2014届毕业设计任务书
列车网络控制系统分析及故障排除
专业系轨道交通系
班级城轨车辆 111班
学生姓名赵蒙
指导老师陶艳
完成日期
2014届毕业设计任务书
一、课题名称：
城轨车辆电力牵引交流传动控制系统的分析及故障排除
二、指导老师：
陶燕
三、设计内容与要求：
1、课题概述:
随着电力电子技术的发展，电力牵引交流传动系统逐步替代了早期的直流牵引传动系统，在轨道交通领域得到了广泛应用，成为铁路实现高速和重载运输的唯一选择和主要发展方向。而交流传动控制系统是交传机车和电动车组的核心部件，是列车运行的神经中枢系统。分析该系统的工作原理，掌握常见故障的处理方法有着非常重要的现实意义。
本课题主要分析电力牵引交流传动控制系统的组成结构及各组成部件的主要功能原理，以及常见的交流传动控制技术；分析系统常见的故障现象及应急处理方法。
2、设计内容与要求：
（1）设计内容
本课题下设3个子课题：
①CRH动车组交流传动控制系统的分析及故障排除
②HXD交传机车传动控制系统的分析及故障排除
③城轨车辆交流传动控制系统的分析及故障排除
每个子课题设计的主要内容可包括：
a.电力牵引交流传动控制系统的发展历史及现状分析
b.电力牵引交流传动控制系统的组成结构分析
c.电力牵引交流传动控制系统主要组成部件功能和原理分析
d.各种交流传动控制技术的对比和分析
e.电力牵引交流传动控制系统的常见故障排除
f.结论
（2）要求
a.通过检索文献或其他方式，深入了解设计内容所需要的各种信息；
b.能够灵活运用《电力电子技术》、《交流调速技术》、《CRH动车组》《HXD型电力机车》等基础和专业课程的知识来分析电力机车交流传动控制系统。
c.要求学生有一定的电力电子，轨道交通专业基础。
四、设计参考书
1、《现代变流技术与电气传动》
2、《电力牵引交流传动与控制》
3、《CRH2动车组》、《CRH3动车组》
4、《HXD1型电力机车》
5、《HXD2型电力机车》
6、《HXD3型电力机车》
五、设计说明书内容
1、封面
2、目录
3、内容摘要(200-400字左右，中英文)
4、引言
5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说明及特
点）
6、结束语
7、附录(参考文献、图纸、材料清单等)
六、设计进程安排
第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。
第2-3周：设计要求说明及课题内容辅导。
第4－7周：进行毕业设计，完成初稿。
第7-10周：第一次检查，了解设计完成情况。
第11周：第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。
第12周：毕业答辩与综合成绩评定。
七、毕业设计答辩及论文要求
1、毕业设计答辩要求
（1）答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要
资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。
（2）学生答辩时，自述部分内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。
（3）答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。
2、毕业设计论文要求
文字要求：说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。
3、图纸要求：
按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。
4、曲线图表要求：
所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。
摘要
随着列车运行速度的提高,列车网络控制系统具有越来越重要的意义。同时,列车网络控制系统是城轨车辆关键技术之一,因此建立可靠安全的车载通信网络是十分必要的。论文首先分析了列车网络控制系统的体系结构,功能模块及车载通信网络的拓扑结构、传输信息等。接着介绍了IEC-61375标准,即列车通信网络(TCN)标准是IEC联合UIC经过十年的工作采用了一个用于规范车载设备数据通信的标准。介绍了TCN网络的基本结构、实时协议、数据传输及介质访问方式。并详细讨论了WTB和MVB总线的物理层、报文、介质访问及链路层控制。其次分析比较了CRH型动车组通信网络,并总结出了各自的优
势。最后介绍了地铁网络可能出现的故障，并加以分析。
关键词：CRH型动车组通信网络控制系统故障排除
ABSTRACT
With the development of power electronic technology, electric traction drive system gradually took the place of early DC traction drive system, in the city rail transportation has been applied extensively, become the orbit traffic to achieve high speed and heavy haul transportation only option and the main direction of development. The AC drive control system of city rail electric traction drive control is a core component of the system, is the city rail train in the central nervous system. Through the analysis of urban rail vehicle traction control system structure and principle, to grasp the common breakdown processing method has a very important practical significance.
The main topic of city railway vehicle AC drive control system in electric traction components and each component is the main function principle, train network control system is introduced as well as the common AC drive control technology, analyzes the common faults and emergency treatment method. And look forward to direction of AC drive technology of China's urban rail vehicle equipment manufacturing industry development prospect.
Key words:Urban rail vehicle Electric traction AC drive Control system Troubleshooting
目录
2014届毕业设计任务书 ..................................
目录.........................................................
第１章列车网络控制系统的发展历史及现状分析....................
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TCN列车网络的现状
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第二章几种典型的列车网络控制系统介绍..........................
SIBAS系统................................................
MITRAC.系统...............................................
AGATE系统................................................
第三章常见的列车网络通信标准..................................
现场总线..................................................
TCN列车通信网络..........................................
工业以太网................................................
第4章CRH型动车组网络控制系统结构.............................
CRH1动车组网络控制系统...................................
CRH2动车组网络控制系统...................................
CRH3动车组网络控制系统...................................
CRH5动车组网络控制系统...................................
CRH型动车组网络控制系统对比.............................. 第5章列车网络控制系统常见故障................................
动车组网络控制系统的冗余设计..............................
故障对策..................................................
技术诊断..................................................
运行性能安全监测系统...................................... 第6章结论.................................................... 心得体会....................................................... 参考文献.......................................................
第１章列车网络控制系统的发展历史及现状分析
列车网络控制系统的概念
网络控制系统又被称为基于网络的控制系统，它是一种完全网络化、分布化的控制系统，是通过网络构成闭环的反馈控制系统
