高速动车组网路控制系统对比分析
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内燃机与配件0引言CRH380A在时速350公里动车组中占有举足轻重的地位,其设计、制造、运营、检修等方面为中国标准动车组的后续推进积累了相当重要的经验。
自2010年投入运营以来,CRH380A普遍进入三到五级检修阶段,因此,具有针对性的分析其网络控制系统对全方位掌握电气检修工作具有重要的作用。
CRH380A的网络控制系统以CRH2型车的网络系统为基础,原型为三菱公司的TIS系统。
CRH380A (6动2拖)相比于CRH2型车(4动4拖)牵引控制的点数增加;速度大幅提升(200公里提升至350公里),且增加了再生制动的功能,因此对牵引与制动的通信要求更高。
1CRH380A网络拓扑结构CRH380A网络控制系统具有列车级网络、车辆级网络两层结构。
列车级网路的拓扑结构为双重环网,车辆级网络为点对点方式。
1.1列车级网络拓扑结构CRH380A的网络控制系统如图1所示。
T1、T2(1号、8号)车分别有1台中央控制装置和1台终端控制装置,M1~M6(2号~7号车)分别有1台终端控制装置,整列车2个中央装置和8个终端装置共10个通信节点,编号为1~10。
10个通信节点通过两根双纤光纤连接形成双重环形网络,上行环路为1—3—5—7—9—10,下行环路为10—8—6—4—2—1。
对于列车重联,T1、T2车的中央控制装置通过两根双绞线(硬性较好)连接于外部接口,用于列车联挂形成20节点双重环网。
另外,整列车通过一根双绞线采用总线拓扑结构连接10个通信节点形成自我诊断传输线,该传输线同样连接于联挂接口。
1.2列车级网络传输协议双重环网的数据传输协议为ARCnet,传输速度2.5Mb/s。
ARCnet是一种数据链路层的令牌协议,一共有五种帧结构:ITT帧(令牌帧)、FBE帧(空闲缓冲区询问帧)、ACK帧(确认帧)、NAK帧(否认帧)、PAC帧(数据传输帧)。
若一个站点要发送数据,首先要接收到ITT帧,再向目的节点发送FBE帧,收到ACK帧后才可以发送PAC帧。
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。
C R H2A型动车组和C R H1A型动车组列车网络控制系统的技术特点(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除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。
动车组网络控制系统及技术分析摘要:网络控制系统是列车安全运行的中枢,既能够提高动车的安全性能,也能为乘客提供更加舒适的乘车服务。
本文针对动车组控制系统的构成体系、模块功能、发展前景等方面进行了分析研究。
关键词:网络控制系统;功能分类;技术发展方向引言:动车组的网络控制系统包含控制、监控、诊断等多项功能。
它能对各个子系统进行实时控制,也能实时监控系统和设备运行情况,及时分析处理、记录存储故障数据。
网络控制系统依靠网络传输数据信息,保证了信息传递的及时性、安全性。
一、车组网络控制系统的构成目前的动车组网络控制系统主要由主处理单元、TCN网关、远程模块、监视器及高压控制单元等部分组成。
主处理单元具有控制车辆运行、实时监测动车情况、诊断分析故障原因等功能,主处理单元也是动车上网络控制系统的子系统进行交流通信、数据交互的媒介。
在日常使用时,通常按照连接动车总线的不同将主处理单元分为牵引类和舒适类。
牵引类主处理单元通过与MVB信号线和MVB牵引线连接,从而控制、监测、诊断与运行相关的动车系统。
舒适类主处理单元连接到MVB信号线、MVB舒适线和CAN总线,实现对空调等与运行无关的辅助系统的控制、维护和管理。
TCN网关通常有两个接口,是动车总线与车辆总线之间信息交互的桥梁,并随时为动车提供可靠的网络通信,保证数据合理分配。
目前列车总线和车辆总线之间的信息传输有TCN和UIC两类标准。
