华东交通大学 动车组网络技术 CRH5动车组网络结构

1主要内容学习目标新课讲授本节小结本节习题列车网络控制技术2【主要内容】4.4CRH5动车组网络结构网络拓扑结构列车级网络车厢通信网络设备通信网络列车网络控制技术3长客/阿尔斯通动车组（CRH5）该动车组由长春轨道客车股份有限公司与合作伙伴法国ALSTOM阿尔斯通公司提供，数量60列。长客动车组CRH5是以阿尔斯通公司为芬兰国铁VR提供的SM3动车组为原型车经改变设计而成的。4.4CRH5动车组网络结构列车网络控制技术44.4CRH5动车组网络结构列车网络控制技术5SM3型动车组由两个牵引单元六辆编组构成，是动力分散式摆式电动车组。动车组适应芬兰铁路的1524mm宽轨，车体宽度3200mm。六辆编组定员325人。阿尔斯通公司自1995年起已经为芬兰国铁（VR）生产了18列SM3动车组。4.4CRH5动车组网络结构列车网络控制技术6长客动车组在原型车基础上主要改动如下：编组结构从原型车的6辆变更为8辆，改变动力配置；平面布置作调整，增加紧急通风，采用TAVS-104Lanzaderas空调系统；新的流线型头部外观设计；采用新一代水冷IGBT的牵引和辅助设备，增加动车组功率，提高了冗余性；采用TCMS（列车监控系统）。4.4CRH5动车组网络结构列车网络控制技术74.4CRH5动车组网络结构（1）动车组总体组成动车组采用8辆编组，5动3拖，由两个动力单元组成。其中，一个动力单元由3个动车和1个拖车（M-M-T-M）组成；另一个动力单元由2个动车和2个拖车（T-T-M-M）组成。列车网络控制技术84.4CRH5动车组网络结构（2）牵引传动系统动车组内包括两个基本动力单元，3动1拖动力单元和2动2拖动力单元。基本动力单元的牵引传动系统主要由1套网侧高压电气设备、1个牵引变压器、3/2个牵引变流器、6/4台三相交流异步牵引电动机组成。全列共计2个受电弓，动车组正常时升单弓运行，另一个受电弓备用。列车网络控制技术9TCMS通过传输信息和控制命令,对车上的主要设备进行管理。通过车载网络完成对牵引、制动、辅助供电、转向架、空调、旅客信息系统、门等单元的监视和控制。故障诊断及故障记录:包括列车的牵引、制动、辅助控制系统的状态；走行部件的安全性；旅客安全相关设施的状态(如车门关闭状态等)；其他电子电气设备状态。CRH5的TCMS功能列车网络控制技术104.4.1网络拓扑结构1.基于TCN标准，具有WTB(列车总线)和MVB(车辆总线)串行接口，使用冗余的MPU（MainprocessingUnit）模块，每个动力单元两对。2.每四节车辆为一个MVB网段，称作一个动力单元，两个网段之间通过网关上的WTB总线进行信息交互。3.每个动力单元根据设备功能设有三条MVB总线，分别承担牵引、信号、旅客服务信息的传输。4.此外还有一个CAN总线标准的车辆总线，用于充电机、自动车钩、厕所单元的互连。列车网络控制技术11列车网络控制技术12网络体系结构示意图CRH5型动车组TCMS分为两个单元，每个单元由微处理单元MPU、网关、远程I/O模块RIOM、中继器REP、主监视器TS、诊断监视器TD、以及本地监视器LT等组成。两个动力单元通过网关进行列车总线通信。4.4.1网络拓扑结构列车网络控制技术13注：有重影的设备表示冗余。ACUAuxiliaryControlUnit辅助控制单元PISPassengerInformationSystem旅客信息系统BCUBrakeControlUnit制动控制单元TCUTractionControlUnit牵引控制单元CGAAutomaticCouplercentralunit自动车钩中央单元RIOMCABRemoteI/OModules(driver’scab)远程输入输出模块(司机室)CLTLocalTractionControl本地牵引控制RIOMLQRemoteI/OModules(BTpanel)远程I/O模块(BT面板)EXT.DOORSExternalDoors外部门REPRepeater中继器GWGatewayWTB/MVB网关WTB/MVBTDDriver’sDiagnosticdisplay司机诊断显示器LTTrainLogicdisplay列车逻辑显示TSDriver’sInstrumentsdisplay司机主显示器HVACAirConditioning空调WCToilet厕所MPULCMicroprocessorUnitComfortLine微处理器单元旅客服务线路MPULTMicroprocessorUnitTractionLine微处理器单元牵引线CBBatteryCharger充电机列车网络控制技术15一个动力单元包含4节车辆，MVB总线分为3类。