狭义的网络控制系统是以网络为基础，实现传感器、控制器和执行器等系统各部件之间的信息交换，从而实现资源共享、远程检测与控制。例如，基于现场总线技术的网络控制系统可以看成一种狭义的网络控制系统。广义的网络控制系统不但包括狭义的网络控制系统在内，还包括通过Interner、企业信息网络以及企业内部网络，实现对工厂车间、生产线以及工程现场设备的远程控制、信息传输、信息管理以及信息分析等。
列车网络控制系统的产生和发展
早期的网络控制系统中，控制装置是安装在被控装置附近的，而且每个控制回路都有一个单独的控制器。这些控制装置就地测量出过程变量的数值，并把它与定值相比较从而得到偏差值，然后按照一定的控制规律产生控制信号，通过执行机构去控制生产过程。运行人员分散在全厂的各处，分别管理着自己所负责的那一部分生产过程。
随着生产规模的扩大，运行人员需要综合掌握多点的运行参数与信息，需要同时按多点的信息实行操作控制。于是，出现了气动、电动系列的单元组合式仪表，出现了集中控制室。生产现场各处的参数通过统一的模拟信号，如的气压信号，0-10mA、4-20mA的直流电流信号，1-5V直流电压信号等，送往集中控制室，在控制盘上连接。运行人员可以坐在控制室纵观生产过程各处的状况，获得整个生产过程中的相关信息。这是一种集中式的模拟控制系统。
集中控制系统能够及时、有效地进行各个部分之间的协调控制，有利于生产过程的安全运行。然而，随之而来的问题就是信息的远距离传输。要想在集中控制室内实现对整个生产过程的控制，就必须把反映过程的变量的信号传送到集中控制室，同时还要把控制变量传送到现场的执行机构，因而变送器、控制器和执行器是分离的，变送器和执行器安装在现场，控制器安装在集中控制室。而且，由于模拟信号的传递需要一对一的物理连接，信号变化缓慢，提高计算速度与精准度的开销、难度都很大，信号传输的抗干扰能力也较差。于是，人们开始寻求用数字信号取代模拟信号，用数字控制器取代模拟仪盘表，用数字控制取代模拟控制。
20世纪50年代末，计算机开始进入过程控制领域。最初它只是用于生产过程的安全监视和操作指导，后来用于实现监督控制，这时计算机还没有直接用来控制生产过程。
到了20世纪60年代初期，计算机开始用于生产过程的直接数字控制。但由于当时的计算机造价很高，所以常常用一台计算机控制全厂所有的生产过程。这样，就造成了整个系统控制任务的集中。由于受到当时硬件水平的限制，计算机的可靠性比较低，一旦计算机发生故障，全厂的生产就陷于瘫痪，因此，这种大规模集中式的直接数字控制系统基于上宣告失败。但人们从中认识到，直接数字控制系统的确有许多模拟控制系统无法比拟的优点，只要解决了系统的可靠性问题，计算机用于闭环控制还是有希望的。
20世纪60年代中期，控制系统工程师分析了集中控制失败的原因，提出了集散控制系统的概念。他们设想像模拟控制系统那样，把控制功能分散在不同的计算机中完成，并且采用控制功能，并且又比集中过程控制计算机更安全可靠。只是一种分散型多微处理机综合过程控制系统，又称分散型综合控制系统，又俗称集散控制系统，简称DCS，属于典型的网络控制系统。
然而，DCS也有其明显的缺点。首先，它的结构是多级主从关系，现场设备之间互相通信必须经过主机，使得主机负荷重、效率低，且主机一旦发生故障，整个系统就会崩溃；其次，使得大量的模拟信号，很多现场仪表仍然使用传统的4-20mA电流模拟信号，传输可靠性差，难以数字化处理；第三，各系统设计厂家制定独立的DCS标准，通信协议不开放，极大地制约了系统的集成与应用，不利于相关企的发展。因此DCS从这个角度而言实质是一种封闭专用的、不具有互可操作性分布式控制系统，且DCS造价也昂贵。在这种情况下，用户对网络控制系统提出了开放性和降低成本的迫切要求。
为了顺眼以上潮流，客服DCS的技术瓶颈，进一步满足工业现场的需要，现场总线控制系统（Field Control System，FCS）应运而生。FCS用现场总线这一开放的、具有可互操作的网络将现场各控制器以及仪表设备互联，构成现场总线控制系统，同时将控制功能能够彻底下到现场，降低了安装成本和维护费用。因此，FCS实质上是一种开放的、具有可互操作性的、彻底分散的分布式控制系统。
现场总线控制系统作为新一代控制系统，一方面突破了DCS系统采用专用通信网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到了现场。与传统的控制系统相比，它具有体系
结构开放、系统集成灵活方便、硬件智能化、传输数字化、控制计算高品质化的特点
但是FCS也有许多瓶颈问题。首先，现有的现场总线标准种类过多，且各有各的优势和适用范围，用户如何取舍是比较棘手的问题；其次，控制系统中如果有多种现场总线同时存在，而用户又希望将工业控制系统与企业信息网络实现无缝集成，真正实现企业级管控一体化，系统功能组态会变得相当复杂；第二，FCS 在本质安全、系统可靠性、数据传输度等方面存在一些技术瓶颈或不符合现代企业对信息的要求。
而工业以太网（Ethernet）具有传输速度高、低耗、易于安装、兼容性好、软硬件产品丰富和技术成熟等方面的优势，几乎支持所有流行的网络协议，能够有效地促进了现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化，符合工业控制系统的技术发展趋势，在工业现场得到越来越多的应用，在控制领域中占有更加重要的地位，其技术优势非常明显，只要有以下优点：
(1)以太网是全开放、全数字化的网络，遵守网络协议，不同厂商的设备可以很容易实现互连。
(2)以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络。
(3)软硬件成本低廉。由于以太网技术已经非常成熟，支持以太网的软硬件收到广大厂商的高度重视和广泛支持，有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择。
(4)通信速率高。随着企业信息系统规模的扩大和复杂程度的提高，对信息量的需求也越来越大，有时甚至需要音频、视频数据的传输，目前标准的以太网的通信速率为10Mb/s，100Mb/s的快速以太网已经广泛应用，千兆以太网技术也逐渐成熟，10Gb/s的以太网也正在研究，其速率比目前现场总线要快很多。
(5)可持续发展潜力大。在这信息瞬息万变的时代，企业的生存与发展在很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管理网络。信息技术也通信技术的迅速发展和成熟，保证了以太网技术的不断地持续向前发展。
TCN列车网络的现状
在推出TCN国际标准后，基于TCN标准的产品需求增加，对于TCN产品的研制有了越来越多的单位支持，TCN列车网络在世界范围内也得到了日趋广泛的应用。
1.3.1TCN列车网络产品主要供应商
目前，TCN标准列车通信网络的推广形成以Siemens、Bombardier等大公司主导，日趋增多的第三方广泛支持的局面。
Bombardier、Siemens等公司推出了一系列符合TCN标准的产品，诸如列车网络专用芯片(MVBC01、MVBD、AMED)以及网络实时协议(RTP)软件等。
此外，一些第三方公司(如Farsystem、Firema、EKE、Duagon、Unicontrol)等也相继推出了TCN网关和相关网络产品，用户可以选择需要的网络部件来集成、开发符合自己要求的TCN网络控制系统。其他可以提供TCN产品的公司还有：自动控制方面的Holec、Ansaldo、AEG，制动方面的Knorr Electronic、Westinghouse Brakes，门控方面的IFE，采暖通风与空调方面的Hagenuk。另外，一些中小公司也能提供MVB板卡、WTB网关、实时协议文件等。我国作为TCN标准的制定成员国之一，也对该标准大力支持。在研发方面，我国南车、北车集团等单位通过自主研发与技术引进相结合，目前也具有了提供TCN相关产品的能力。铁道科学研究院、西南交通大学、同济大学、北京交通大学等研究单位在TCN方面也进行了广泛研究，取得了一定的成果。
1.3.2 TCN列车网络产品应用现状
TCN网络主要应用在高速动车组、重载列车以及地铁车辆等轨道交通领域，这些场合对产品的互操作性和控制实时性要求一般很高，只有通过可靠、实时的列车网络技术才能达到要求。
目前采用TCN方案的国家有德国、法国、英国、瑞士、瑞典、挪威、芬兰、丹麦、印度、澳大利亚、菲律宾、美国、巴西等，包括高速列车、摆式列车、城市轨道车辆。我国列车网络技术采用的形式繁多，但TCN技术应用的比重很大，并且采用TCN标准已经成为趋势，如和谐号动车组CRH1、CRH3、CRH5和CRH380A 等车型，各大城市的地铁（如上海轨道交通1、2、4、9、11号线，北京地铁15号线、房山线、昌平线、亦庄线，广州地铁2、3、8号线等）均广泛采用。
1.3.3 TCN列车网络的研究推广
自从TCN国际标准推出以后，得到了越来越广泛的应用。究其原因，离不开TCN网络自身的实时、可靠、安全、开放的优点，能很好地满足列车通信需求。当然，更离不开Siemens、Bombardier等大公司不遗余力的研发和推广，使得支持和应用TCN产品的公司和国家在十几年间有了很大的增长。在TCN标准采纳以后，世界范围内很多研究单位积极地设计了相应的电路、仿真软件和验证工具，极大地推进了TCN技术的发展。
列车网络控制系统功能与特点
列车通信网络是用于列车这一流动性大、环境恶劣、可靠性要求高、实时性高、与控制系统紧密相关的特殊环境的计算机局域网络，它属于控制网络的范畴。
列车网络控制系统是列车的核心部件。它包括以实现各种功能控制为目标的单元控制机、实现车辆控制的车辆控制机和实现信息交换的通信网络。
其功能主要包括以下方面：
(1)实现牵引控制，即牵引性曲线的实现牵引功能的优化。
(2)实现列车牵引的黏着控制，使列车在各种运行条件下，都能保持轮轨间的牵引力，并尽可能地使机车运用在轮轨间的牵引力实现最大化、
(3)实现列车运用过程中各种可能需要的功能关联和电路连接，即逻辑控制功能。
(4)实现列车运行过程中的故障信息处理，即进行故障信息的采集、处理、传输、显示和记录，并为列车乘务员提供故障的现场处理和排除的信息提示。
(5)提供列车运行的状态信息。
网络控制适用于大范围区域的控制，系统包含大量的相互交换信号信息的设备。网络控制系统的特征是通过一系列的通信信道构成一个或多个控制闭环，同时具备信号处理、优化决策和控制操作的功能，控制器可以分散在网络中的不同地点。与传统的点对点控制系统相比，网络控制系统具备共享信息资源、远程监与控制，减少系统布线、易于扩展和维护、增加了系统的灵活性和可靠性等特点。
TCN列车网络的发展趋势
从TCN标准推出到今天，已经十余年了，期间各方面科学技术飞速发展。可以说，尽管TCN标准的推出为解决列车以及车载控制设备之间的相互联挂的问题贡献巨大，但总体看来，TCN网络技术中的核心部分仍基本由若干家大公司所垄断，技术门槛较高也限制了它更大范围的应用。TCN并没有完全满足列车在所有场合的控制需要，在技术与日俱新的今天，它需要新的发展。