TCN网关既是车辆总线的仲裁设备,从WTB总线角度看,也是一个可以配置为主或者从的节点。
远程模块主要用来收集列车的各类数字数据和模拟信号,同时可以实现对信号的输入和输出,并将收集的信号与变量按照通讯协议的要求,传输到主处理单元。
动车工作人员可以根据动车运行中的实际需求配置该模块的功能。
监视器也是显示屏,通常配置有Windows XP Embedded操作系统,可以实时监控列车上各类子系统的状态和列车运行过程中的数据信息,并将监测到的信息及时存储。
CRH5型动车组网络控制系统TCMS功能浅析发布时间:2021-06-30T08:24:41.082Z 来源:《中国科技人才》2021年第10期作者:韩东宁罗昭强张德龙陈政良[导读] 动车组列车总线(WTB)能够实现各个中央控制单元间传递列车级数据及实现数据交换;多功能车辆总线通过总线管理器或I/O接口与各子系统连接,传递过程数据、消息数据等,控制各子系统执行相应的功能。
长春客车股份有限公司高速动车组制造中心吉林长春 130062摘要:CRH5动车组的列车网络控制系统由网关GW、微处理器单元MPU、远程输入输出模块RIOM、中继器REP、TS/TD/LT监视器等硬件构成。
列车网络控制系统分为列车总线WTB和多功能车辆总线MVB两级总线,而MVB总线根据功能性又分为MVB-A信号总线、MVB-B牵引总线和MVB-C服务设施总线,实现与牵引、制动、空调、塞拉门等各个子系统之间的通信,。
关键词:中央控制单元;网关;RIOM;WTB;MVB引言:动车组列车总线(WTB)能够实现各个中央控制单元间传递列车级数据及实现数据交换;多功能车辆总线通过总线管理器或I/O接口与各子系统连接,传递过程数据、消息数据等,控制各子系统执行相应的功能。
一、概述CRH5动车组根据功能性将列车分为两个牵引单元,每个单元包括4节车辆,前一个牵引单元由Mc2、M2S、TP、M2车构成,后半个牵引单元由T2、TPB、MH、Mc1车构成。
列车网络控制系统TCMS将两个冗余的UIC网关分别应用于两个牵引单元。
其中列车总线(WTB)能够实现各个中央控制单元间传递列车级数据及实现数据交换;多功能车辆总线通过总线管理器或I/O接口与各子系统连接,传递过程数据、消息数据等,控制各子系统执行相应的功能。
1.WTB列车总线WTB在给定时间内由单一主设备控制。
在主设备控制下,WTB周期性广播用于诸如牵引、控制列车的过程数据。
它也按需求传送可能较长但不太紧急的用于旅客信息、列车诊断和维护的消息数据。
动车组网络系统及故障分析摘要:高速列车为保证旅客乘车的安全与舒适,需对车辆的各种设备进行可靠地控制、监测和诊断而列车网络系统是一种面向控制、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,其集列车控制系统、故障检测与诊断系统以及旅客信息服务系统于一体,通过网络实现列车各个系统之间的信息交换,最终达到对车载设备的集散式监视、控制和管理目的。
本文着重介绍了列车网络系统的结构组成、工作原理以及典型故障的分析和处理方法。
关键词:动车组列车总线(WTB) 车辆总线(MVB) 通信以太网一、系统概述列车网络控制系统用于动车组的列车级和车辆级的网络数据传输,并能够实现整车的逻辑控制、故障诊断和状态显示,提供调试和维护帮助。
1.网络控制系统采用两级总线列车总线为WTB总线,车辆总线为MVB总线,列车级和车辆级数据转换采用WTB/MVB 网关。
WTB总线物理上采用两根互为冗余的双绞线,传输速率为1Mbit/s,两个牵引单元之间通过WTB总线和冗余的网关连接,通过网关与本单元的MVB总线相连进行数据交换。
MVB总线的传输介质为EMD,物理层上采用两对冗余的双绞线总线结构,MVB总线的传输速率为1.5Mbit/s二、列车的通讯与控制1.中央控制单元中央控制单元主要由网关、CPU处理板卡、IOM管理板卡、MVB通讯板卡、数字输入输出板卡、电源板卡、冷却风扇、机箱等组成。
同时扩展可实现网侧电流、变压器差分电流、网压、蓄电池电压等模拟量采集功能。
可实现WTB/MVB/ETH的通讯功能。
