第5章 CRH5列车网络控制系统

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1、第一节第一节 网络控制系统网络控制系统（TCMSTCMS）的体系结构）的体系结构 一、一、TCMSTCMS的体系结构的体系结构 CRH5CRH5动车组配有一套基于多台微机的系统，可控制并动车组配有一套基于多台微机的系统，可控制并监控所有列车和车辆的相关功能监控所有列车和车辆的相关功能( (列车网络控制系统列车网络控制系统TCMS) TCMS) 。 其结构基于其结构基于TCN TCN 标准标准 (IEC 61375-1) (IEC 61375-1) ，具有，具有WTB (WTB (列列车总线车总线) ) 和和MVB (MVB (车辆总线车辆总线) )串行接口，每个动力单元串行接口，每个动力单元使

2、用两对冗余的使用两对冗余的MPUMPU模块。模块。 TCMSTCMS体系结构基于具有高冗余度的标准体系结构基于具有高冗余度的标准TCNTCN，该体系结，该体系结构使用构使用2 2个标准的个标准的TCMSTCMS模块，每半列车（称为车组）一模块，每半列车（称为车组）一个。个。 两个动力单元通过网关进行动力单元间和连挂列车间两个动力单元通过网关进行动力单元间和连挂列车间的通讯。的通讯。 每个动力单元根据设备功能设有每个动力单元根据设备功能设有3 3条条MVBMVB总线，分别承总线，分别承担牵引、信号、旅客服务信息的传输。担牵引、信号、旅客服务信息的传输。 此外还有一个此外还有一个CANCAN总线标

3、准的车辆总线，仅用于次要总线标准的车辆总线，仅用于次要设备的诊断。设备的诊断。 系统具有完善的冗余和控制、诊断和监视以及故障存系统具有完善的冗余和控制、诊断和监视以及故障存储功能。储功能。GWGWMPUMPUMc2M2STPM2T2TPBMHMc1Train bus列列车车总总线线Vehicle bus车车辆辆总总线线Vehicle bus车车辆辆总总线线Vehicle name车车辆辆名名称称 一个标准的TCMS模块可以控制4节车辆，并且包括两个不同的等级： 牵引（主要功能） 支持（次要功能） 从两套MPU中（冗余设计）对每条总线进行控制。 根据设备的数量或线路的长度，可利用“中继器”来增加

4、MVB总线的长度。 MPU有两个MVB接口。第二个接口将两条总线的MPU与MVB/WTB网关（冗余设计）和驾驶员监控器连接在一起。 网关被用于在TCMS模块之间交换信息。下图中显示的主要设备连接在MVB总线上。非智能设备通过远程输入/输出模块（RIOMS）与TCMS系统接口。RIOM被分布在每辆车中，从而减少配线和相应的重量。在每个重要位置上均预留冗余的RIOM。注：有注：有重影的重影的设备表设备表示冗余。示冗余。ACU:Auxiliary Control Unit辅助控制单元PIS:Passenger Information System乘客信息系统BCU: Brake Control Un

5、it 制动控制单元REP:Repeater 中继器CGA:Automatic Coupler central unit自动车钩中央单元RIOM CAB:Remote I/O Modules (drivers cab)远程 I/O模块 (司机室)CLT:Local Traction Control本地牵引控制RIOM LQ:Remote I/O Modules (BT panel)远程 I/O模块(BT面板)EXT. DOORSExternal Doors外部门TCU:Traction Control Unit 牵引控制单元GW:Gateway WTB/MVB 网关 WTB/MVBTD:Driv

6、ers Diagnostic display司机诊断显示器HVAC:Air Conditioning 空调TS:Drivers Instruments display司机仪器显示器LT:Train Logic display 列车逻辑显示器WCToilet 厕所MPU LC:Microprocessor Unit Comfort Line微处理器单元车内设施线路CB Battery Charger充电机MPU LT:Microprocessor Unit Traction Line微处理器单元牵引线 TCMS主要零部件可以按照以下分组： 列车控制与监视单元： MPU(微处理单元) WTB/MV