列车网络技术已经成熟，也是当代轨道车辆必然采用的核心技术之一。随着通信网络技术的应用范围不断扩大，用户对网络的开放性、性价比、开发和应用的多样性及灵活性等方面都提出了更高的要求。由于TCN网络自身也难免存在一些不足，所以不可能完全取代其他形式的控制网络，完全满足铁路用户的所有应用需求。因此，在将来，列车网络技术不可能是TCN的天下，必然是多种网络技
辆中，如上海地铁1、2号线车辆使用的SIBAS-16控制系统；广州地铁1号线车辆使用的SIBAS-32控制系统。
图1.列车总线
SIBAS-16是典型的第一代微机控制系统，核心部件有16位的8086型未处理器构成的中央计算机、存储器组件以及一个或多个控制机（8088，80C188）组成。该系统采用集中式机箱和插件式机械结构，控制系统由中央控制器集中管理，采用分层结构，即列车控制层。机车控制层和传动层。采用多个串行总线系统，在传输速度和运行记录方面能满足列车控制的影响要求。SIBAS-16本质上还不能算是一个分布式的列车网络控制系统。SIBAS-16的编程工具为SIBASL0G，系统提供大量的标准的程序模块，为控制软件的编程提供了有利的条件。
20世纪90年代，Siemens公司在SIBAS-16的基础上进一步采用32位芯片
（Intel486）的SIBAS-32系统，并保持与SIBAS-16系统的接口兼容。为了减少传统机车车辆布线，SIBAS-32系统设有智能外围设备连接终端，即SIBAS KLIP 站。采用SIBAS KLIP可以迅速综合信息和控制指令，并且通过一根串行总线传输给中央控制装置。KLIP站可以很自由地分布在各类车辆上。
MITRAC.系统
MITRAC系统是Bombardier(庞巴迪)公司的系列产品，包括MITRAC TC(牵引逆变器) 、MITRAC CC（列车控制系统）、MITRAC AU（辅助逆变器）MITRAC DR （牵引驱动器）。公司为了适应不同用户，推出了MITRAC500系、1000系、3000系。500主要用于城际有轨列车，1000系主要用于高速及地铁列车，3000系主要用于大功率机车。在广州地铁2号线、深圳地铁1号线一期庞巴迪地铁车辆中就使用了该系统。
2.2.1 MITRAC CC主要特点
(1)符合各国际标准（EN50155车辆上的电子设备标准；ENV50121-3-2：铁路应用电磁兼容性的标准；ENV50204：数字无线电话电磁场辐射标准；IEC61375-1：列车通信网络标准;IEEE1473:1999中关于列车通信协议标准；UIC556/557 列车中信息传输的诊断标准），具有开放接口。
(2)该系统器件结构紧凑，电源直接由列车蓄电池供电，可以实现分布式安装且不需要额外的加热或制冷，器件配线最少，质量显着降低。
(3)用线少，通过余增强系统的可用性，传感器的短距离连接和I/O设备接口减少了冲突。可测性和模块化使系统配置离火，并可兼容和连接以前不同的列车控制系统。
(4)该系统具有自诊断功能。诊断功能组合在监控系统中，通过数据克视化的远程交付式诊断、车辆跟踪详细目录、GPS系统、货物跟踪、旅客载量数据等方式，进行实时监控和故障诊断，提高了应用的可靠性。
(5)支持远程无线数据恢复系统。系统可以支持轨旁无线系统通信，如GSM/R 和无线局域网。因特网和企业互联网作为客户端调的访问介质，通过MVB或者其他的通讯方式连接车辆通讯系统。国外先进的MITRAC CC系统可通过提供连接到运行车辆上的数据来实现远程维护，增强维护服务质量；并允许诊断和操作数据直接通过因特网传递给列车系统的操作者。系统使用开放得标准，例如移动电话、无线局域网以及因特网相关的通信协议。
(6)提供MITRAC CC远程控制平台。MITRAC CC 远程平台使用互联网技术和移动通信，结合庞巴迪公司的铁路专用技术，开发出心技术以降低维护成本，推
进整个系统的可可靠信。MITRAC CC远程平台提供多种服务，通过标准接口访问车辆。由于服务本身来源不同的厂商，该远程平台不接受未经授权调的厂商的访问，同时保证在线的控制通信系统不冲突。
MITRAC列车控制通信系统的核心是TCN（列车通信网络）标准，允许不同用户之间的相互操作。交换信息使用的额传输介质为屏蔽双绞线或者光纤，列车上所有MITRAC CC器件都连在一个网络上，从而可以交换程序和诊断数据，很容易增加新的设备。在MITRAC中没有控制柜和机箱，而是各个控制单元或I/O单元均自成一体封装在一个具有较好的电池兼容性能得机壳中。每个刻体军友自己的电源和车辆总线接口。
列车微机控制系统由列车总线和多功能车辆总线两部分组成，它们在关键区域提供冗余，即WTB或MVB中的单点故障不会导致列车运行停止。列车控制分为列车控制级、车辆控制级以及子系统控制级三级（包括牵引控制、气制动控制、辅助电源控制、门控制、空调控制、乘客信息控制等。）列车控制级上的WTB通过安装在每个单元的VTCU中的大功率网关与MVB相连，进行数据交换。列车控制级和车辆控制级与每个3节车单元的VTCU构成一个整体，执行如下的主要功能：通过WTB进行列车控制；总线管理和过程数据的通信；监督和诊断；通过MVB在各个子系统之间进行通信；提供与外部PC机之间的服务端口等。各部分功能如下。
(1)列车总线（WTB）与多功能车辆总线列车总线(硬线连接总线WTB)连接着两个3单元的VTCU，两个VTCU之间通过WTB进行通信。多功能车辆总线MVB 与车辆及列车控制单元VTCU 直接连接.VTCU包括多功能车辆总线控制器，大容量的事件记录器等，可以对车辆总线通信进行管理。VTCU通过MVB与车辆所有子控制系统进行数据交换，实现列车控制和车辆控制，车辆控制级，子系统控制级，以及本车于同一单元的其他车之间通过本地车辆总线进行通信和数据传输。
(2)车辆及列车控制单元VTCU 车辆及列车控单元VTCU为带集成诊断功能和控制功能的车辆与列车控制装置，每三节车单元拥有一个VTCU，作为总线管理主机，他是一个带有32位数字处理器，8MB闪烁内存的微机控制单元，还包含静态电池缓冲RAM，串行接口，独立电源。
(3)列车管理系统（TMS）它是以VTCU为核心的一个列车控制系统，是列车微机控制和网络系统的重要组成部分。他由列车控制级的多台计算机系统和一些专门开发的高处理速度的微机组成。TMS负责列车的控制，监控和诊断，该系统可以为列车子系统控制和模块提供各种实时控制信号。
(4)列车故障诊断（VTCU）通过列车微机控制和网络系统接受从各个子控制
系统或I-O控制单元传来的故障报告，并附带所选者的环境数据和相应的时间参数。所有列车运行所需的关键的诊断信息则是通过安装在驾驶室驾驶台上的TFT 液晶彩色触摸式显示起来显示。显示器的内容分别有中，英文显示，对不同的使用者设置了不同的权限，分为驾驶模式界面和检修模式界面。
列车故障诊断系统对所有重要的故障信息的记录均给出了跟踪数据，并通过分析数据能显示出连续的牵引、制动曲线图形，对于每个直接连接到MVB总线上的子控制单元，均要求诊断系统能诊断并显示到最小可更换部件的故障。
AGATE系统
2.3.1 AGATE系统及其结构。
AGATE系统是Alstom公司开发的列车控制系统。AGATE系统主要由AGATE link(列车监控)、AGATE Aux（辅助控制）、AGATE Traction（牵引控制）和AGATEe-Media（乘客信息系统）4个部分组成。
AGATE牵引控制系统主要是实现实时的机车牵引控制和产生制动命令。其主要特点是模块化设计实现安全快速的操作；主要功能的子装配系统标准化；采用World-FIP总线网络，实现和主要数据网络（TCN、CAN、FIP、LON）的通信网关；具有自测试功能；使用EASYPLUG技术；包含了最新技术FPGA器件和PCI总线接口。
AGATE辅助控制系统主要是实现对列车上静态逆变器和电池充电的控制，其主要特点是结构紧凑、模块化、低成本、低噪声和快速保护等。
AGATEe-Media乘客信息系统主要是再列车运行中，提供实时的多媒体信息和休闲娱乐，为乘客提供便利性和舒适性，同时还可以作为一种高效广告媒体，能带来新收益。AGATEe-Media主要功能有：系统用发音系统自动报站，并在屏幕上以有色信息显示，具有动力学线路地图，也可以显示广告和新闻。当系统突然中断或者意外情况发生的时候，优先直接向乘客广播实时信息。
AGATE Link是在线管理和监视列车的电子模块，是整列车辆维护的有效工具。通过监视列车各子系统的运行状况来提供迅速准确的列车故障诊断，从而减少了检查时间和成本，缩短了停工维护时间。AGATE Link的突出特点是改善了列车生命周期成本（LCC）。AGATE Link可根据应用需要对基本部件进行组合，如远程输出模块、司机控制台、GIS定位模块、无线电数据传输模块和在线通讯网络，系统易于扩展。
AGATE系统的控制网络WorldFip总线是从Fip总线发展而来的。Fip总线是一种面向工业控制的通信网络，其主要特点可归纳为实时性、同步性、可靠性。
WorldFip的设计思想是：按一定的时序，为每个信息生产者分配一个固定的时段，通过总线仲裁器逐个呼叫每个生产者，如果该生产者已经上网，应在规定时间内应答。生产者提供必要的信息，同时提供一个状态字，说明这一信息是最新生产的还是过去传送过的旧信息。消费者接收到信息时，可根据状态字判断信息的价值。AGATE系统采用WorldFip总线完整地实现了列车控制的所有功能。2.3.2 TIMS管理系统及其结构
TIMS是基于AGATE系列，通过数据处理网络连接的产品。TIMS收集来自与它连接的设备的故障信息，并且通过驾驶显示单元提供信息给驾驶员和维护人员，它能记录故障、综合故障以及记录设备状态。TIMS具备操作帮助、维护帮助、事件记录管理、旅客信息触发（音频和视频）的功能。
FIP数据网络是TIMS的核心，他们根据等级结构配置分为：列车网络、车辆网络。FIP列车网络连接列车的两个MPU以确保在每个车辆组之间进行数据通信。MPU控制列车网络和定义信息流动。ACE、BCE、PCE都是与FIP数据网络连接，但是他们不在TIMS范围内。
车辆设备直接连接到每个车辆网络：MPU，运行主要的TIMS软件应用程序和支配FIP车辆网络上的通信；DDU，人机界面，通过交互式的入口来运行和维护TIMS的功能；RIOM，局部安装在每一个车上，提供二进制I/O接口和标准的RS485串行通信口；PCE（牵引），安装在动车C和B上，通过FIP连接的通信被限于监测功能；BCE（制动），安装在每节车上，在A车上的BCE也控制压缩机设备，通过FIP连接的通信被限于监测功能；ACE（辅助），通过FIP连接的通信被限于监测功能。TIMS设备的FIP地址通过数字插头或低压二进制输入组合来定义。
为了优化单元之间的电缆长度，FIP网络电缆线路由双绞屏蔽线构成（120欧姆阻抗），FIP列车网络布设在整个列车并连接两个MPU。这个网络没有连接其他设备，FIP车辆网络受限于车辆组的长度，它连接总线上的设备。