中央控制单元在通用CPCI总线的技术上加入本控制单元特有的信号,实现了扩展性的CPCI总线技术;除此之外,在背板上还包含数字和模拟信号;具有MVB、以太网接口。
2.高压控制单元本高压控制单元主要由CPU处理板卡、IOM管理板卡、MVB通讯板卡、数字输入输出模块、模拟量输入输出板卡、电源板卡、冷却风扇、机箱等组成;主要实现高压系统数字量输入输出监视与控制、网侧电流、网压、变压器差分电流、变压器油流出入温度、蓄电池电压等模拟量采集功能。
CRHA型动车组和CRHA型动车组列车网络控制系统的技术特点CRHA(中国铁路高级动车组)型动车组是中国铁路总公司自主研发的一种新型高速铁路列车。
CRHA型动车组列车网络控制系统作为动车组列车控制的核心技术部分,具有以下技术特点。
一、网络化控制:CRHA型动车组列车网络控制系统采用了网络化控制的设计理念,通过网络将车载设备和地面设备互相连接,实现信息的双向传输和控制指令的下达。
这种网络化控制方式大大提高了列车的运行效率和安全性,可以实现实时监测和调度,提升运输能力和运行稳定性。
二、智能化管理:CRHA型动车组列车网络控制系统具备智能化管理功能,通过搜集列车各个车厢的信息,如车厢内温度、空气质量等,可以实现对列车运行状态的全面监测和管理。
同时,系统内还集成了自动速度控制、防护控制和故障诊断等功能,可以实现对列车运行过程中的各种情况的智能判断和应对,提高了列车的安全性和可靠性。
三、多点通信:CRHA型动车组列车网络控制系统支持多点通信,即车载设备可以同时和不同的地面设备进行通信。
这种多点通信方式可以有效地实现车载设备与不同地点的调度系统之间的信息交流和指令传递,提高了列车的运行效率和准确性。
四、高可靠性:CRHA型动车组列车网络控制系统具有很高的可靠性。
系统采用了多重冗余设计,即车载设备和地面设备都具备备份功能,一旦一些设备发生故障,系统能够自动切换到备份设备上,保证列车的正常运行。
此外,系统还具备故障自诊断和自恢复功能,可以实时监测列车设备的运行状态,识别故障并自动进行恢复,进一步提高了系统的可靠性和稳定性。
综上所述,CRHA型动车组列车网络控制系统通过网络化控制、智能化管理、多点通信和高可靠性等技术特点,实现了对动车组列车的全面监测、智能化管理和精准调度,提高了列车的安全性、可靠性和运行效率。
这种先进的技术特点将为中国高速铁路的发展提供了重要支撑,并提升了我国高速铁路系统在国际上的竞争力。
动车组网络控制系统及技术分析摘要: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。
关键词:动车组;网络控制系统;多网融合;轨道交通技术引言动车组的控制、监测与诊断系统(简称TCMS)是车载分布式的计算机网络系统,承担动车组牵引及制动控制等指令的传输,同时对列车上的主要设备进行状态监测,并具有故障诊断及故障记录功能。
信息通过车载网络进行传输,从而减轻了列车重量并提高了系统可靠性。
该系统能够给司乘人员提供操作指导,并给维修人员提供技术支持。
本文总结中车已有典型动车组产品的网络控制系统技术,提取共性要素,对动车组的网络控制系统进行简单介绍。
1动车组网络控制系统组成网络控制系统组成主要有:主处理单元/网关单元(CCU/GW)、主控/网关/事件记录仪单元(CCU/GW/ERM)、远程输入输出单元(RIOM)、二层网管型以太网交换机(CS)、三层网管型交换机(ETB)、人机交互单元(HMI)、接口网关单元(ECN/MVB/Lonworks)。
1.1主处理单元主处理单元主要负责列车控制、监视和故障诊断的功能。
所有列车网络控制系统的子系统都通过车辆总线与主处理单元进行通信,交换数据。
主处理单元根据所连接车辆总线的不同分为牵引主处理单元和舒适主处理单元,其中牵引主处理单元(MPU-LT)连接到MVB信号线和MVB牵引线,用于牵引、辅助和制动等列车运行相关系统的控制、监视和故障诊断,而舒适主处理单元(MPU-LC)连接到MVB信号线、MVB舒适线和CAN总线上,用于空调、厕所、塞拉门等其他辅助系统的控制、监视和故障诊断。
