动车组控制系统(4)

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。

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)主要利用车载计算机网络对列车进行监控，通过贯穿列车运行的总线传输信息，能够对列车运行和车载设备进行实时监控和集中管理，实现车辆逻辑控制、状态监测和故障诊断等功能，确保列车安全稳定运行。

在设备出现故障的情况下，网络控制系统可以为司机和乘务人员提供方便有效的引导，记录和分析相关数据，为设备维护和旅客服务提供支持。

关键词：动车组；网络控制系统；多网融合；轨道交通技术；动车组的网络控制系统相当于人的大脑和神经，它在保证列车的行车安全、可靠性、舒适性方面具有至关重要的作用；为了给相关产品的网络控制系统设计提供借鉴，通过梳理中车已有典型动车组产品的网络控制系统，提取共性特征，总结归纳了动车组网络控制系统的组成、系统功能、拓扑功能、主要参数等内容；同时，乘客需求的提升以及轨道交通装备技术的不断升级，对动车组在速度、舒适性、智能化等方面提出了更高要求，为了明确动车组列车网络控制系统的发展方向，通过查询专利文献等途径，得出动车组网络控制系统新技术研究多集中在多网融合、列车冗余优化设计、列车自动驾驶、无线通信等方向，可以为轨道交通技术特别是网络控制系统技术的相关研究提供参考。

一、动车组网络控制系统功能1.通信功能。

动车组网络采用符合IEC61375标准的列车通讯网络，采用列车总线和车辆总线两级总线。

列车总线为WTB总线，用于传输各牵引单元间的信息。

车辆总线为MVB总线和CAN总线，用于连接一个牵引单元内的设备，实现设备的控制、监视和故障诊断功能。

该系统能够实现网络通信协议，为网络上的车载设备提供实时、确定的信息交互通道，保证网络上设备通信正常。

２．控制功能。

基于网络通信功能，完成对包括牵引系统、辅助系统、制动系统、空调系统等在内的列车控制。

网络控制系统具备对牵引系统的控制功能与接口，能够传输牵引系统控制指令，并监视牵引系统工作状态，能够实现对牵引设备的隔离和恢复。

动车组网络控制系统概述发布时间：2021-07-02T07:56:34.121Z 来源：《中国科技人才》2021年第10期作者：吴连军[导读] 网络控制系统作为高速动车组的关键系统之一，对列车的正常运行至关重要。

近年来，随着互联网技术的不断发展，高速动车组日趋智能化，列车生产、运行、维护产生的信息量越来越大，这对整个网络控制系统提出了更高的要求。

中车工业研究院（青岛）有限公司青岛 266109摘要：网络控制系统作为高速动车组的关键系统之一，是列车正常运行必不可少的一部分。

本文对动车组网络控制系统的拓扑结构、系统配置、系统功能等进行了综合论述。

关键词：动车组；网络拓扑；系统配置；系统功能1.引言网络控制系统作为高速动车组的关键系统之一，对列车的正常运行至关重要。

近年来，随着互联网技术的不断发展，高速动车组日趋智能化，列车生产、运行、维护产生的信息量越来越大，这对整个网络控制系统提出了更高的要求。

动车组网络控制与管理系统[1]（Train Control and Management System，TCMS）作为列车中枢神经系统，通过贯穿列车的总线进行信息传输，对车辆运行和车载设备动作的相关信息进行集中管理，实现车辆逻辑控制、状态监视、故障诊断及测试功能，从而保证列车安全可靠的运行，为司机和乘务员的操作提供有效指导，为设备的维护保养和乘客的服务提供支持。

本文论述了动车组网络控制系统的结构、系统配置、系统功能，提供了网络系统的整体框架，并为后续网络系统的发展提供理论支持。

2.系统拓扑结构动车组网络控制系统采用TCN+以太网（环形）拓扑架构[2]。

其中，TCN符合列车通信网络IEC 61375标准及GB/T 28029标准的列车网络，为两级总线式拓扑结构，两级总线分别为列车级WTB总线和车辆级多功能MVB总线，两级总线之间的数据转换采用WTB/MVB网关。

同时，列车级总线还设置有以太网（环形）。

WTB 总线为绞线式列车总线，是连接在动车组MVB单元之间的双绞屏蔽线线路[3]，由网关控制，通过自动车钩覆盖整车，允许重联操作。

摘要：介绍了动车组列车控制管理系统的基本构成以及主要功能，阐述了动车组列车控制管理系统的冗余设计要点，为动车组列车控制管理系统设计提供了参考。

关键词：动车组；列车控制管理系统；TC CCU；TDS CCU引言列车控制管理系统（TCMS）是用于控制、监督和管理列车及各子系统的分布式电脑系统，可直接或间接地通过离散的输入输出单元（MIO）监控随车系统以及与列车通信网络连接的子系统。