（3）TIMS管理系统的组成及功能与外围设备的串行通信口通信由RIOMS 通过系统软件提供，设备变量通过相同的RS485串行通信口连接，串行网络接口元件是智能的，它们处理协议编码、译码、传输、接收和故障检查。串行通信口交换数据是建立在主/从机制上：RIOM在串行通信口上发送一个请求（设备地址标志），设备（与地址标志一致）反馈响应，为了知道在RIOM与设备之间的通信是否中断，相互检查功能是否可用。
经串行通信口交换MPU通过列车网络初始化，在应用软件的每个循环，MPU 通过RIOM发送一个请求询问串行通信口。连接到串行通信口的每个单元都有唯一的地址。此外，相同类型的设备和有相同功能性设备都分享相同的组地址。设
计此原理是为了保持信息在网络上不断地传输，从而避免在紧要的时候出现传输高峰。常见的信息包括所有故障状态信息，并能够被传送到驾驶室。
相应设备是通过RS485串行通信口连接到TIMS上。主要有：
1）旅客显示器（IDU和FDU）。在每节车，所有的IDU都连接相同的穿行通信口，所有的IDU分享相同的组地址。运行信息同时发送给所有的显示器。在此期间，单独的信息发送给每个显示器，目的是为了检测显示器功能状态。在A车，FDU是通过自己的串行通信口连接到TIMS上。
2）门。在每节车，相同一侧的5个门连接一个单独的串行通信口，用以监测门的状态。
3）音频设备。在每节车APU和PECU音频设备与TIMS的串行通信口连接是为了监测和控制。在A车，ACU是通过自己的串行通信口连接到TIMS上。
4）ATC（列车自动控制）。ATC在串行通信口上的通信位于每个A车上，通过列车线传送数据，例如：ATS时间、列车精确位置和ATC状态。
（4）I/O连接逻辑输入通过RIOM周期性获得，它使得通过FIP车辆网络连接到MPU是可行的。相反的，逻辑输出值通过FIP车辆网络经MPU周期性地发送给RIOM，它实际上控制物理输出。在FIP车辆网络上流通的数据被连接它的MPU作出判断，数据需要通过FIP列车网络经MPU在两个车辆网络上进行交换。
TIMS系统给中压供电的感性负载提供起动许可。列车动态动作被记录在一个事件记录器内，在列车故障发生或列车进入收车模式后能，记录的数据不会丢失。
TIMS的主要功能是监控列车的行驶，MPU从和它相连的设备中收集故障信息，并通过DDU向驾驶员及维修人员提供信息。
（7）驾驶员显示单元（DDU）
（8）视频显示单元（IDU/FDU）
1）内部显示单元IDU。
2）前部显示单元FDU。
3）信息存储单元
2.3.3 TIS信息系统
TIS信息系统是日本新干线各型列车上装备的信息控制与传输系统。TIS系统由列车通信网络、各车厢通信网和功能单元控制机组成。在各车厢内设有一终端站，它是列车通信网上的节点，也是本车厢信息传输的主站，各车厢内的功能
单元的信息均通过这个终端站向列车通信网络发送或从列车通信网接收信息。新干线列车编组是以2~4节车厢组成一个车组单元为基础的，在一个车组单元内，由牵引制动控制系统、辅助电源、车门空调控制、变压器及信息子系统等相对独立的子系统构成对车组单元的完备控制。当列车根据需要由多个车组单元构成列车编组时，这些相对独立的子系统，通过一定的信息传输手段连成一个完整的列车控制系统。
TIS系统网络的基本结构有两种。一个结构是车厢内的终端只传输TIS系统的信息；另一种是节点既传输信息又传输控制命令，因此在日本新干线及既有线铁路列车上有以下3种应用形式。
（1）二重直通线的方式
（2）控制命令用二重直通线
（3）列车总线和车厢总线方式
TIS系统具有以下功能：
（1）驾驶员操作向导指导列车正确、正点运行，并显示列车运行图。向驾驶员指示设备的工作信息，在异常情况下，给出操作指南以及简单的检查程序，能进行出库检查。
（2）乘务员操作功能乘务员可以通过TIS的终端站设定车厢的空调温度，异常情况下能发出警报；还可以通过TIS查询客车情况，并做出处理。
（3）维修支持功能能自动检测各功能单元的运行情况，调阅各设备的故障记录，做出故障分析，收集、记录运行数据，为检修提供依据。
（4）旅客服务功能向旅客提供各种信息，如到站和前方站、运行时刻表等。
（5）控制命令传送该功能只有在最新的700系列车上才有完全的运用。控制命令包括牵引动力、制动、门控与空调、照明、辅助电源、受电弓、蓄电池开闭等。
随着TIS系统功能的增强，它在列车控制系统中的作用越来越重要，已经成为新干线列车系统中不可缺少和不可替代的一个重要组成部分。
TIS系统在列车运行、检修和故障诊断中的作用越来越大，有关人员对其依赖性也越来越强，维修基地的工作人员基本都是按TIS系统的检查测试结果来检修控制系统及各功能单元的故障，而TIS系统本身的可靠性也很高，TIS系统本身很少有故障发生。
2.3.4 DETECS系统
（1） DTECS系统的概述 DTECS是专为轨道车辆的列车控制和通信而设计的一套车载计算机系统，它控制并监视整个列车。它包括车载硬件、操作系统、控制软件、诊断软件、监视软件和维护工具。
DTECS是一个分布式控制系统，它分布于整个列车的各个智能单元。这些单元可分别安装于车下设备箱、驾驶台或车厢内的电器柜中。这种系统的最大和最重要的优点是：显着减少各箱柜之间的连线，并方便将来对系统功能的扩展。总线的扩展比较简单，只需增加一根连接到该单元的电缆线，并更新应用软件就能和新的单元进行通信。系统设备采用模块化设计，其系列产品不仅适用于各种牵引系统的控制，而且适用于列车的控制，也可以用于列车监控系统，如DTECS系统应用于深圳地铁1号线增购车辆中。由于该系统构成的灵活性，可以很方便地适应不同形式的列车编组。
DTECS广泛的采用电子控制设备和串行数据通信来代替继电器、接触器和直接硬连线，并且通过网络连接各个子系统的控制设备，能够减少继电器、接触器、列车布线、端子排和连接器连锁的使用。控制系统中具有电子控制机监控设备的子系统是：列车控制单元、牵引逆变器控制单元、辅助逆变器、驾驶显示器、空调控制系统、门控制系统、制动控制系统。
（2）TCC结构由TECS系统构成的地铁列车控制系统TCC按照六辆编组设计。地铁列车控制系统对列车牵引系统、高压电路、辅助电源系统、制动系统、ATC系统、车门及空调等系统进行控制、监视和故障诊断、记录，地铁列车控制系统采用分布式控制技术。列车通信网络遵循IEC 61375标准，划分为二级，由贯通全车的列车总线和贯通网络间的协议转换。整个地铁礼车控制系统采用先进、成熟和可靠地DTECS控制系统。
列车系统构成单元主要有以下几部分：
1）列车控制单元（VTCU）。VTCU位于每个驾驶室内。VTCU管理整个列车网络通信，并监控车辆设备。VTCU包括两套装置，在正常的情况下，系统随机选择一套作为主控设备，另一套为备用。备用设备不间断的监视主控设备状态，当主控设备出现故障时，备用设备将代替主控设备，行使列车中央控制单元的功能，以保障整个列车正常运行。
2）输入输出单元（DXM、AXM）。通过配置适量的数字量输入输出模块（DXM）和模拟量输入输出模块（AXM），并就近放置在信号采集场合，完成控制信号的采集和输出。
3）总线耦合模块(BCM)。总线耦合单元，实现MVB ESD+和EMD的通信介质
转换，实现车辆间MVB总线连接。
4）驾驶室显示单元（MMI）。MMI显示器位于每个驾驶台，采用符合人机工程学原理设计，以及搞分辨率的图形显示，包括一个触摸屏系统。
5）事件记录仪模块(ERM)。ERM装在每个驾驶室里面。ERM自身有闪存FLASH 作为存储体来记录列车状态。它可以通过高速以太网将记录数据下载到地面设备或无线传输装置。
6)无线传输装置（TSC1）。TSC1装在每个驾驶室里面。TSC1具有GSM、GPRS 和三种无线通信接口，少量的实时信息通过GSM、GPRS传送到地面，大量的记录信息在列车回库后，通过无线网域传送到地面。
7）便携式维护工具（PTU）。PTU包括笔记本电脑和打印机。通过连接PTU 和DTECS单元后，记录的数据可从DTECS单元下载到PTU。下载数据可在PTU显示器上显示，并可打印。
（3）TCC系统功能 TCC有牵引/制动控制功能，TCC通过车辆总线MVB传输以下信号到DCU和BECU:控制运行方向、牵引信号、制动信号、给定指令参考值和操作工况。同时也对一些关键信号进行硬连线备份。
驾驶员钥匙在‘‘ON’’位上时，激活的驾驶室将被设定为主控室，由VTCU 中的控制软件来处理。如果同时有两个驾驶员钥匙处在激活位，则车辆必须处在禁止运行状态。
来自驾驶控制器的方向选择信号和ATO的牵引/制动参考信号通过置于驾驶台内的AXM单元不同的AI通道读入到VTCU单元，VTCU将其进行处理加工后再传送到牵引逆变器。“备用指令信号1、2”用于备用模式，每一位道标牵引和制动的参考信号。
紧急牵引按钮被按下时，将启动奔涌驾驶模式。牵引逆变器和制动控制单元接收到列车线送来的紧急牵引信号后，将根据列车的牵引/制动工况信号和备用指令信号1、2进行牵引和制动，在备用模式下不启用电制动。
牵引安全列车线用于表明列车已做好起动前准备，即所有车门均已关闭，所有制动均已缓解，驾驶员钥匙已处在“ON”位。此列车线可直接封锁驱动控制单元DCU输出的触发脉冲。出于系统运行最高完整性的考虑，此部分不含任何软件控制。
TCC收到按下驾驶控制器“警惕”按钮信息，如果在一定的时间内警惕按钮没有按下，列车将自动实施紧急制动。只有驾驶员把驾驶器把手先推到惰行位然
后牵引，制动才被解除。
洗车模式控制下列车的速度由一个按钮来实现。这个按钮将处于一直按下的位置直到它再次被按下，一旦按下，速度将保持3km/h。
为了提高制动操作的有效性和乘坐的平稳性，列车控制系统TCC与BECU协调进行整个空电联合制动的混合控制。列车控制系统TCC将来自驾驶控制器或ATO得制动命令传输给BECU和DCU。在可能发挥列车电制动力的基础上，BECU 将补充空气制动力，以满足总制动力要求。列车控制系统TCC传输来自驾驶室HSCB闭合开关触发的HSCB合命令。
第三章常见的列车网络通信标准现场总线
现场总线原本是指现场设备之间的信号传输线，后又被定义为应用在生产现场，在测量控制设备之间实现双向串行多借点数字通信技术。现场总线为工业控制系统而生，因为其开放、实时性强等特点，在列车通信网络中也得到了很好的应用。
现场总线测量控制设备作为网络节点，以双绞线等传输介质为纽带，把位于生产现场、具备了数字计算和数字通信能力的测量控制设备连接成网络系统，按公开、规范的通信协议，在多个测量控制设备之间、现场设备与运程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成适应各种应用需要的自动控制系统。网络把众多分散的计算机连接在一起，使计算机的功能发生了神奇的变化，把人类引入到了信息时代。现场总线给自动化领域带来的变化，正如计算机网络给单台计算机带来的变化。它使自控设备连接为控制网络，并与计算机网络沟通连接，使控制网络成为信息网络的重要组成部分。