中国标准动车组网络控制系统分析摘要:随着我国铁路交通的迅速发展,基于列车通信网络TCN(Train Communication Network)的网络控制系统代替了原有传统的微机集中式控制方式,在高速列车上得到了广泛应用。
列车通信网络是现代列车的关键技术之一,是影响列车安全、可靠运行及其旅客舒适性非常重要的因素。
列车通信网络是一种面向控制、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,其集列车控制系统、故障检测与诊断系统以及旅客信息服务系统于一体,以车载微机为主要技术手段,并通过网络实现列车各个系统之间的信息交换,实现列车控制系统的智能化、网络化与信息化。
中国标准动车组列车网络控制系统的列车总线采用WTB总线和ETB以太网骨干网,车辆总线采用MVB总线和ECN以太网编组网。
本文对中国标准动车组的网络控制系统进行了介绍,阐述了该动车组网络控制系统的拓扑结构,对列车总线WTB和车辆总线MVB进行了分析,介绍了网络控制系统的相关设备及各自功能。
关键字:MVB WTB TCN网络中国标准动车组前言:高速动车组列车为保证旅客乘车的安全与舒适,需对机车和车辆的各种设备进行可靠地控制、监测和诊断。
随着现场总线技术的发展,这种过程控制已从集中型的直接控制系统发展成为基于网络的分布式控制系统。
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成用于连接各节可动态编组的列车级通信网络WTB(绞接式列车总线)和用于连接车辆内固定设备的车辆通信网络MVB (多功能车辆总线)【1,2】。
列车通信网络将列车微机控制系统的各个层次、各个单元之间连接起来,作为系统信息交换和共享的渠道,从而实现全列车环境下的信息交换。
列车通信网络是铁路列车车辆之间和车辆内部可编程设备互连传送控制、检测与诊断信息的数据通信网络。
它是用于列车这一流动性大、环境恶劣、可靠性要求高、实时性强、与控制系统紧密相关的特殊的计算机网络。
动车组网络控制系统分析与探究摘要:随着动车组运营里程的增加,运行时间的增长,动车组网络控制系统的可靠性、稳定性更加变得尤为重要。
本文主要以CRH3型动车组的网络控制系统为模型,对动车组网络系统进行分析与研究,重点阐述CRH3型动车组使用的TCN网络通讯系统,并以此为基础展望列车网络控制系统的未来。
关键词:可靠性 CRH3型动车组 TCN现代列车正朝着高速化、自动化、舒适化和智能化的方向发展。
随着列车高速化的快步提升,与之相生的安全性问题也必然得到有效的保障,与传统的列车相比,为了保障高速化下的列车安全,在列车上设置了多种设备,这些设备需要在机车车辆及车载设备各网络部件之间实现信息的传输与交换。
如何将这些诸如列车状态、控制、故障诊断、旅客信息系统等信息安全、快速、可靠、准确地在整个列车上传输,是一个关键性问题。
而列车通讯网络(TCN)技术就是使这个庞大而繁杂的网络正常运行的的有效途径。
1.TCN网络概述列车通讯网络(TCN)是指一个具有双现场总线的分级构造系统,专为铁路车辆研发,用以替代模拟远程控制系统和掌握列车的运行状态。
TCN是一个二级的通讯网络,由列车总线WTB(绞线式列车总线)和车辆总线MVB(多功能车辆总线)组成。
这两个系统都包含一个带有冗余传输线的串行数据总线。
MVB总线一般用于车辆级的设备总线,WTB总线用于列车级的总线。
每个牵引单元有一个WTB/MVB网关节点,每个牵引单元的网关节点通过WTB列车总线互相联接起来;每个牵引单元内部的设备通过MVB总线互联起来。
每个牵引单元可以单独通过MVB总线主进行控制,又可以通过网关控制别的牵引单元或者接受别的车辆运营命令。
只要协调好每个牵引单元车辆之间的控制关系,就可以实现整列车的控制。
列车通讯网络(TCN)存在以下特点,(1)工作环境恶劣,可靠性要求高。
动车组网络系统能实现连续工作运行,且能抵抗恶劣的工作环境,即使在出现故障或不当操作的情况下,列车网络也能保障列车正常运行,这是列车网络系统在设计时兼顾硬件和软件两个方面对列车运行的保障,列车实时系统也是基于列车运行时的最坏情况,最后期限、最大运营时间、最长延迟等极端情况下设计的。