TCMS系统由带车辆控制应用软件的智能硬件装置组成，它通过列车控制网络（TCN）实施控制和监管功能；TCMS系统为列车及其子系统主要提供以下功能：网络通信功能、控制功能、监测功能、诊断功能、可视化功能、远程数据传输功能。

TCMS系统网络控制如图1所示。

TCMS系统的优势：（1）可以降低动车运行成本；（2）系统整合容易，安装简单，可以快速被动车组工作人员所掌握；（3）系统所用材料少；（4）动车组可以根据运行需求，进行TCMS系统功能的变更与添加，提高了动车组运行操作的便捷性；（5）重量轻；（6）系统可靠性强，可保障动车组的安全运行。

TC CCU（控制系统）和TDS CCU（诊断系统）是TCMS系统的重要组成部分，二者可以根据不同的设计需求设计不同的系统功能，TC CCU是负责控制列车运行中各种数据的系统，既负责整合车辆车载设备信息，又控制动车组各系统的运行模式。

TDS CCU对动车组各系统的运行进行监控，并进行系统故障诊断，提高了动车组运行的可靠性、安全性，保障了动车组列车运行的稳定性。

TC CCU和TDS CCU具有平台分割机制，可以为动车组提供安全保障、操作保障与舒适度保障。

安全保障是指TC CCU和TDS CCU可以提高整个动车运行安全水平，例如通过控制或监视功能，对动车组的运行进行控制与监视，保障动车组的安全运行。

操作保障是指通过控制功能、车载设备监视功能以及相关的辅助功能，保障动车组操作的科学化与便捷化。

舒适度保障是指在有需要时通过控制车辆所有非关键功能、车辆诊断功能、车载车辆管理功能以及相关辅助功能，为动车组运行提供更多的便利，提升乘客的舒适度。

列车运行控制系统的五个级别
列车运行控制系统的五个级别是：
1. Level 0：无自动化系统。

所有列车运行功能由乘务员手动控制和监控。

2. Level 1：列车操作员辅助系统（ATO）。

该系统通过自动控制列车的加速、制动和保持列车在规定的速度和距离范围内行驶，但乘务员仍需负责开关门、监控列车运行和应对紧急情况。

3. Level 2：有限度的自动列车控制（GoA2）。

列车在ATS（自动列车监控系统）的控制下自动运行，但乘务员仍需负责开关门和处理紧急情况。

4. Level 3：条件自动列车操作（GoA3）。

列车在ATS的控制下自动运行，乘务员只需负责开关门。

该级别下，列车在特定条件下可完全自主地进行加速和制动。

5. Level 4：高度自动列车操作（GoA4）。

列车在ATS的完全控制下自主运行，乘务员不再需要驾驶员。

该级别下，列车可以应对各种情况，包括紧急情况和列车故障。

0 引言随着我国高速铁路的快速发展，铁路部门为保障动车组运行安全，建设了以动车组维修和养护为核心业务的动车段（所）。

动车段（所）是我国高速铁路的重要基础配套设施，是高速铁路安全高效运营的重要保障。

在既有调度作业模式下，动车段（所）内的调车建议计划一般是动车检修调度通过传真的方式发送给车站值班员。

此方式下，调车建议计划无法实现信息化管理，当计划变更时，过程繁琐，且与列车运行调整计划无法进行统一管理；此外，站场内股道、库线数量多，需要频繁调车来完成各种检修作业流程，调车作业与列车作业以及调车作业之间相互影响的现象时有发生，人工办理进路量大，值班人员劳动强度高[1]。

动车段（所）集中控制系统（CCS，简称系统）实现了动车组识别与位置追踪、作业计划管理、作业过程控制、现存车管理、人机界面管理等功能，在实现既有车站行车指挥系统功能的同时，极大地满足了动车段（所）的特有需求[2-4]。

系统通过外部接口，整合信息流程，采用作业计划管理、进路自动办理和作业实绩反馈的自动控制技术，有效解决既有作业方式在计划管理及进路办理方面的问题，减轻工作人员的劳动强度，提高作业效率及安全性。

1 计划信息接口和整合规则为了实现自动控制技术要求，达到接发车、调车、检修、整备等调度作业高度协同、紧密衔接，充分发挥检修设施作用的目的，系统对动车段（所）内的作业计划信息进行统一归口管理，对信息流程进行整理和规范。

1.1 计划信息接口（1）系统与CTC/TDCS接口。

交互信息主要包括：列车运行调整计划、调度命令、邻站到发点、本站到发点等。

此外，系统通过CTC/TDCS接收联锁系统的站场设备状态信息，接收命令反馈，向联锁系统发送控制命令等。

两系统之间设置安全隔离设备，实现信息安全交互。

（2）系统与动车组管理信息系统接口。

交互信息主要包括：调车建议计划、建议计划调整信息、作业报点等。

两系统之间设置安全隔离设备，实现信息安全交互。

动车段（所）集中控制系统自动控制技术研究付紫彪：中国铁道科学研究院，硕士研究生，北京，100081曹桂均：中国铁道科学研究院通信信号研究所，研究员，北京，100081林炳跃：中国铁道科学研究院通信信号研究所，助理研究员，北京，100081摘 要：动车段（所）集中控制系统（CCS）实现动车段（所）接发车和调车的自动控制，系统采用作业计划管理、进路自动办理和作业实绩反馈的方式，有效解决了计划无法统一管理和频繁人工办理进路等问题，实现了动车段（所）调度作业的综合自动化。

