华东交通大学 动车组网络技术4.3 CRH3动车组网络结构

基于CRH3型动车组的列车通信网络系统构架分析作者：许丽媛宋嘉健来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第09期【摘要】CRH3型动车组每列车上一共有2个牵引单元，每个牵引单元内又包括多个设备、模块，这些设备和模块通过MVB连在一起，MVB通过中央控制单元CCU中的网关GW 实现了与WTB的连接，实现了整组列车的互联互通。

【关键词】列车通信网络；TCN；列车网络控制系统；SIBAS32随着我国铁路客运专线和既有线提速的运输要求，列车动车组在我国日益得到关注与重视，而列车通信网络作为动车组监控管理的重要组成部分，其重要性非常显著。

一、车组通信网络组成及系统结构1.动车组通信网络拓扑结构。

在目前已经投入运行的系统中，基本上采用了总线型网络拓扑结构。

每一节车厢作为一个独立的监控单元，各车厢之间通过列车总线（Train Bus）通信。

每一监控单元内根据需求不同，所需节点数量也不同，同一单元内各节点通过车辆总线（Vehicle Bus）相连。

通过在每一监控单元内安装一个代理节点来完成本单元内网络节点的管理，同时也提供本单元同列车总线及其他单元的接口。

在司机室或发电车内有一监控主机，通过网卡模块与列车总线相连，负责数据的显示、存贮等工作。

2.通信网络控制结构。

机车计算机控制装置与人机交互部分（一般采用显示器LCD）组成动车组通信网络。

动车的机车计算机控制单元是整个控制系统的核心，完成全部信号采集、控制与通信管理功能。

机车计算机控制装置按功能又可分为机车计算机控制单元LCU （Locomotive Control Unit）、通信网络和人机接口三部分。

二、CRH3型动车组列车通信网络架构1.牵引单元。

每列CRH3型动车组都由8辆车编组而成，可进一步分为两个分别由4辆车组成的牵引单元。

牵引单元一包括EC01/TC02/IC03/BC04，牵引单元二包括EC08/TC07/IC06/FC05，车厢号为01一08。

第六章动车组信息网络为实现车载数据通信的国际标准化，国际电工技术委员会IEC于1999年通过了一项列车通信网络专用标准TCN（IEC-61375-1）。

该标准将列车通信网络分为列车级通信网络WTB （绞接式列车总线）和车辆级通信网络MVB（多功能车辆总线）。

第一节信息及网络系统一、通信与网络原理CRH380B(L)动车组列车通信和控制网络以及子系统和传统电路技术形成了列车总体网络控制系统。

列车控制网络TCN包括列车级通信网络WTB（绞接式列车总线）和车辆级通信网络MVB（多功能车辆总线），这两个系统都采用了双路冗余线传输。

列车级通信网络WTB用于经常联挂和解编的重联车辆，具有可变的拓扑结构。

多功能车辆总线MVB用于每辆车或一个牵引单元内设备之间的数据通信，具有固定的拓扑结构。

为了提高可用性，使用一个主链结构实现车辆总线 MVB 的拓扑结构，MVB分支段通过中继器连接至主链上。

该结构的优点在于如果车内一个MVB分支段出现故障，不会对本牵引单元其他车的通信产生影响。

CRH380B(L)动车组网络拓扑结构如图6-1所示。

图6-1 CRH380B(L)动车组网络拓扑结构示意图（头车）二、列车通信网络的构成与功能CRH380B(L)型网络控制系统设备包括：中央控制单元、人机接口显示屏、牵引控制单元、制动控制单元、辅助控制单元、输入输出模块及温度采集单元、中继器等，如图6-2所示。

图6-2 动车组网络系统设备示意图（局部）（一）中央控制单元（CCU）U的组成CRH380B(L)动车组每个牵引单元内有两个CCU，其中一个CCU以主控CCU方式工作，另一个以从控CCU方式工作。