交通科技与管理15智慧交通与信息技术动车组的网络控制系统(TCMS)是一个通过计算机网络来对列车进行监管控制的系统。
该系统利用贯穿列车的总线来实现信息的传输,然后实现对列车运行状态和车载设备运行情况的实时监控,该系统具有车辆逻辑控制、状态监控和故障诊断等到方面的功能,利用这些功能,可以更好的保证列车运行的安全性和稳定性。
当车辆出现设备故障时,网络控制系统还能够为司机以及乘务人员指导,并且对相关记录进行记录和分析,为设备的维护保养、乘客服务等工作提供支持。
1 动车组网络控制系统的结构动车组网络控制系统对于数据的精密性有比较高的要求,这使其结构具有层层要求严格和复杂的特点,该系统主要包括车辆控制单元、各网关接口节点、输入输出模式、拓扑结构等几部分,下面对这几部分进行介绍:1.1 车辆控制单元车辆控制单元的功能是对整个动车组各个附属系统进行控制,并且完成数据的收集和整理等工作。
车辆控制单元通过动车组的主线和各附属单元之间进行连接,实现数据交互和通信,其能够按照各附属单元的实力情况或者实际运行状态来进行信息的传递,保证各个单元运行的稳定性,其还能够实时追踪各单元的实际运行状态,并且利用车辆信号线来实现对各个单元的控制。
1.2 网关接口节点列车通信网络对动车组的网络进行管理,其主要功能是连接动车组的各总线,从而实现信息的传输和通信;其可以实现对信息传输的实时把控,从而使信息可以稳定、持久的传播;此外,其还具有动车组总线任务分配的功能,可以保证任务均匀分配,通信网络网管对于车辆总线而言,起到的是总指挥的作用,能够对其任务进行分配;对于列车总线而言,其则是一个可总可从的节点,既可以起到对各网线进行支配的作用,也可以作为网关接口的节点使用。
1.3 远程输入输出模块动车组的输入输出模式采用的是远操控的模式,该模块的作用包括各种数字量、模拟信号的采集,以及控制信号的输出等,将这些变量根据通信协议与主处理单元进行信息交互。
高速列车通信网络控制技术的特点与对比分析摘要:通信网络控制技术是高速轨道车辆的核心技术之一,是实现高速列车快速发展的重要影响因素之一。
本文介绍了国内现有两种高速列车的通信网络控制技术,并对比分析了两种技术的优缺点,为国内高速列车通信网络控制系统的发展奠定了基础,具有一定的参考价值。
关键词:通信;网络控制;高速列车高速列车,是指能以高速度持续运行的铁路列车,最高行驶速度一般要达到200km/h及以上。
其具有快捷舒适、平稳安全、节能环保等优点,可满足日益增长的出行需求,深受当代人们的欢迎。
高速列车的通信网络控制系统通过贯穿列车的数据总线来传递信息。
通过对列车的运行状态以及车载设备动作的相关信息进行采集管理,来达到有效地辅助司机及乘务员操纵列车,以提高服务质量。
目前国内外高速列车发展日新月异,列车结构越来越复杂,特别是当前在线监测技术、实时故障检测技术、数据动态采集技术和大数据分析技术的大量应用,对通信网络控制技术的要求也越来越高。
因此本文介绍和对比了国内两种现行且应用范围较广的高速列车的通信网络控制系统情况,分析了两种通信网络控制系统的优缺点,为后续网络控制技术的研究和发展奠定了基础。
1、CRH380A型动车组通信网络控制系统介绍1.1、TCN列车通信网络控制系统CRH380A型动车组全称“和谐号CRH380A型电力动车组”,又名“CRH2-380型”,是由中国中车旗下青岛四方机车车辆股份有限公司设计团队自主研发的CRH系列高速动车组。
车辆采用TCN(Train Communication Network)列车通信网络控制技术。
TCN是一个分为两级的通信网络,由绞线式列车总线WTB和多功能车辆总线MVB组成,其中绞线式列车总线WTB是一种串行数据通信总线。
它通过列车总线将各车辆控制计算机节点连接起来,形成上层分布式网络,主要用于列车级的通信,其传输速率为1Mbps,可以实现过程数据和消息数据的传输,其最大特点就是具有列车初运行功能,即列车初运行功能就是当列车车辆的配置发生变化后,能够自动地对车辆进行编址,构成新的列车拓扑结构,而不需要人为的参与,因此WTB总线特别适用于需要动态编组的列车车辆。
