关应用软件与通过WTB的不同数据报文数量有关，当列车编组改变或强主机和弱主机功能切换时，在WTB上识别和配置节点的功能也由网关实现。2324TCN在我国高速动车组上的应用在我国高速动车组上的应用3.3.车辆级网络设备及配置车辆级网络设备及配置（1 1）中央控制单元：车辆级网络设备的中央控制单元的硬件与列车）中央控制单元：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，也在通用处理器级网络的情况一样，也在通用处理器VCU-LiteVCU-Lite上运行不同的软件。上运行不同的软件。（2 2）司机显示单元）司机显示单元IDUIDU概述概述IDUID
15、U应用软件应用软件列车诊断系统中央控制单元应用软件列车诊断系统中央控制单元应用软件（3 3）牵引控制单元）牵引控制单元（4 4）制动控制单元：）制动控制单元：CRH1CRH1的制动是一种电空制动方案，包括电空制动微的制动是一种电空制动方案，包括电空制动微机系统，动车车轮上的制动盘，拖车车轴上的制动盘以及制动机卡钳装机系统，动车车轮上的制动盘，拖车车轴上的制动盘以及制动机卡钳装置，由中央制动控制模块进行自动控制。置，由中央制动控制模块进行自动控制。（5 5）辅助控制单元：）辅助控制单元：CRH1CRH1的辅助系统包括辅助电源系统和辅助用电设备。的辅助系统包括辅助电源系统和辅助用电设备。辅助用电设
16、备包括辅助用电设备包括HVACHVAC系统，空压机，风机，电池充电模块及车辆控制，系统，空压机，风机，电池充电模块及车辆控制，照明等装置。辅助电源系统是一个连接在各车厢之间的电源供配电系统，照明等装置。辅助电源系统是一个连接在各车厢之间的电源供配电系统，提供三相四线制提供三相四线制50HZ50HZ。400V400V交流电源和交流电源和110V110V直流电源，供列车辅助交流直流电源，供列车辅助交流和直流设备使用。和直流设备使用。2526（6）充电机：充电机在CRH1中就是蓄电池充电模块BCM，是一个静止的变流装置，其作用是将三相交流电压转变为直流电压，用来向蓄电池充电，并为直流母线提供电能，为
17、其他直流负载供电。2728（7）门控单元：CRH1的门控单元DCU指的是对外门进行控制的装置。外门（侧门）是乘务人员和乘客上下车的通道。29（8）空调控制单元：HVAC是挂在MVB总线上的部件。每个车有一台分体式的HAVC客室空调和一个控制器FPC24，每一个FPC24有一个MVB接口连接到本地MVB总线，受TCCCU的控制。由于一个列车基本单元TBU有23个车，因此就有23个HVAC及其控制器FPC24由TCCCU控制，所以每一个客室空调控制器就有一个地址码，地址码由FPC24的DIP开关设置。（9）其他网络接口设备：AXS远程访问单元用于列车上的TCMS和地面站点之间无线通信。COMC通信
18、控制器，实现MVB与RS-485，RS-232总线之间的通信切换DX4.AX5.BC:放大MVB信号30总结列车通信网络是面向控制的一种连接车载设备的数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技术、设备故障诊断技术，网络通信技术紧密结合起来。随着微电子技术和分布式现场总线技术的发起来。随着微电子技术和分布式现场总线技术的发展，越来越多的列车采用了列车通信网络，利用网展，越来越多的列车采用了列车通信网络，利用网络实现了对车载设备的集散式监视、控制和管理，络实现了对车载设备的集散式监视、控制和管理，逐步实现了列车控制系统的智能化、网络化与信息逐步实现了列车控制系统的智能化、网络化与信息化。做为从事动车组运用检修的技术人员只有不断化。做为从事动车组运用检修的技术人员只有不断的加强对于先进技术的学习，并尽快的掌握诸如列的加强对于先进技术的学习，并尽快的掌握诸如列车通信网络等一些关键核心技术，才能不辱使命和车通信网络等一些关键核心技术，才能不辱使命和责任的要求。责任的要求。 31谢谢观赏end32