中央控制单元（CCU）由MVB32板卡、各控制板卡及网关板卡等元件组成，如图8-3所示。

图6-3 动车组中央控制单元CCU（1）网关：每个牵引单元有两个网关，但只有加载在主CCU上的网关参与WTB和MVB 通讯,从CCU上的网关不工作。

网关负责从列车总线（WTB）到车辆总线（MVB）的处理数据的信号编辑和信息数据发送，反过来也一样。

3 CRH3型动车组高压侧电路结构及参数动车组高压侧器件主要有受电弓、主电路断路器、高压电流互感器、高压电压互感器、接地保护器、主变压器、真空断路器等组成，其组成部分如图3.1所示。

本章将对这些元件进行简介。

每辆动车组都由两个对称的牵引单元（EC 01 至BC04 车和FC05 至EC08 车）组成，它们通过一根车顶线相连。

高压系统位于车顶。

除车顶线和TC02 和TC07 车之间的高压转换装置外，高压系统的下列所有组件都位于TC02 和TC07 变压器车高压电器的主要组成部分位于每个完整动力配置的变压器车车顶上。

（具体每个部件的分布见表3.1）表3.1高压系统部件布置3.1SS400受电弓CRH3型动车组采用SS400 型受电弓，升弓装置安装在底架上，通过钢丝绳作用于下臂。

下臂、上臂和弓头由较轻的铝合金材料制成。

当动车组与供电网连接/断开时，受电弓即升起或降下。

动车组有两个受电弓，都采用气动控制。

正常运行时，采用单弓受流，另一台备用，处于折叠状态。

网侧高压母线将两个受电弓连通起来，并将网侧电压传输给位于底架上的牵引变压器。

工作原理：受电弓配备了一个压缩空气驱动的自动升降装置，当接触接触带破裂时驱动装置将降低受电弓。

在接触接触带的摩擦块中有一条沟槽里面充满来自驱动装置的压缩空气，如果摩擦块断裂压缩空气就会泄漏，底部驱动装置就会通过一个快速排气阀将受电弓降低，同时主断路器被触发以免由于电弧引起损坏。

同样的方式当绝缘舵杆损坏时以相同的方式进行控制。

在压力管路损坏的情况下，该自动升降装置通过塞门在运行状态时进行隔离。

自动升降装置受控于列车控制系统。

受电弓所有功能以及监控是通过各自的阀控制模块实现。

受电弓升起是通过一个安装在控制阀模块输入电缆中的电磁阀实现。

升弓时间通过输入电缆中的电抗设置。

降弓时间以及静态接触力以及自动升降装置中的压力开关的压力通过阀控制面板设置。

阀控制模块所需的压缩空气由MR管提供，当列车整备时辅助空气压缩机会被使用。

基于CRH3型动车组的列车通信网络系统构架分析CRH3型动车组每列车上一共有2个牵引单元，每个牵引单元内又包括多个设备、模块，这些设备和模块通过MVB连在一起，MVB通过中央控制单元CCU中的网关GW实现了与WTB 的连接，实现了整组列车的互联互通。

列车通信网络；TCN；列车网络控制系统；SIBAS32随着我国铁路客运专线和既有线提速的运输要求，列车动车组在我国日益得到关注与重视，而列车通信网络作为动车组监控管理的重要组成部分，其重要性非常显著。