动车组网络控制系统及技术分析曲子扬摘要:随着经济的快速发展,国家对铁路和运输越来越重视,而动车组的网络控制系统及技术是动车组发展的必要条件。
本文介绍了动车组网络控制系统及技术,深入分析了国内外动车组技术的发展历史、不同的控制网络的拓扑结构、传输介质以及网络结构。
关键词:动车组;网络控制系统;技术分析列车网络控制系统作为高速动车组的中枢系统,就像人体的中枢神经系统一样重要。
其主要负责列车的控制、监控、保护以及诊断等功能,是动车组的关键核心技术,能否掌握最前沿的列车网络控制技术很大程度上体现了一个国家在铁路通信方面的研发能力。
1 国内外高速动车组的发展目前,世界各个国家对于高速铁路这种交通运输方式越来越重视,因为高速铁路运输的高速、快捷、安全性高、环保等优势愈发明显。
进入20世纪以后,德国西门子、日本新干线等轨道企业逐步对高速铁路领域进行了研究,直到1964年初,经过不断努力,首条高速铁路由日本建设完成,这也成为了世界高速铁路历史上具有里程碑意义的节点,通过各国的不断研究,目前德国拥有当今最高端的高铁技术。
现如今,发展高速铁路也是适应目前交通运输领域快速发展的必然走向,高速铁路有着运行速度快,安全平稳等优点,是社会进步的象征,从日本第一辆动车生产出厂到目前已经有了50多年的发展历史[1]。
人们在不断进步的同时也在不断追求配置更加丰富的动车组品牌,然而能够决定动车组品牌的主要因素就是产品的质量,只有一个注重质量发展的企业才能生产出卓越的动车组品牌,在我国中车四方股份有限公司始终将追求卓越、诚信四方的公司精神放在首位,并通过“质量优先、创新引领、客户导向”的经营理念,让高速动车组发展的更加迅速,成功研制了我国首列设计时速380公里高速动车组、我国首列“复兴号”动车组以及我国首列城际动车组,推动了我国轨道交通事业的发展。
高速铁路在客运市场有四大优势:高速、安全、环保、载客量大,中国通过引进、吸收、学习外国技术,经过2年多的研究与发展,研制出了自己的新型品牌,打造出了自主知识产权的动车组品牌,并且通过不断的改革与创新,建成了世界上最大的高铁生产基地,成为了国际上生产现代化轨道交通装备的领先大国。
“复兴号”智能动车组网络控制系统简析发布时间:2021-03-30T08:17:39.454Z 来源:《中国科技人才》2021年第5期作者:董睿孙扬姜航阴昀[导读] 近几年来,随着科学技术的发展,中国标准动车组的发展日益纯熟,中国标准动车组对网络传输的要求也越来越高。
传统的列车网络技术,如列车通信网络TCN、列车级总线WTB、车辆多功能总线MVB等已经无法满足高速动车组日益发展的需求。
以太网的技术可以满足高速动车组列车网络的需求。
“复兴号”智能动车组就是采用以太网为列车网络控制系统。
中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春 130000摘要:随着动车组的师叔发展,复兴号动车组已经采用传输效率更快、可靠性更好的以太网,作为列车网络的传输介质。
本文主要介绍“复兴号”智能动车组网络控制系统的应用。
关键词:智能动车组;中央控制单元;以太网中继器近几年来,随着科学技术的发展,中国标准动车组的发展日益纯熟,中国标准动车组对网络传输的要求也越来越高。
传统的列车网络技术,如列车通信网络TCN、列车级总线WTB、车辆多功能总线MVB等已经无法满足高速动车组日益发展的需求。
以太网的技术可以满足高速动车组列车网络的需求。
“复兴号”智能动车组就是采用以太网为列车网络控制系统。
1网络系统概述“复兴号”智能动车组为8辆编组,4辆动车4辆拖车,按照动力单元设置网段。
列车网络控制系统的列车级采用ETB线缆,车辆级采用ECN线缆。
为提高可靠性,重要部件采用冗余设计。
列车网络控制系统主要实现重要设备的管理、运行信息采集、运行状态的监视和故障诊断,从而保证列车安全可靠的运行。
并为司机或机械师提供故障处理指南,为检修维护提供数据支持。