现场总线系统既是一个开放的数据通信系统、网络系统，又是一个可以由现场设备实现完整控制功能的全分布控制系统。它作为现场设备之间信息沟通交换的联系纽带，把挂接在总线上、作为网络节点的设备连接为能实现各种测量控制功能的自动化系统，实现如PID控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。这是一项以数字通信、计算机网络、自动控制为主要内容的综合技术。
3.1.1 基于现场总线的数据通信系统
备接收设备、作为传输介质的现场总线基于现场总线的数据通信系统由数据的发送设、传输报文、通信协议等几部分组成。温度变送器要将生产现场运行的
一、不定项选择题(有不定个选项正确，共7道小题) 1. 程控数字电话交换机的组成包括（）[不选全或者选错，不算完成] (A) 控制系统； (B) 数字交换网络； (C) 用户接口卡； (D) 外围设备。 正确答案：A B D 解答参考： 2. 数字交换网络的数字接线器包括以下哪些类型？（）[不选全或者选错，不算完成] (A) 空分接线器； (B) 时分接线器； (C) 时空接线器； (D) 总线接线器 正确答案：A B C 解答参考： 3. 常规广播是在列车的正常运营过程中所使用的广播，包括（）[不选全或者选错，不算完成] (A) 离开广播； (B) 运营延误； (C) 到达广播； (D) 故障延误。 正确答案：A C 解答参考： 4. 紧急广播为在运营中出现紧急情况时列车使用的广播信息，包括（）[不选全或者选错，不算完成] (A) 区间清客； (B) 疏散乘客； (C) 紧急撒离； (D) 故障延误。 正确答案：A B C 解答参考： 5. 旅客信息系统按控制功能划分为：（）[不选全或者选错，不算完成] (A) 信息源； (B) 中心播出控制层； (C) 车站车载播出控制层；
(D) 车站车载播出显示终端设备。 正确答案：A B C D 解答参考： 6. 旅客信息系统按结构划分为四部分：（）[不选全或者选错，不算完成] (A) 中心子系统； (B) 车站子系统； (C) 网络子系统； (D) 车载子系统。 正确答案：A B C D 解答参考： 7. 实现多址连接的无线通信多址方式有（）[不选全或者选错，不算完成] (A) 频分多址（FDMA）； (B) 时分多址(TDMA）； (C) 空分多址(SDMA）； (D) 码分多址(CDMA）。 正确答案：A B C D 解答参考： 二、判断题(判断正误，共18道小题) 8. 在旅客信息系统中，紧急灾难信息的优先级最高，然后依次是列车服务信息、旅客导向信息、站务信息、公共信息和商业信息。（） 正确答案：说法正确 解答参考： 9. 在旅客信息系统中，高优先级的信息可中断低优先级信息的播出，低优先级的信息也可中断高优先级信息的播出。（） 正确答案：说法错误 解答参考： 10. 二级母钟自动接收标准时间信号，校准自身的时间精度，并分配精确时间给一级母钟。（） 正确答案：说法错误 解答参考： 11. 当一级母钟不能正常接收GPS信号时，则通过自身高稳晶振运作提供时间信号给二级母钟等终端用户，以满足地铁运营的要求。（） 正确答案：说法正确 解答参考：
高速铁路列车运行控制系统 ----轨道电路 李波 一 CTCS的体系结构 CTCS分为CTCS0至CTCS4五级，按铁路运输管理层、网络传输层、地面设备层和车载设备层配置，如图1所示。 二 CTCS2系统 CTCS-2级列控系统是基于轨道电路加点式应答器传输列车运行许可信息并采用目标距离模式监控列车安全运行的列车运行控制系统，包括车载设备和地面设备。 1 地面子系统 （1）列控中心：根据列车占用情况及进路状态计算行车许可及静态列车速度曲线并传送给列车。 （2）轨道电路：完成列车占用检测及列车完整性检查，连续向列车传送控制信息。车站与区间采用同制式的轨道电路。 （3）点式信息设备：用于向车载设备传输定位信息，选路参数，线路参数，限速和停车信息等。
2 车载子系统 车载ATP设备包括：安全计算机、STM、BTM、DMI、记录单元，机车接口单元，测速单元，LKJ监控装置。 三轨道电路 轨道电路提供的信息包括：行车许可，空闲闭塞分区数量，道岔限速等。 1 车站采用ZPW-2000系列电码化，为列车提供运行前方闭塞分区空闲数，道岔侧向进路等信息。 2 车站相邻股道电码化应采用不同载频，列控车载设备根据进站信号机处应答器的轨道信息报文对接收轨道电路信息载频进行锁定接收。 3 车站电码化轨道同一载频区段轨道电路最小长度，应满足列车以最高运行速度时车载轨道电路信息接收器（STM）可正常接收信息。 4 轨道电路采用标准载频为1700HZ﹑2000HZ﹑2300HZ﹑2600HZ。低频信息按表进行。 5 轨道电路信息满足最高250Km/h速度列车安全运行的要求，基本码序为： 1）停车：L5- L4- L3- L25- L- LU- U- HU
CRH1型动车组列车控制系统ATP控制模式 概述 一、ATP列控系统速度防护模式 ATP列控系统共有十一种速度防护模式： (1)区间追踪运行模式。 (2)带LU2的区间追踪运行模式。 (3)机外停车模式。 (4)正线停车模式。 (5)股道停车模式。 (6)正线通过模式。 (7)经18号及以上道岔侧向通过模式。 (8)引导接车模式。 (9)正线发车模式。 (10)股道发车模式。 (11)区间反向运行模式。 二、ATP装置区间追踪运行模式在区间跟踪运行模式时，设备核对速度产生的曲线控制。
三、ATP装置带LU2的区间追踪运行模式 1.如果轨道电路信息码包含LU2(单黄码)，在列车未到达LU2(单黄码)区间的情况下，是否有LU2就会不明确。 2.列卓进入了LU2(单黄码)分区后，会判明从LU2(单黄码)确定的实际停车点。重新画出新的核对速度曲线。 四、ATP装置机外停车模式 在区问内站间停车模式时的核对速度曲线。 五、ATP装置正线停车模式正线停车模式时的核对速度曲线的生成。 六、ATP装置股道停车模式 1.列车处于U2码(黄灯)区间之前的一段时间内，生成
机外停车模式曲线。 2.接收到U2码(黄灯)后，会生成形成NBP为50km的模式曲线。 3.进入列车接近的区间后，会接收UU码(双黄灯)，通过进站信号机时破坏掉以前的正线Balise信息，根据进站口的Balise信息生成曲线。 4.股道停车时，在站外即使是『机控优先』通过进站信号到列车停车之间的过程自动切换到『人控优先』。正线停车时不为人控优先。 5.股道停车时收UU(双黄灯)信号后的『无信号』作为『HU』(半红半黄)信号处理。因此，在上图状态下可将TC6，TC7两个轨道电路作为一个闭塞区处理。 6.其后进入无码的区间。列车保持NBP为50km/h的限制速度。从入口的有源应答器接收应该进入的线路的数据。列车发出停止在B6的终端的核对速度图形。 7.列车进入TC7后，考虑到列车长度，在前450m保持NBP50km/h的限制速度。然后，该NBP50km/h限制被解除，曲线状的核对速度图形即有效。
CRH2A型动车组和CRH1A型动车组列车网络控制系统的技术特点 一、CRH2A型动车组网络控制系统： 1、网络控制概述： CRH2动车组列车网络控制系统采用贯穿全车的总线来传送信息，从而减轻了列车的重量，并且通过对列车运行以及车载设备动作的运行信息进行集中管理，可以有效地实现对司机和乘务员的辅助作用，加强对设备的保养和提高对乘客的服务质量。 2、网络控制系统的组成： CRH2动车组列车网络控制系统由监控器和控制传输部分两部分组成。硬件一体化装置，但各自独立构成网络，系统为自律分散型。 控制传输部分为双重系统，确保系统的冗余性。通信采用ARCNET网络标准。头车设置的中央装置为双重系统构成，确保其可靠性。前后中心的控制单元采用母线仲裁。 CRH动车组网络控制系统中引用额车载信息装置和类车信息终端装置构成，同时还有监控显示器以及显示控制器、车内信息显示器、IC读卡器等附属设施。 3、网络控制系统的功能： 1）牵引、制动指令传输； 2）设备启动、关闭指令的传输；3）显示灯/蜂鸣器控制指令传输；4）乘务员支持信息传输；5）服务设备控制信息传输；6）数据记录功能；7）车上试验；8）自我诊断传送线；9）远程装载功能；10）列车信息装置的自我诊断功能；11）信息显示功能。 4、网络控制系统的拓扑结构： CRH2动车组网络控制系统采用列车和车辆两级网络结构。列车网络为连接编组各车辆的通信网络，以列车运行控制为目的，以光纤和双绞线为传输介质，连接各中央装置和终端装置，采用双重环结构。车辆级网络结构为连接车厢内设备的通信网络，主要传输介质为光纤和电流环传输线。 1）列车总线 列车总线有两种类型：其一为列车信息传输线，以光纤为传输介质，连接所有中央装置和终端装置，采用ARCNET协议，传送速度为2.5Mb/s;其二为自我诊断传输网，以双绞线作为传输介质，连接中央装置和终端装置，采用HLC作为通信协议。 列车总线的设备由中央装置、终端装置、显示器、显示控制装置、IC卡架以及车内信息显示器构成。在光纤网中，中央装置和终端装置由双重环形构成的光纤连接，采用不易发生故障的双向环形网络方式。它具有向左和向右两条线路，是一种分散型的系统。如果在一个方向的环绕中检测到没有应答的情况，就向另一个方向的环绕传送，即使在2处以上的线路发生故障，环路网络断开时，也可以继续有其他连接着的正常线路进行传送，避开故障部位。 2)车辆总线： 车辆总线是指中央装置/终端装置与车辆内设备之间信息交换通道。各车的中央/终端装置与车辆设备之间的接口以光传送、电流环传送，DIO等形式传送，他们构成信息网络节点与车载设备的联系通道，车载设备与网络控制系统节点之间爱用点对点通信方式，有多种通信规格，总结如下： 终端装置——设备（牵引变流器/制动控制装置）之间的传送： ①通过点对点连接进行的光纤2线式半双工传送； ②轮询方式； ATC检查记录部和车内引导显示器、空调显示器、自动播放装置、辅助电源装置—监视器部之间的传送。
CRH1型动车组列车控制系统概述 一、ATC列车运行自动控制系统概述。 1.是对列车运行全过程或一部分作业实现自动控制的系统。 2.其特征为：列车通过获取的地面信息和命令，控制列车运行，并调整与前行列车之间必须保持的距离。 3.列车运行自动控制系统(简称列控系统)是保证列车按照空间间隔制运行的技术方法，它是靠控制列车运行速度的方式来实现的。 4.列车运行自动控制系统ATC包括三个子系统： (1)ATP列车超速防护系统。 (2)ATO列车自动驾驶系统。 (3)ATS列车自动监控系统。 二、列车运行自动控制系统的控制原理 1.采用速度一距离模式曲线控制，不再对每一个闭塞分
区规定一个目标速度，而是向列车传送目标速度、列车距目标的距离(和TVM430不一样，它可以包括多个闭塞分区的长度)的信息。 2.列车实行一次制动控制方式。列车追踪间隔可以根据列车制动性能、车速、线路条件调整，可以提高混跑线路的通过能力。 3.速度一距离模式曲线控制实现了一次制动方式，列控车载设备为智能型设备，它根据目标速度、目标距离、线路条件、列车性能生成的目标一距离模式曲线进行连续制动，缩短了运行问隔，提高了运输效率，增加了旅行舒适度。 4.为了实现这一方式，地面设备必须向列车发送前方列车的位置、限速条件等动态数据，以及线路条件等固定数据，地面设备以数据编码向列车传送信息，信息量明显增加，可靠性高。 三、列控系统的基本功能 1.列控系统是在传统闭塞基础上增加列车自动控制功能的信号防护系统，由地面设备和车载设备组成。 2.列控系统包含专门设计的满足信号安全要求的模块和功能，附加功能和舒适性功能不要求安全设计。 四、车载设备功能 1.开口速度计算；测速测距；列车定位。 2.行车许可及限制速度的监督和显示。