一、车组通信网络组成及系统结构1.动车组通信网络拓扑结构。

在目前已经投入运行的系统中，基本上采用了总线型网络拓扑结构。

每一节车厢作为一个独立的监控单元，各车厢之间通过列车总线（Train Bus）通信。

每一监控单元内根据需求不同，所需节点数量也不同，同一单元内各节点通过车辆总线（Vehicle Bus）相连。

通过在每一监控单元内安装一个代理节点来完成本单元内网络节点的管理，同时也提供本单元同列车总线及其他单元的接口。

在司机室或发电车内有一监控主机，通过网卡模块与列车总线相连，负责数据的显示、存贮等工作。

2.通信网络控制结构。

机车计算机控制装置与人机交互部分（一般采用显示器LCD）组成动车组通信网络。

动车的机车计算机控制单元是整个控制系统的核心，完成全部信号采集、控制与通信管理功能。

机车计算机控制装置按功能又可分为机车计算机控制单元LCU（Locomotive Control Unit）、通信网络和人机接口三部分。

二、CRH3型动车组列车通信网络架构1.牵引单元。

每列CRH3型动车组都由8辆车编组而成，可进一步分为两个分别由4辆车组成的牵引单元。

牵引单元一包括EC01/TC02/IC03/BC04，牵引单元二包括EC08/TC07/IC06/FC05，车厢号为01一08。

每个牵引单元内用车辆总线MVB连接单元内4辆车及同一车厢内的车内设备、传感器、执行机构，牵引单元内各车的拓扑结构固定不变。

第12章旅客信息系统目录第12章旅客信息系统 (1)12.1概要 (2)12.2系统组成 (2)12.2.1系统构成 (2)系统工作环境条件 (4)12.3显示系统 (4)12.3.1车外显示器 (4)12.3.2车内显示终端 (5)12.4广播和内部通讯系统 (6)12.4.1 通告与通讯子系统组成： (6)12.4.3 PIS的人机交互界面（PIS-MMI） (6)12.4.4 PIS的车辆控制器（CCT） (8)12.4.5 内部通讯站防火箱扬声器 (8)12.4.6 GPS天线、GSM天线 (9)12.4.8 各总线系统 (9)12.4.9广播和内部通讯的功能 (10)12.4.10 列车内部电话操作 (10)12.5音/视频娱乐系统 (13)12.5.1 视频系统包括： (13)12.5.2音频系统 (16)12.1概要旅客信息系统（PIS）是分布于动车组上的分布式信息服务系统，主要有三个子系统构成，分别是旅客信息显示系统，通告广播系统、列车内部对讲通信系统以及音频，视频娱乐节目播放系统，除了通告广播/内部对讲通信外，各个系统都采用集中控制方式。

该系统主要作用是通过内外显示器为旅客提供列车的行车信息（列车车次，时间表，车厢号，列车速度，列车位置，到达车站等），车内外温度，由乘务人员编辑的信息，列车内部的广播、对讲、通信功能以及提供给旅客的娱乐功能（音频、视频娱乐节目播放等）。

两列重联时，旅客信息系统的内部总线通过车端的自动车钩连接，信息显示功能、通告广播功能及内部通讯功能与单列车的功能相同。

本章描述了CRH3型动车组上的旅客信息系统(PIS)的构成、性能和功能。

12.2系统组成12.2.1系统构成系统组成如图12-1所示：每列车安装的设备有：（1) 向公众的通告系统和对讲系统（PA/IC）；（2) 显示系统；（3) 扬声器；（4) 车辆控制单元，包括带音量控制的音频功放单元用于扬声器扩音；（5) 通话所使用的电话听筒；（6) 带有耳机、频道选择器和音量控制的座席音视频播放系统；（7) 视频分配柜；（8) 视频监视器；（9) 吧车视频单元；（10) 系统总控单元及人机界面环境。

网络通讯技术在 CRH3 型动车组应用摘要：随着我国的科技的发展，在此背景下各种效率高的运输方式也日益得到发展，国家交通运输业也在时时刻刻推动着经济发展。

其中，在我国众多运输方式中，发展最快的还要数高铁动车组。

当中CRH3动车组是较为常见的动车组类型。

就目前而言CHR3动车组的技术设备技术还是相对比较完善的，可以确保动车在绝对安全的运行条件下工作，同时也可以保证给乘客带来更加优质的服务。

当中网络通讯技术作为动车的核心部分，动车的安全稳定运行主要受动车网络通讯系统的直接影响。

就此，本你问将对网络通讯技术在CHR3型动车组中的应用展开简要讨论。

关键词：网络通讯技术；CHR3型动车；应用引文：在CHR3型动车运行的过程中，网络通讯功能发挥着极其大的作用。

通过动车组网络通讯技术可以实时的监测到动车组每个车厢的设备运行信息、传感器工作信息、还包括每个车厢之间的连接可靠程度以及执勤情况。

可以通过动车的中心网络控制单元来控制每个车厢的运行、速度可变控制、制动控制等重要控制操作。

通过对动车运行情况的实时监测控制，来保证准时了解动车运行情况，确保动车能安全的行驶工作。

1.网络通讯技术在CHR3动车组中所具有的主要特点1.网络通讯技术作为动车组中最为关键的组成部分，它是一种可以接受可变性控制，通过网络连接车载的集成型数据通讯系统。