其主要功能如下:1)采集与车辆运行状况有关的各种信息,并对这些数据进行逻辑判断处理后,发送到牵引、制动、空调、PIS、充电机等连接到列车网络上的各子系统,从而对各子系统进行控制、监视和故障诊断。
2)主要车载设备的数据可传输到显示屏上,司机和机械师可以了解运行过程中设备的状态,影响列车安全和性能的故障会在显示屏弹出故障信息,司机和机械师可查看故障车辆、故障内容、故障原因以及操作提示等信息。
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 采用带优先级机制的载波监听/冲突避免(CSMA/CA)方式对通信介质进行访问控制。
CAN 只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式接收数据,无需专门的“调度”。
2动车组网络控制系统网络结构CRH 型动车组都采用8 辆编组,但是在网络结构上却较大的区别:CRH1 动车组5 动3 拖,由两个2 动1 拖单元和一个1 动1 拖单元组成;CRH2 和CRH3 动车组都是4 动4 拖,由两个2 动2 拖单元组成,但是动车拖车连接的顺序却是不同的;CRH5 动车组5 动3 拖,由一个3 动1 拖单元和2 动2 拖单元组成。
2.1 CRH1动车组网络结构CRH1 动车组网络控制系统主要采用的是MITRAC模块化产品,分布在列车的各个控制现场,拥有整个列车组的控制、各单车的控制、列车诊断、状态监测、事件记录、人机界面等功能。
网络控制系统划分成3个MVB 通信总线段,每个MVB 总线段分别通过网关(GW)连接到WTB 总线进行各MVB 总线段间的通信。
当某个Mc 车的司机室启动后,其上的网关为主控制器,其它网关为从控制器,主从关系的配置由网络自动完成。
在区段内部,TC CCU 用来控制和监视的所有模块,AXSCCU 用于远程无线通信接口及售后服务以太网。
各MVB 区段并不是完全独立的,通过列车内部贯穿整车的冗余MVB 总线在列车两端的Mc 车之间互为冗余,排除了单一故障影响系统功能的可能性,如图1 虚线部分所示。
另外,该网络控制系统中还设有独立的用于牵引控制的MVB 总线,主要实现网侧变流器(LCM)、电机侧变流器(MCM)和辅助变流器(ACM)单元的信息传输功能。
2.2CRH2动车组网络结构CRH2 动车组列车信息控制网络采用列车级和车辆级两级网络结构。
列车级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,连接各中央装置和终端装置,采用双重环网结构。
车辆级网络为连接车厢内设备的通信网络。
主要由 2 台列车信息中央装置(头车各一台)、8 台列车信息终端装置(每车各一台)、列车监控显示器、显示控制装置、IC 卡读写装置及服务乘客的信息显示器等组成[2]。
中央装置具有列车信息管理和向列车信息终端装置传输数据的功能;终端装置实现各车厢中车载设备的信息传输。
CRH2 的网络控制系统采用列车和车辆两级网络结构。
列车级网络连接各中央装置和终端装置,主要有两种类型:一是以光纤为传输介质的列车信息传输总线,采用ARCNET 双重环网结构。
光节点之间传输控制采用令牌传递方式,中央装置可以同时向2个方向发送信息,如果在环路的一个方向没有检测到应答时,就向环路的另一个方向发送信息,能够避开故障部位。
二是以双绞线为传输介质的自我诊断传输网,主要采用HDLC 作为通信协议。
当环形网络发生故障时可以传输控制指令,对各设备进行控制,自我诊断信息通过段站总线结构进单向传输,采用固定长度的循环传输方式。
车辆级网络则用于车厢内各设备间的信息传输,主要传输介质为光纤线和电流环传输线。
2.3CRH3动车组网络结构CRH3动车组为固定配置的8车动车组,两列8车动车组组联挂成一列长编动车组。
8车动车组分为2个由4辆车组成的牵引单元,每个牵引单元内用MVB贯穿单元内4辆车,两个牵引单元之间通过TCN网关的WTB连接,完成列车级信息的传递,即CRH3动车组车辆级总线采用MVB,列车级总线采用WTB。