7、B网关 RIOM（远程I/O模块） MVB 中继器 人机接口设备: 司机室主监视器 司机室诊断监视器 本地监视器(在列车长室) 控制杆、开关、按钮、灯 位于低压配电柜和司机台上的低压零部件（继电器、二极管）。 与原型车SM3的改变之处： 诊断线采用CAN总线替代RS485 充电机连接到CAN总线上 将自动车钩控制单元连接到CAN总线上 司机室 RIOM在 MVB-A 和 MVB-B上分开 “本地牵引控制”(CLT)与 HV箱RIOM集成在一起 在车辆级MVB总线上，该体系结构被分为两个不同的层次：牵引和服务设施, 每一层次均使用一对MPU进行管理。这两个层次的MVB总线通过第三条MVB总线（信

8、号总线）连接在一起。此总线由牵引层的MPU控制。二、列车总线二、列车总线 两个动车组之间的连接通过穿过头车自动车钩的“WTB”（列车总线）型冗余链路来实现。 此总线是TCN网络的一部分，它在长度因挂钩/摘钩操作而发生变化时可以实现网络的动态重组（网关重新编号）。 该总线使用具有可控阻抗的冗余介质，其传输的信息速率约为1 Mb/s。传输距离为860米，22个节点，备用节点有4 个。 网关的轮询周期约为50 ms。同一总线还用于两个单元之间的通信。 每次列车重新编组或列车连挂初运行，要进行列车总线即WTB总线的配置，对于规范的列车总线WTB，本身具有自动配置功能,操作人员只要按规程操作，最后检查配

9、置状态以确认配置是否正确。如果配置不正确，列车总线将不能正常通信。三、三、 网关网关 网关可以实现列车总线与车辆总线之间的双向信息交换。 每个网关与列车线路之间以128字节的报文（周期数据）交换与其车组相关的信息，并接收来自整个列车编组中其他所有网关的同类信息。 网关为完全冗余（电路板、连接器、电源等）。四、四、 MPU-LT, MPU-LCMPU-LT, MPU-LC MPU（Main Processing Unit，主处理单元），负责对相应车辆输出指令和控制。 在每一车组中（4辆车）有2对MPU。其中的2个（MPU-LT）控制牵引和信号设备总线上的所有设备，而另外2个（MPU-LC）则控制

10、车内设施和CAN总线上的所有设备。 MPU功能任务周期可认为不超过100 ms（目标值为50 ms）。五、车辆总线五、车辆总线 车辆总线为MVB（Multifunction Vehicle Bus，多功能车辆总线）。 该总线使用阻抗受控的冗余介质，其传输的信息速率约为1.5 Mb/s。最大传输距离200米，32个节点（设备）。 备用节点至少每段为20%。用于处理数据的备用带宽约为30%。 在此总线上可以使用不同的轮询周期：从用于快速信息的32 ms到用于较次要信息的512 ms。 每个车组有3条总线：牵引、车内设施和信号。六、六、 中继器中继器 中继器是一种主要为硬件的专用设备，用于扩展MVB

11、在长度和节点方面的容量。事实上，通过中继器连接的MVB总线的两个不同区段在MPU层次上看来只是一个有32+32个节点、200+200米长的一条MVB总线。中继器引起的数据传输延时非常微小。七、监视器七、监视器 （一）司机台监视器 驾驶台上有2个分别名为TS和TD的监视器。 监视器为彩色TFT显示器。 屏幕尺寸为10.4英寸，其分辨率为800 x 600（SVGA）。 监视器带有加热器和风扇，可在低和高环境温度下使用。 监视器具备“节电”模式功能，可以延长寿命。 监视器所使用的语言为中文。（二） TS监视器 TS监视器以图形化方式向司机显示主要驾驶信息值（即线电压、线电流、力矩等）。 司机可以用