CRH动车组驱动装置的电子控制与通信系统CRH动车组作为中国铁路高速列车的代表，具有高速、安全、舒适的特点，而其驱动装置的电子控制与通信系统是保证其正常运行的重要组成部分。

本文将从控制系统和通信系统两个方面进行介绍。

一、控制系统CRH动车组的驱动装置采用了先进的电子控制技术，能够精确控制列车的运行速度、加速度和制动力。

控制系统主要由列车控制器、传感器、执行机构等组成。

1. 列车控制器：列车控制器是CRH动车组控制系统的核心，通过对传感器采集的信息进行处理，控制列车的运行状态。

控制器采用了高速、高精度的处理器，能够实现对列车运行状态的实时监测和调节。

2. 传感器：CRH动车组的驱动装置上布置了多种传感器，如速度传感器、加速度传感器、制动力传感器等，这些传感器能够及时、准确地采集列车运行中的各项参数，为列车控制器提供数据支持。

3. 执行机构：执行机构是控制系统中实际执行动作的部分，例如电动机、制动器等。

控制系统根据列车控制器的指令，通过执行机构来调节列车的速度和制动力，实现对列车运行过程的控制。

二、通信系统CRH动车组驱动装置的通信系统是保证列车安全运行和乘客信息传输的重要手段，其主要功能是与车站、信号系统、其他列车进行通信，传递列车位置、速度、运行状态等信息。

1. 车载通信设备：CRH动车组的驱动装置上安装了车载通信设备，包括无线通信模块、GPS定位模块等。

这些设备可以与车站的调度指挥中心进行通信，实现列车位置的实时监测和调度。

2. 列车间通信：在运行时，CRH动车组之间需要进行相互通信，以确保列车之间的安全距离和协调运行。

通信系统能够实现列车之间的信息交换，包括列车位置、速度、停车计划等，确保列车安全运行。

3. 信息显示系统：CRH动车组的驱动装置上还设置了信息显示系统，可以向乘客展示列车的运行时刻、到达站信息、列车速度等内容，提高乘客的乘车体验。

总结：CRH动车组驱动装置的电子控制与通信系统是保证列车安全、高效运行的关键技朧。

动力集中型动车组的基本组成1. 引言动力集中型动车组（Electric Multiple Unit，简称EMU）是一种由电力驱动的铁路车辆，具有高速、高效、环保等特点。

本文将详细介绍动力集中型动车组的基本组成，包括车辆结构、电力系统、控制系统等内容。

2. 车辆结构动力集中型动车组通常由机车和客车两部分组成。

2.1 机车部分机车部分是动力集中型动车组的核心部分，主要包括牵引变流器、牵引电机、转向架等。

•牵引变流器：牵引变流器负责将来自供电系统的交流电转换为直流电，并通过控制逆变器将直流电转换为交流电供给牵引电机。

•牵引电机：牵引电机是动力集中型动车组的驱动装置，负责提供牵引力以推动列车运行。

•转向架：转向架支撑整个机车部分，使其能够在铁路轨道上平稳运行，并能够进行曲线行驶。

2.2 客车部分客车部分用于搭载乘客，包括动车组的车厢和乘客座椅等。

•车厢：车厢是动力集中型动车组的载客部分，通常采用铝合金材料制造，具有轻量化、高强度等特点。

•乘客座椅：乘客座椅是为乘客提供舒适乘坐体验而设计的，通常具有可调节、折叠等功能。

3. 电力系统电力系统是动力集中型动车组的能源供给系统，主要包括供电系统、牵引供电系统和辅助供电系统。

3.1 供电系统供电系统负责向动力集中型动车组提供所需的电能，通常分为接触网供电和无线供电两种方式。

•接触网供电：接触网供电是通过架设在铁路轨道上方的接触网向动力集中型动车组输送交流电。

•无线供电：无线供电是通过在地面或隧道内埋设的传感器和导线圈向动力集中型动车组无线传输能量。

3.2 牵引供电系统牵引供电系统负责将来自供电系统的交流或直流电转换为适合牵引电机工作所需的电能。

•牵引变流器：牵引变流器将来自供电系统的交流电转换为直流电，并通过控制逆变器将直流电转换为交流电供给牵引电机。

3.3 辅助供电系统辅助供电系统负责为动力集中型动车组的辅助设备提供所需的电能，包括车内照明、空调、通风等设备。