此外,CRH3 的MVB 总线采用了主链结构,MVB 的各分支段通过中继器(repeater)连接到主链上。
当某个设备出现功能性故障时不会影响该总线上其他设备的通信,但如果传输介质出现故障则会对其他设备产生影响,比如 2 车的车辆总线有断点,那么该故障会造成 2 车所有的车载设备不能正常通信,但对其他车中的车载设备无影响。
2.4CRH5动车组网络结构CRH5 动车组分为两个对称的网络单元。
网关被用于动力单元之间的信息传输并实现节点的协议转换。
每个动力单元建立车辆总线,又称MVB 总线。
根据设备的数量或线路的长度,可利用“中继器”来增加MVB 总线的长度。
每个单元根据设备的功能设置了MVB- A、MVB- B 和MVB- C三类MVB 总线,分别用于传输一般的输入输出信号、用于传输牵引、制动等控制信号和用于传输旅客服务信息。
此外还采用了CAN 总线用于车辆级的充电器、轴温检测单元和厕所单元间的信息传输。
3动车组网络控制系统设备高速动车组的网络控制系统设备主要包括中央控制单元、网关、中继器、分布式输入输出站、入机接口等设备的硬件构成、功能及接口。
3.1CRH1动车组网络设备CRH1型动车组的网络设备主要包括中央控制单元、网关、智能显示单元、其他网络接口设备。
中央控制单元CCU的硬件是通用处理器VCU-Lite,CCU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。
列车组的网络设备就是网关GW,CRH1动车组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。
网关在两种总线的通信之间进行数据的管理、分析和过滤。
网关能够支持强、弱主机的概念,也能在列车编组改变时自动标识、配置列车总线上的有限节点。
智能显示单元作为TCMS的人-机界面,用以进行实践显示和车辆监控。
3.2CRH2动车组网络设备中央装置由铝合金箱体组成,外形尺寸为482.6mm(宽)×400mm(高)×345mm(深)。
最上部位外部连线插座,中间部分安装电路板,下部为通风空间。
箱体后部有两层印刷电路板,最后一层安装外部连线插座,另一层作为各印刷电路板底板,电路板通过连接器与底板连接。
终端装置由输入输出连接器、电路板、母板、箱体构成,由10块电路板组成,但有11个插卡位置。
另外还有显示控制装置、显示器、IC卡读写装置组成。
3.3CRH3动车组网络设备CRH3动车组网络设备主要有中央控制单元、分布式输入输出站、多功能车辆总线继电器组成。
每辆端车的司机室内,都有两个中央控制装置(CCU),即每个牵引单元有两个CCU。
其中一个在主CCU方式下工作,另一个在从CCU方式。
每个牵引单元的CCU负责本牵引单元内的车辆控制。
它从车辆总线MVB和列车总线WTB读取命令和信息,并向列车总线WTB和车辆总线MVB发送控制信息和反馈信息。
在动车组中有两类的输入输出站,一种是输入输出点数固定不变的,并且结构非常紧凑的紧凑式输入输出站,另一种是输入输出模块可随输入输出通道数量的增减而变化的智能外围终端SIBAS-KLIP。
多功能车辆总线继电器本身不能与MVB总线其他设备进行信息交互,知识延长了MVB总线的通信距离。
CRH3动车组网络控制系统的维修信息显示和输出主要通过司机室和列车员的人际交互界面进行。
3.4CRH5动车组网络设备CRH5动车组网络设备主要组成有主处理单元、司机显示单元、本地显示单元。
MC1、MC2车配置主处理单元MPU-LT和各MPU-LC两个,其他车无MPU(Main Processing Unit,主处理单元)。
负责对相应车辆输出指令和控制。
在每一个动力单元有两对MPU。
MPU的主要功能包括过程数据收发、逻辑判断与处理及故障诊断。
司机台上有2个名为TS和TD的监听器。
TS 和TD互为冗余,当二者之一出现故障时,司机可以通过屏幕周围的按键选择作用模式,以便从另一个监视器上获取所有画面及信息。
本地显示单元设置在CRH5动车组乘务员室中,主要功能是显示本地信息,发送本地命令,显示自动报警,显示车辆设备的状态等。