MVB-A为信号线，用于微处理单元以及司机室、监视屏网关间的通讯；MVB-B牵引线，主要链接诸如牵引控制单元、主制动控制单元、辅助控制单元等设备；MVB-C旅客服务线，用于空调、外门系统等辅助设备的通讯。各MVB总线均由MPU管理。通过两个MPU（冗余设计）对每条总线进行控制。4.4.1网络拓扑结构列车网络控制技术16TCMS应用了两种微处理器单元，MPU-LT和MPU-LC。MPU-LT用于牵引和信号子系统的控制、诊断和监视；MPU-LC应用于空调、塞拉门等其它辅助系统的控制、诊断和监视。4.4.1网络拓扑结构列车网络控制技术17“中继器”来用增加MVB总线的长度和连接设备的数量。主要设备如TCU、ACU被连接在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。4.4.1网络拓扑结构列车网络控制技术18在CRH5的TCMS系统中，采用了冗余设计。WTB和MVB总线都是采用双通道冗余设计，网关、MPU、中继器也均采用完全冗余设计，重要设备的RIOM也采用了冗余设计。4.4.1网络拓扑结构列车网络控制技术19功能：进行两个动力单元之间的通信，每四节车为一个动力单元，传输介质是双绞线。网关作为列车总线和车辆总线之间的协议转换器。主要设备：由列车总线WTB和网关构成。4.4.2列车级网络列车网络控制技术20两个动车组之间的连接通过穿过头车自动车钩的“WTB”型冗余链路来实现。在列车长度因联挂/解挂操作而发生变化时它可以实现网络的动态重组（网关重新编号）。列车总线使用冗余双绞线作为传输介质，传输速率约为1Mb/s。传输距离为860米，32个节点。对于规范的列车总线WTB，本身具有自动组网功能，如果配置不正确，列车总线将不能正常通信。列车初运行时要进行WTB总线的配置。1.列车总线WTB4.4.2列车级网络列车网络控制技术21网关可以实现列车总线与车辆总线之间的双向信息交换。每个网关与列车总线之间以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）。当司机台钥匙激活时，网关被唤醒，进入WTB网络配置过程。被占用的司机室网关成为主网关。2.网关4.4.2列车级网络列车网络控制技术22MVB总线使用阻抗受控的冗余介质，其传输速率约为1.5Mb/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%。在此总线上可以使用不同的轮询周期：从用于快速信息的32ms到用于较次要信息的512ms。车厢级网络采用车辆总线MVB，主要对车厢内的设备进行管理和控制。4.4.3车厢通信网络列车网络控制技术23整个MVB总线分为三段，每个MVB网段都有冗余的管理器。MVB-A：信号线（总线管理设备：MPU_LT,冗余MPU_LT）。MVB-B：牵引线（总线管理设备：MPU_LT,冗余MPU_LT）。MVB-C：旅客服务线（总线管理设备：MPU_LC,冗余MPU_LC）。4.4.3车厢通信网络列车网络控制技术241.总线设备及接口1）CAN总线仅用于次要设备的诊断：电池充电器厕所自动车钩旅客信息系统。4.4.4设备通信网络列车网络控制技术251.总线设备及接口1）RS-485总线4.4.4设备通信网络列车网络控制技术261.旅客信息网络设备及接口管理下列主要功能：（1）外部显示器/运行线路指示；（2）乘客客室内的内部显示器；（3）用于娱乐的LCD/TV屏幕；（4）声音信息通过UIC586列车线传输。4.4.4设备通信网络列车网络控制技术27习题、作业：1.试述CRH5网络控制系统的工作原理。2.CRH5网络控制系统的网络拓扑结构？3.构成CRH5网络的硬件设备有哪些？