目录 列车网络控制系统 (2) 一、列车网络控制系统概述 (2) 1. 列车网络系统的发展 (2) 2. 列车网络控制系统的功能 (4) 二、我国城市轨道交通列车网络控制系统的应用 (5) 1. SIBAS系统 (5) 2. MITRAC.系统 (6) 3. AGATE系统 (9) 4. TIS信息系统 (13) 5. DETECS系统 (15)
列车网络控制系统 一、列车网络控制系统概述 列车网络控制系统是列车的核心部件，它包括以实现各功能控制为目标的单元控制机、实现车辆控制的车辆控制机和实现信息交换的通信网络。列车网络系统的发展过程从系统功能来看经历了由单一的牵引控制到车辆（列车）控制，再到现在已经进入分布式控制系统的发展阶段。 1. 列车网络系统的发展 70年代末至80年代初，车载微机的雏形分别在西门子公司和BBC公司出现。开始仅仅是用于传动装置的控制，随着控制、服务对象的增多，人们把铁道系统依次划分为 6 个层次：公司管理、铁路运营、列车控制、机车车辆控制、传动控制和过程驱动，于是列车通信网络在初期的串行通信总线的基础上应运而生，并从原来不同公司的企业标准推向国际标准，逐步形成了列车通信与控制系统的标准化、模块化的硬件系列和全方位的开发、调试、维护、管理软件工具。 1988年IEC第9 技术委员会TC9成立了第22工作组WG22，其任务是制订一个开放的通信系统，从而使得各种铁道机车车辆能够相互联挂，车上的可编程电子设备能够互换。 1992年6 月, TC9WG22以委员会草案CD（committee Draft）的形式向各国发出列车通信网TCN（Train Communication Network）的征求意见稿。该稿分成4个部分：第1 部分总体结构，第 2 部分实时协议，第 3 部分多功能车辆总线MVB，第4部分绞式列车总线WTB。 总体结构把列车通信网规定为由多功能车辆总线MVB和绞式列车总线WTB 组成。MVB的传输介质可以是双绞线，也可以是光纤。在后一种场合，其跨距为2000m，最多可连接256个职能总线站。数据划分为过程数据、消息数据和监管数据。对过程数据的传输作了优化。发送的基本周期是lms或2ms。 WTB的传输介质为双绞线，最多可连接32个节点，总线跨距860m。WTB 具有列车初运行和接触处防氧化功能。发送的基本周期是25ms。 1994年5 月至1995年9 月，欧洲铁路研究所（ERRI）耗资300万美元，在瑞士的Interlaken至荷兰的阿姆斯特丹的区段，对由瑞士SBB、德国DB、意大利FS、荷兰NS的车辆编组成的运营试验列车进行了全面的TCN试验。 1999年6 月，TCN标准草案正式成为国际标准，即IEC61735。该标准对列
C R H A型动车组和 C R H A型动车组列车网络控制系统的技术特点公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
CRH2A型动车组和CRH1A型动车组列车网络控制系统的技术特点 一、CRH2A型动车组网络控制系统： 1、网络控制概述： CRH2动车组列车网络控制系统采用贯穿全车的总线来传送信息，从而减轻了列车的重量，并且通过对列车运行以及车载设备动作的运行信息进行集中管理，可以有效地实现对司机和乘务员的辅助作用，加强对设备的保养和提高对乘客的服务质量。 2、网络控制系统的组成： CRH2动车组列车网络控制系统由监控器和控制传输部分两部分组成。硬件一体化装置，但各自独立构成网络，系统为自律分散型。 控制传输部分为双重系统，确保系统的冗余性。通信采用ARCNET网络标准。头车设置的中央装置为双重系统构成，确保其可靠性。前后中心的控制单元采用母线仲裁。 CRH动车组网络控制系统中引用额车载信息装置和类车信息终端装置构成，同时还有监控显示器以及显示控制器、车内信息显示器、IC读卡器等附属设施。 3、网络控制系统的功能： 1）牵引、制动指令传输； 2）设备启动、关闭指令的传输；3）显示灯/蜂鸣器控制指令传输；4）乘务员支持信息传输；5）服务设备控制信息传输；6）数据记录功能；7）车上试验；8）自我诊断传送线；9）远程装载功能；10）列车信息装置的自我诊断功能；11）信息显示功能。
4、网络控制系统的拓扑结构： CRH2动车组网络控制系统采用列车和车辆两级网络结构。列车网络为连接编组各车辆的通信网络，以列车运行控制为目的，以光纤和双绞线为传输介质，连接各中央装置和终端装置，采用双重环结构。车辆级网络结构为连接车厢内设备的通信网络，主要传输介质为光纤和电流环传输线。 1）列车总线 列车总线有两种类型：其一为列车信息传输线，以光纤为传输介质，连接所有中央装置和终端装置，采用ARCNET协议，传送速度为 2.5Mb/s;其二为自我诊断传输网，以双绞线作为传输介质，连接中央装置和终端装置，采用HLC作为通信协议。 列车总线的设备由中央装置、终端装置、显示器、显示控制装置、IC卡架以及车内信息显示器构成。在光纤网中，中央装置和终端装置由双重环形构成的光纤连接，采用不易发生故障的双向环形网络方式。它具有向左和向右两条线路，是一种分散型的系统。如果在一个方向的环绕中检测到没有应答的情况，就向另一个方向的环绕传送，即使在2处以上的线路发生故障，环路网络断开时，也可以继续有其他连接着的正常线路进行传送，避开故障部位。 2)车辆总线： 车辆总线是指中央装置/终端装置与车辆内设备之间信息交换通道。各车的中央/终端装置与车辆设备之间的接口以光传送、电流环传送，DIO等形式传送，他们构成信息网络节点与车载设备的联系通道，车
C R A型动车组和C R A型动车组列车网络控制系 统的技术特点 Document number：BGCG-0857-BTDO-0089-2022
CRH2A型动车组和CRH1A型动车组列车网络控制系统的技术特点 一、CRH2A型动车组网络控制系统： 1、网络控制概述： CRH2动车组列车网络控制系统采用贯穿全车的总线来传送信息，从而减轻了列车的重量，并且通过对列车运行以及车载设备动作的运行信息进行集中管理，可以有效地实现对司机和乘务员的辅助作用，加强对设备的保养和提高对乘客的服务质量。 2、网络控制系统的组成： CRH2动车组列车网络控制系统由监控器和控制传输部分两部分组成。硬件一体化装置，但各自独立构成网络，系统为自律分散型。 控制传输部分为双重系统，确保系统的冗余性。通信采用ARCNET网络标准。头车设置的中央装置为双重系统构成，确保其可靠性。前后中心的控制单元采用母线仲裁。 CRH动车组网络控制系统中引用额车载信息装置和类车信息终端装置构成，同时还有监控显示器以及显示控制器、车内信息显示器、IC读卡器等附属设施。 3、网络控制系统的功能： 1）牵引、制动指令传输； 2）设备启动、关闭指令的传输；3）显示灯/蜂鸣器控制指令传输；4）乘务员支持信息传输；5）服务设备控制信息传输；6）数据记录功能；7）车上试验；8）自我诊断传送线；9）远程装载功能；10）列车信息装置的自我诊断功能；11）信息显示功能。 4、网络控制系统的拓扑结构：
CRH2动车组网络控制系统采用列车和车辆两级网络结构。列车网络为连接编组各车辆的通信网络，以列车运行控制为目的，以光纤和双绞线为传输介质，连接各中央装置和终端装置，采用双重环结构。车辆级网络结构为连接车厢内设备的通信网络，主要传输介质为光纤和电流环传输线。 1）列车总线 列车总线有两种类型：其一为列车信息传输线，以光纤为传输介质，连接所有中央装置和终端装置，采用ARCNET协议，传送速度为 2.5Mb/s;其二为自我诊断传输网，以双绞线作为传输介质，连接中央装置和终端装置，采用HLC作为通信协议。 列车总线的设备由中央装置、终端装置、显示器、显示控制装置、IC卡架以及车内信息显示器构成。在光纤网中，中央装置和终端装置由双重环形构成的光纤连接，采用不易发生故障的双向环形网络方式。它具有向左和向右两条线路，是一种分散型的系统。如果在一个方向的环绕中检测到没有应答的情况，就向另一个方向的环绕传送，即使在2处以上的线路发生故障，环路网络断开时，也可以继续有其他连接着的正常线路进行传送，避开故障部位。 2)车辆总线： 车辆总线是指中央装置/终端装置与车辆内设备之间信息交换通道。各车的中央/终端装置与车辆设备之间的接口以光传送、电流环传送，DIO等形式传送，他们构成信息网络节点与车载设备的联系通道，车
南京理工大学 控制系统案例分析 （二） 姓名: 杨荣宗学号：913110200228 学院(系):自动化院 专业:自动化专业 任课教师:张益军 综合评定成绩：
《高速动力组列车网络控制若干问题研究》读后感 我国的高速铁路网经过近几年来的发展，已经初具规模。2015年是铁路“十二五”规划的收官之年，以高速铁路为主骨架的快速铁路网将基本建成，总规模达4万公里以上，其中高速铁路通车里程达到1.9万公里，较2012年翻了一番，与其他铁路共同构成的快速客运网可基本覆盖50万以上人口城市。2012年底，我国的高铁路运营里程达9356公里，居世界第一位，在建里程超过一万公里。自2007年4月18日零时起，我国铁路正式实施第六次大面积提速和新的列车运行图。列车在京哈、京沪、京广、陇海、胶济等既有铁路干线上实施时速200公里的提速，部分区段列车运行时速达到250公里。提速后，全国铁路客运能力增长18%以上，货运能力增长12%以上。我国高速铁路正处在高速发展阶段。 我国的高速铁路从一开始就瞄准世界一流的水平，从铁路道岔到机车再到信号设备，都是采取引进加学习的方法，即首先引进国外的技术，在消化这些先进技术的基础上不断创新，研制出适合我国情况的设备，短短几年的时间，我国便掌握了高铁这个庞大的系统各个组成部分的先进技术，特别是机车车辆方而，我国的“和谐号”动车组采纳了加拿大、德国、法国、日木等国的先进技术，在此基础上创新研发，现己形成一个比较完善的车型系列。 随着中国高速铁路建设速度的加快，高速动车组列车控制技术成为高速铁路发展的难点。与传统的工业控制系统相比，高速动车组列车控制具有新的特点，同时面临着一些新的问题： ①由于国内高速动车组的整体设计技术落后国外将近十年，这就使得我国在设计能力、设计经验上存在不足，尤其是最为核心的网络控制的设计上存在显著的差距； ②高速动车组的干扰状况和运行环境的恶劣程度是其他工业场合不可比拟的，其网络控制要求更高的实时性和可靠性，因此对总线网络性能的分析和预测至关重要； ③高速动车组集控制、监控、诊断、管理于一体，同时网络控制节点数比较多，为了完成如此复杂的过程，要求动车组网络管理机制健全，网络协议在实现功能的同时，尽可能简洁；