在一定的层面来说它是立车之核心。

以动车组为载体将各个网络通讯系统的功能联合在一起，其中包括对动车运行控制、故障报修诊断和对动车的实时动态检测，也可以解决乘客服务系统不完善的问题。

通过动车车载微型计算机技术的帮助，以网络线路作为载体，从而实现动车组之间功能的信息交叉。

保证乘务人员能够第一时间的了解车厢的实时情况，网络通讯技术让动车组变得更加信息化、智能化，让整个动车组达到网络集成化水平。

让网络通讯技术成为整个动车组安全稳定运行强有力的支撑。

2.不同的动车组一般配备不同的网络通讯系统，在CHR3动车组中则应用的是SIBAS32型动车控制系统，SIBAS32型动车控制系统主要是按照国际标准的ICE61375的控制系统为直接依据进行使用。

浅析高速动车组网络系统的原理与组成摘要：本文研究了现有的CRH3型动车组的网络组成并对其组成原件的功能及进行了详细的阐述，使读者能够清晰的了解到CRH3型动车组的网络控制的基础知识以及网络控制的基本工作原理。

关键词：动车组；通信网络；网络拓扑；通信诊断；双绞线A brief analysis of the principle and composition of high-speed EMU network systemAbstract：In this paper, the existing network composition of CRH3 EMUs is studied and the functions of its components are described in detail, so that readers can clearly understand the basic knowledge of network control of CRH3 EMUs and the basic working principle ofnetwork control..Keyword:Bullet train unit; Communication network; Network topology; Communication diagnosis; Twisted pair引言为了满足我国日益增长的高铁需求，铁道部通过引进高速动车组用于既有铁路和客运专线，快速地提高铁路运输能力和装配水平，CRH3型特有的网络控制系统就是在这种背景下引进，并提出了以网络控制为核心的列车控制和监控方案。

在此我们最CRH3型动车组的网络组成进行简析。

1 通信网络系统的组成1.1结构及组成通信网络(TCN)结构由图可以看出，它包含两级：连接各车辆的列车总线（WTB）和连接一节车辆内或车辆各设备的车辆总线（MVB）。

CRH3型动车组的列车通信网络系统研究摘要：CRH3是比较常见的动车组类型，各项基础功能已经相对完善，可以满足列车安全稳定运行需求，以及为旅客提供优质服务。

列车通信网络系统是动车组的核心部分，直接影响着列车的安全性与可靠性，一直以来都是技术研究的要点。

关键词：CRH3型动车组；列车通信网络；系统架构列车通信网络系统的功能能否正常发挥，对动车组列车的运行状态有着重大影响。

通过列车通信网络系统可以实现所有车厢内不同车辆设备、传感器以及执行机构的可靠连通，并且还能够通过中央控制单元来实现列车的运行控制、制动控制以及速度控制，以及对列车设备进行动态检测，确保可以实时掌握列车实际状态，为列车安全可靠运行提供重要保障。

一、动车组列车通信网络系统特点列车通信网络系统是动车组的重要组成部分，是一种面向控制、连接车载设备的数据通信系统，可以说是立车控制系统的核心。

列车通信网络系统将各种功能集于一体，包括列车控制、故障检测与诊断以及旅客信息服务系统等，通过车载微机技术的支持，以网络为载体，实现列车不同系统之间的信息交互，以此来做到集散式监视、控制与管理所有车载设备，进一步提升了动车组列车控制系统的智能化、信息化以及网络化水平，可以为列车安全稳定运行提供更强保障。

CRH3型动车组对应的是SIBAS 32列控系统，列车通信网络是以国际标准ICE61375为依据，包括多功能车辆总线与绞线式列车总线两种。

通过列车通信网络系统，来将所有车厢的车载设备、传感器以及执行机构连通，构建列车级、车辆级以及设备级的三层控制网络[1]。

CRH3型动车组列车共设置2个牵引单元，且分别包括多个设备和模块，并通过多功能车辆总线连接在一起，是得整组列车互相连通。

以列车通信网络系统作为基础，可实现列车不同设备的同步控制与同步动作，以及实时监测设备状态，并对存在的故障进行诊断，及时将故障信息展示给司机，保证能够第一时间解决处理，避免突发事故的发生。