CRH1型动车组计算机控制系统计算机设备 及功能概述 一、计算机系统的功用 1.CRHl型动车组从牵引动力、系统设备、控制电器、都是分散安装，对各车辆系统设备的操作必须具备远程、集中、程序化控制。为保证实现车组的功能控制，必须通过计算机系统来进行控制和监控。 2.车组安装几个计算机系统，彼此间通过一个网络进行通信，实现列车程序化控制。 二、计算机系统设备组成 CRHl型动车组计算机系统设备组成： (1)线路列车总线(WTB)；(2)多功能车辆总线(MVB)(见图3－1)；(3)以太网通信；(4)四个串行连接器。(5)远程通信控制器(AXSCCU)；(6)通信控制器(COMC)；(7)牵引控制系统(PCUCCU)；(8)智能显示器(IDU)；(9)驱动控制器，网侧变流器(DCU/L)；(10)驱动控制器；(11)辅助逆变器(DCU/A)； (12)驱动控制器，电机逆变器(DCU/M)；(13)制动控制器(BCU)。(14)火灾探测器。
三、四种不同的通信原理 1.CRHI型动车组列车总线WTB的通信原理，在动车组内各基本列车单元之间传递数据及重联时与其他动车组传递数据。 (1)它是一个动态配置，可随连接单元数量的变化而变化(最多两列动车组16辆)，由网关单元将WTB列车总线连到每个动车组的动力单元上。 (2)当一个司机室启动时，主控网关即检查WTB列车总线上的其他节点，并对网络进行配置。 2.CRHI型动车组多功能车辆总线MVB的通信原理是在基本动车组单元内的各车辆之间传递数据。 (1)在作为二级主控的情况下，它还能够在动车组内其他列车基本单元之间传递数据。 (2)这种通信是固定配置，由TDSCCU单元在每个基本列车单元内进行本地管理。 3.CRHl型动车组以太网通信原理是在IDU作为网桥将信息进一步传递到MVB的TDSCCU之间传递数据。 4.四个串行连接器的通信原理。
CTCS CTCS是(Chinese Train Control System)的英文缩写，中文意为中国列车运行控制系统。CTCS系统有两个子系统，即车载子系统和地面子系统。CTCS根据功能要求和设配置划分应用等级，分为0~4级。 1. CTCS概述 TDCS是铁路调度指挥信息管理系统，主要完成调度指挥信息的记录、分析、车次号校核、自动报点、正晚点统计、运行图自动绘制、调度命令及计划的下达、行车日志自动生成等功能，换句话说就是原来行车调度员和车站值班员需要用笔记下的东西现在都可以由TDCS自动完成。 中国铁路调度指挥系统 参考欧洲ETCS规范，中国逐步形成了自己的CTCS（Chinese Train Control System）标准体系。如何吸收ETCS规范并结合中国国情更好地再创新，是值得深入研究的课题。 铁路是国民经济的大动脉，是中国社会和经济发展的先行产业，是社会的基础设施，铁路运输部门又是国民经济中的一个重要部门，它肩负着国民经济各种物资运输的重任，对中国社会主义建设事业的发展有着举足轻重的作用。为了满足国民对铁路运输的要求，进入二十一世纪以后，铁路部门致力于高速铁路和客运专线的建设，并取得了骄人的成绩。
为了适应中国高速铁路、客运专线的迅速发展和保证铁路运输安全的需要，铁道部有关部门研制成功了“CTCS系统”（即：铁路列车控制系统，是Chinese Train Control System 的缩写“CTCS”） 2. 产生背景 由于早期欧洲铁路的列车运行控制系统种类繁多，且各国信号制式复杂、互不兼容，为有效解决各种列车控制系统之间的兼容性问题，保证高速列车在欧洲铁路网内跨线、跨国互通运行，1982年12月欧洲运输部长会议做出决定，就欧洲大陆铁路互联互通中的技术问题寻找解决方案。 2001年欧盟通过立法形式确定ETCS（European Train Control System）为强制性技术规范。ETCS的主要目标是互通互用、安全高效、降低成本、扩展市场，在规范的设计上融入了欧洲各主要列控系统的功能，制定了比较丰富的互联互通接口。经过长期的发展，ETCS系统目前已经比较成熟，得到了欧洲各国铁路公司和供货商的广泛认可。 中国人口密集，资源紧张，城市化发展非常迅速。一直处于发展中的中国铁路，始终存在着运量与运能之间的突出矛盾。铁路运输至今仍相当程度地制约着国民经济的快速发展，铁路仍是我国国民经济发展中的一个薄弱环节。为了缓解铁路运输的压力，铁路部门先后实行了六次大提速。 与此同时，高速铁路的蓬勃发展，对铁路的中枢神经——信号系统也提出了新的技术要求。但由于历史及技术原因，中国铁路存在多种信号系统，严重影响了运输效率。铁路信号系统迫切需要建立统一的技术标准，确立数字化、网络化、智能化、一体化发展方向，国产高速铁路列车运行控制系统标准的制定迫在眉睫。为实现高铁战略，铁道部组织相关专家开始制定适合我国国情的中国列车控制系统CTCS（Chinese Train Control System）。 在CTCS 技术规范中，根据系统配置CTCS按功能可划分为5 级。为满足客运专线和高速铁路建设需求，通过对ETCS标准的引进、消化、吸收，并结合成功应用的CTCS-2级列车运行控制系统的建设和运营经验，我国构建了具有自主知识产权的CTCS-3级列控系统标准。CTCS-3级列车运行控制系统是基于GSM-R无线通信的重要技术装备，是中国铁路技术
2014届毕业设计任务书 列车网络控制系统分析及故障排除 专业系轨道交通系 班级城轨车辆 111班 学生姓名赵蒙 指导老师陶艳 完成日期 2014届毕业设计任务书 一、课题名称： 城轨车辆电力牵引交流传动控制系统的分析及故障排除 二、指导老师： 陶燕 三、设计内容与要求： 1、课题概述: 随着电力电子技术的发展，电力牵引交流传动系统逐步替代了早期的直流牵引传动系统，在轨道交通领域得到了广泛应用，成为铁路实现高速和重载运输的唯一选择和主要发展方向。而交流传动控制系统是交传机车和电动车组的核心部件，是列车运行的神经中枢系统。分析该系统的工作原理，掌握常见故障的处理方法有着非常重要的现实意义。 本课题主要分析电力牵引交流传动控制系统的组成结构及各组成部件的主要功能原理，以及常见的交流传动控制技术；分析系统常见的故障现象及应急处理方法。 2、设计内容与要求： （1）设计内容 本课题下设3个子课题： ①CRH动车组交流传动控制系统的分析及故障排除 ②HXD交传机车传动控制系统的分析及故障排除 ③城轨车辆交流传动控制系统的分析及故障排除 每个子课题设计的主要内容可包括： a.电力牵引交流传动控制系统的发展历史及现状分析 b.电力牵引交流传动控制系统的组成结构分析
c.电力牵引交流传动控制系统主要组成部件功能和原理分析 d.各种交流传动控制技术的对比和分析 e.电力牵引交流传动控制系统的常见故障排除 f.结论 （2）要求 a.通过检索文献或其他方式，深入了解设计内容所需要的各种信息； b.能够灵活运用《电力电子技术》、《交流调速技术》、《CRH动车组》《HXD型电力机车》等基础和专业课程的知识来分析电力机车交流传动控制系统。 c.要求学生有一定的电力电子，轨道交通专业基础。 四、设计参考书 1、《现代变流技术与电气传动》 2、《电力牵引交流传动与控制》 3、《CRH2动车组》、《CRH3动车组》 4、《HXD1型电力机车》 5、《HXD2型电力机车》 6、《HXD3型电力机车》 五、设计说明书内容 1、封面 2、目录 3、内容摘要(200-400字左右，中英文) 4、引言 5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、分析、论证，设计结果的说明及特 点） 6、结束语 7、附录(参考文献、图纸、材料清单等) 六、设计进程安排 第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。 第2-3周：设计要求说明及课题内容辅导。 第4－7周：进行毕业设计，完成初稿。 第7-10周：第一次检查，了解设计完成情况。 第11周：第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。 第12周：毕业答辩与综合成绩评定。 七、毕业设计答辩及论文要求 1、毕业设计答辩要求 （1）答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要
先进的列车运行控制系统 2008年在世界高速铁路大会上，与会代表就高速铁路定义进行讨论，最后提出高速铁路有三个标准：一.新建有专用铁路；二.开行250公里以上的动车组列车；三.必须用先进的列车运行控制系统。 先进的列车运行控制系统与信号，是高速列车安全、高密度运行的基本保证。是集微机控制与数据传输于一体的综合控制与管理系统，是当代铁路适应高速运营、控制与管理而采用的最新综合性高技术。这种运行控制系统与普速的铁路是完全不同的，它是一个计算机（电脑）化的控制系统，这就是高速铁路的最核心技术。 所有列车运行控制系统说通俗点就是机器控制与人控制如何结合。传统普速铁路是以人控为主，机器做辅助的；而高速铁路是反过来，优先以机器控制为主，人是辅助的。高速铁路必须采用先进的列车运行控制系统，我们才能认定说这条线路是高速铁路。 传统普速铁路将列车在区间运行过程中实现自动化的设备统称为区间设备，包括各种闭塞设备及机车信号与自动停车装置，其一般以地面设备为主。 在高速铁路上，由于行车速度较高，如仍用地面的区间设备来调整列车运行，将产生很大困难。首先是地面信号的显示距离和显示数量不能给司机作出一个准确的速度限制，甚至模糊、不确定性极强。另外，固定的闭塞分区将影响区间的行车效率。为此，在高速铁路的列车运行过程中，必须在实现自动化的前提下，采用新的信号区间设备。首先是取消了分散安装在地面上，线路两侧的区间中的传统信号设备，列车运行控制功能全集中于列车上。其次是列车位置由车上设备进行自身检测，而地面设备是根据由车上传送的位置信息实现间隔控制。再次是列车运行安全速度是根据地面设备传递的信息，由车上设备进行自动控制。还有是地面、列车之间的信息传递可采用查询应达器（Transponder），多信息无绝缘轨道电路与无线传输信道来实现。 先进列车控制系统是铁路在技术上的一次突破，它将使铁路和整个国民经济取得巨大的经济效益。从80年代初开始，世界各国研究的先进列车控制系统,现仍处于研究、试验与完善之中。 如美国的先进列车控制系统英文写法为AdvancedTrainControlSystems缩写成叫ATCS，美国的另外一种先进列车控制系统叫ARES。由此推理，欧洲列车控制系统叫ETCS，法国的实时追踪自动化系统叫ASTREE，日本的计算机和无线列车控制系统叫CARA T等等。全是英文名称的缩写而言。 近年来，许多国家为先进列车控制系统研制了多种基础技术设备，如列车自动防护系统、卫星定位系统、车载智能控制系统、列车调度决策支持系统、分散式微机联锁安全系统、列车微机自动监测与诊断系统等。世界上许多国家如美国、加拿大、日本和西欧各国都将在20世纪末到21世纪初，已经开始分层次的实施、逐步推广应用这些新技术。 美国的ARES系统采用全球定位卫星接收器和车载计算机，通过无线通信与地面控制中心连接起来，实现对列车的智能控制。中心计算机根据线路状态信息和机车计算机报告的本身位置和其他列车状态信息等，随时计算出该采取的相对应措施，使列车有秩序地行驶，并能控制列车实现最佳的制动效果。全球定位卫星系统定位精确，误差不超过1米，ARES并利用全球定位卫星来绘制实时地图，使司机能在驾驶室的监视器上清楚地了解列车前方的具体情况，从而解决了夜间和雨雾天气时的观察困难。而ATCS列车控制系统与ARES系统最大区别，在于采用设在地面上的查询应答器，不用全球定位卫星。 当然，ARES和ATCS的功能不限于列车自动驾驶，它们的潜力还很大。计算机还可以在30秒以内，计算出一条铁路线的最佳运行实时计划，以便随时调整列车运行，达到安全效率和节能的最佳综合指标。 除美国研制的ATCS与ARES系统外，其他各国发展高速铁路的国家也都十分重视行车安全与控制系统的开发研究。作为世界高速铁路发展较快的日本、法国和德国，在地面信号设备中，区间设备都采用了符合本国国情的可靠性高、信息量大、抗干扰能力强的微电子化或微机化的不同形式的自动闭塞制式。车站联锁正向微机集中控制方向发展。为了实现高速铁路道岔转换的安全，转辙装置也向大功率多牵引点方向发展，同时开发研究了道岔装置的安全监测系统。在车上，世界各国的高速铁路都积极安装了列车超速防护和列车自动控制系统。 日本在东海道新干线采用了A TC系统，法国TGV高速线采用了TVW300和TVM430系统，德国在ICE高速线上采用了LZB系统。这些系统的共同点是新系统完全改变了传统的信号控制方式，可以连续、实时监督高速列车的运行速度，自动控制列车的制动系统，实现列车超速防护。另外，通过集中运行控制，系统还可以实现列车群体的速度自动调整，使列车均保持在最优运行状态，在确保列车安全的条件下，最大限度的提高运输效率，系统进一步还可以发展为以设备控制全面代替人工操作，实现列车控制全盘自动化。这些系统的不同点主要体现在控制方式、制动模式及信息传输的结构方面。 德国的LZB连续式列车运行控制系统，其运营速度可达270km/h。它是目前世界上唯一采用以轨道电缆为连续式信息传输媒体的列车控制系统，可实现地面与移动列车之间的双向信息传输，同时还可利用轨道电缆交叉环实现列车定位功能，控制方式是以人工控制为主。LZB系统首先将连续式速度模式曲线应用于高速列车的制动控制，打破了过去分段速度控制的传统模式，可以进一步缩短列车运行的时隔时分，因
专业班学号: 姓名: 《城轨列车网络控制系统错误！未指定书签。》课程 （第2次作业） 评分 评分人 四、主观题(共20道小题) 28.列车自动防护系统（ATP)是一个什么样的系统？ 参考答案：答：城市轨道交通的信号系统中，列车自动防护〔ATP）系统是非常重要的组成部分，它 为列车行驶提供安全保障，有效降低列车驾驶员的劳动强度，提高行车效率。如果没有ATP系统，列 车的行车安全需要由列车驾驶员人工来保障，这样会造成列车驾驶员过度疲劳，产生安全隐患，为行 车作业效率带来负面影响。因此在城市轨道交通中，尤其是在运营作业繁忙的线路上，信号系统中设 里列车自动防护系统是非常必要的，它是行车作业的安全保障和体现。 ATP系统是保证行车安全、防止列车进入前方列车占用区段和防止超速运行的设备。ATP负责 全部的列车运行保护。ATP系统执行以下安全功能：限制速度的接收和解码、超速防护、车门管理、 自动和手动模式的运行、司机控制台接口、车辆方向保证、永久车辆标识。 29.简述ATP系统具有的主要功能。 参考答案：答：ATP车载设备能连续检测列车的位置、监督速度限制、防护点和根据列车在站台区域 的精确停车控制列车车门和站台安全门。联锁是底层的基本防护系统。ATP轨旁设备连续监视和检查 联锁条件，比如道岔的监督、紧急停车按钮监督、侧面防护和其他进路的情况。这些信息是轨旁设备 计算移动授权的基础。 （1）速度监督与超速防护 轨旁设备从联锁和轨道空闲检测系统获得驾驶指令，整理为相应格式的数据后传输至ATP车 载设备。驾驶指令通常包括目标速度、目标距离、最大允许线路速度和线路坡度等。ATP车载设备通 过此数据计算当前位置的列车允许速度。最终将列车运行所需的数据由驾驶室显示器指示给司机。 实际的列车速度和驶过的距离由测速装置连续进行测量。ATP车载设备将列车实际速度与列车允许速 度进行比较。当列车速度超过列车允许速度时，ATP的车载设备就会发出制动命令，发出报警后控制 列车进行常用全制动或实施紧急制动，使列车自动地制动。 （2）测速与测距 列车运行速度的测量是速度控制的依据。速度值的准确和精度直接影响列车控制的效果。 在目标距离模式中，列车位置对于安全性至关重要。如果列车无法掌握它在线路中的准确位置， 那么它就无法保证在障碍物或限制区范围内减速或停下。ATP车载设备通过连续测量列车行驶的距 离，可以随时査找列车的精确位置。 （3）车门与站台安全门的控制 在通常的情况下，在车辆没有停稳在站台或是车辆段转换轨上时，ATP不允许车门开启。当列车 在车站的预定停车区域内停稳且停车点的误差在允许范围以内时，地面定位天线会收到车载定位天线 发送的停稳信号，列车从ATP轨旁设备收到车门开启命令，ATP才会允许车门操作，车载对位天线和 地面对位天线才能很好地感应耦合并进行车门开关操作。有了车门开启命令后，使ATP轨旁设备发送
铁路列车运行控制系统（CTCS） 列车运行控制系统(简称列控)是铁路运输极重要的环节。随着对铁路运输要求的提高,如何改进列车控制系统,实现列车安全、快速、高效的运行是目前的主要问题。随着计算机技术、通信技术、微电子技术和控制技术的飞速发展使得无线通信传递车地大容量信息成为可能。 传统的列车运行控制系统是利用地面发送设备向运行中的 列车传送各种信息，使司机了解地面线路状态并控制列车速度的设备，用以保证行车安全，同时也能适度提高行车效率。它是一种功能单一、控制分散、通信信号相对独立的传统技术。它包括机车信号、自动停车装置以及列车速度监督和控制等。依据不同的要求安装不同的设备。机车信号和自动停车装置都可单独使用，也可以同时安装。 新一代铁路信号设备是由列车调度控制系统及列车运行控 制系统两大部分组成的。从技术发展的趋势看是向着数字化、网络化、自动化与智能化的方向发展。它是列车运营的大脑神经系统，直接关系保证着行车安全、提高运输效率、节省能源、改善员工劳动条件。发展中的列控系统将成为一个集列车运行控制、行车调度指挥、信息管理和设备监测为一体的综合业务管理的自动化系统。
列车运行控制系统的内容是随着技术发展而提高的，从初级阶段的机车信号与自动停车装置，发展到列车速度监督系统与列车自动操纵系统。 随着列车速度的不断提高,随着计算机、通信和控制的等前沿科学技术发展，为通信信号一体化提供了理论和技术基础。尤其，其所依托的新技术，如网络技术与通信技术的技术标准与国外是一致的，可属于技术上借鉴。近年来,欧洲铁路公司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,其中包括欧洲列车运行控制系统———ETCS标准。在世界各国经验的基础上，从2002年开始，结合我国国情、路情，已制定了统一的中国列车运行控制系统为ChineseTrainControlSystem的缩写——CTCS（暂行）技术标准。随后，还做了相关技术标准的修订工作,2007年颁布了《客运专线CTCS—2级列控系统配置及运用技术原则(暂行)》文件,明确规定了CTCS—2级列控系统运用技术原则,对CTCS—3级列控系统提出了技术要求。 CTCS列控系统是为了保证列车安全运行,并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。CTCS系统包括地面设备和车载设备,根据系统配置按功能划分为以下5级: 1.CTCS—0级为既有线的现状,由通用机车信号和运行监控记录装置构成。
高速动车组网路控制系统对比分析 车辆工程2012-1卓越班张明康 [摘要]列车网络控制系统是高速动车组主要控制系统之一，是列车正常运行不可缺少的部分。对CRH 型高速动车组采用的TCN、ARCNET 和CAN3 类总线的工作特性进行分析对比，进而对CRH 型动车组网络控制系统结构、网络控制系统设备等方面进行分析比较。 [关键字]高速动车组；网络控制系统；网络总线 随着中国高速动车组的发展及对其研究的深入,列车网络控制作为其关键技术之一,得到越来越多的研究者的关注。由于动车组采用动力分散方式，如何通过列车通信网路实现整列车的实时控制和信息传递显得尤为重要。动车组的列车通信网络是指采用分布式机通信网络控制技术，集中监控牵引、制动和辅助系统等车载设备，借助列车通信网络，自动监测车载设备状态和数据，与地面进行实时通信，实现列车安全运用和高效检修。 我国生产的CRH型高速动车组，由于生产厂家和设计系统本身存在差异，使得每种动车组的网络控制系统和和通信网络总线、动车组网络控制系统网络结构、系统设备、系统主要控制对象也不尽相同。我国CRH 型动车组通信网络总线有以下几种：基于TCN标准的CRH1、CRH3 和CRH5，基于ARCNET 的列车总线和基于HDLC的CRH2型动车组，以及一些在列车上常用的工业总线，如CAN总线、HDLC车辆总线。 1 三类网络总线 我国CRH 型动车组采用的网络总线主要有TCN、ARCNET和CAN3 类，其中TCN的WTB 和MVB分别作为列车总线和车辆总线进行信息传输，不同总线的应用和工作特性如下： 1.1TCN总线 CRH1、CRH3 和CRH5 动车组均基于TCN 标准构建其网络控制系统，列车总线和车辆总线通过节点来连接，一般每节车辆有一个节点。WTB 和MVB 均采用集中控制、周期性预分配的主从方式对总线介质进行访问控制。WTB 负责列车车辆间的数据通信，是一种用于连接各节点可动态编组的车辆间的绞线式列车总线, 能自动识别车辆在列车编组中的位置和方向。MVB 负责车辆内部的数据通信，是一种用于连接车辆（或固定编组的车辆单元）内部设备的多功能车辆总线。 1.2ARCNET总线 CRH2 动车组基于ARCNET 的网络控制系统，是一种基于令牌传递协议的现场总线，网上的各个节点轮流支配这个网络，所有总线上的站是平等的，网络中每个节点保存有下一个节点的逻辑地址，可以生成一个网络活动节点地址表，使用光纤作为传输总线，传输速率为2.5Mbps，拓扑结构采用双环形网络。ARCNET 的网络可以采用 3 种物理介质：同轴电缆、双绞线、光纤；其接线方案也非常灵活，支持总线型、星型以及分布式星型等拓扑。ARCNET 协议支持网络自动重构，可以自动适应网络的变化，当网络中加入或删除一个字节，ARCNET 将自动重新分配网络。 1.3CAN 总线 CRH5 还采用CAN 总线用于连接对网络性能要求低、重要性也比较低的设备。CAN 是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信总线，具有突出的可靠性、实时性和灵活性。其传输介质可采用双绞线、同轴电缆和光纤等，支持总线型拓扑结构。CAN 采用带优先级机