高速列车网络与控制技术第3章 (3.6-3.8)
列车网络提纲总结
高速列车网络与控制技术（车辆三班整理版）第一章1.列车网络和普通计算机相比有何特点？参考第三章第2题2.目前应用在我国铁路和机车上的网络有哪些，各有什么特点？一种是国产化的MICAS-S微机系统，用于SS4B等电力机车一种是基于美国GE公司20世纪80年代的C39-8机车上所用的微机控制系统，用于DF11和DF8B等内燃机车详细的我国列车通信网络在机车车辆的应用情况见p16见表1.23.CRH1，CRH2，CRH3，CRH5动车组所用的列车网络是什么？CRH1用的WTB/MITRAC系统；CRH2用的ARCNET系统；CRH3用的WTB/SIBAS32系统；CRH5用的是WTB系统（均指的是列车总线）4.HXD1，HXD2，HXD3以及HXN3，HXN5机车所使用的列车网络是什么？HXD1用的是WTB/SIBAS32;HXD2用的是WorldFIP/AGATE;HXD3用的是Ethernet（以太网）；HXN5用的是：Ethernet（以太网）第二章1.通信系统的组成及特点？（p23）通信系统是传递信息所需的一切技术设备和信道的总和。
一般是由信息源和信息接收者，发送设备，接收设备。
传输介质等几部分组成。
2.通信系统给的主要性能指标？（p24）信息传输的有效性和可靠性是通信系统最主要的性能指标。
有效性是指信息传输的“速度”，即快慢。
对数字通信系统，常用传输速率和频带利用率来衡量。
可靠性是指信息传输的“质量”，及好坏，常用误码率来度量。
3.数据编码技术：曼彻斯特编码，差分曼彻斯特码（p31）曼彻斯特编码：这是一种常用的基带信号编码。
它具有内在的时钟信息，因而能使网络上的每一个系统保持同步。
在曼彻斯特编码中，时间被划分为等间隔的小段，其中每一小段代表一个比特。
每一小段时间本身又分为两半，前半个时间所传信号是该时间段传送比特值的反码，后半个时间段传送的又是比特值本身。
因此，从高电平跳变到低电平表示0；从低电平跳变到高电平表示1.可见在一个时间周期内，其中间点总有一次信号电平的变化。
《机车网络控制》课程标准
《机车网络控制》课程标准适用专业：铁道机车运用与维护课时：60一、课程概述《机车网络控制》是铁道机车运用与维护专业的一门专业核心课程。
机车网络系统操作与维护是机车司机、地勤司机等岗位的核心技能。
通过本课程的学习，使学生掌握机车网络系统操作与维护的相关知识及技能，培养学生熟练运用所学知识和技能完成职业岗位所需工作任务的方法能力和社会能力，培养学生的职业素质，提高学生机车网络操作技能和应急故障处理能力。
学生在完成全部工作任务后，应达到如下要求：熟悉机车网络系统的结构及原理；按照规定的程序和标准，对机车网络系统进行日常检查、维护保养和应急故障处理；能根据运用保养规程要求，对机车网络系统故障检修任务进行评价和分析；能采取行动导向确定机车网络系统调试与维护的步骤；能使用专用设备、仪器对机车网络系统进行试验与检测；能阅读机车维修资料，从中获取有效信息；遵守安全规章，安全检修的工作能力。
二、教学目标1.知识目标（1）掌握数据通信网络的组成、原理、特点及应用。
（2）掌握TCN列车通信网络系统的组成、原理、特点及应用。
（3）掌握WorldFIP总线网络系统的组成、原理、特点及应用。
（4）掌握工业以太网系统的组成、原理、特点及应用。
（5）掌握LonWorks控制网络系统的组成、原理、特点及应用。
（6）掌握CAN总线与ARCNET总线系统的组成、原理、特点及应用。
（7）掌握典型机车网络控制系统的检查及故障排除。
（8）掌握典型机车网络控制系统故障的应急处理措施。
（9）掌握安全操作规范。
2.能力目标（1）能够识别机车网络控制系统各类设备的名称及作用。
（2）能够规范操作机车网络控制系统。
（3）能够简单调试机车网络控制系统。
（4）能够对机车网络控制系统进行常规检查。
（5）能够对典型机车网络控制系统进行常规检查及故障排除。
（6）能够对典型机车网络控制系统故障进行应急处理。
3.素质目标（1）坚定理想信念，增强“四个自信”；（2）厚植爱国主义情怀，树牢“四个意识”；（3）加强品德修养，具备良好的职业道德，培养爱岗敬业、认真负责、精益求精的素质和认真、细心、严谨的工作作风；（4）增长知识见识，具有较强的学习能力、信息处理能力和应变能力；（5）增强综合素质，具有发现问题、分析问题和归纳总结问题的能力，具备良好的团队协作能力。
列车总线控制基础(列车通信网络概述)
简化网络结构：一般将网络形式简化成线形；
简化通信模型，一般只利用了OSI/RM中的2～3层；
简化节点信息，通常简化到只有几字节。
采用网络管理技术来实现实时性，并保证其可预知性。
例如:采用主-从访问方式，只要限制网络的规模，就可以 将响应时间控制在指定的时间内。
总之，实时性要求是现场总线区别于一般计算机通信的主要 因素。改善现场总线的实时性，减少响应时间的不确定性 是现场总线的重要发展趋势。
— 传统控制系统中设备的连接都是一对一的
布线简单，工程安装周期缩短、维护也很方便
很强的系统扩展性
– 主机能自动识别设备的增加或删减 – 无需架设新的线缆 – 无需系统停机
大连交通大学
现场总线概述
2.现场总线的特点
现场总线控制系统结构
大连交通大学
现场总线概述
3.现场总线的特殊功能 (1)经济、安全、可靠地传输信息
还要增加到十二种类型
大连交通大学
现场总线技术与计算机通信技术
计算机通信技术的发展会从各个方面影响现场总 线的发展。 但是，二者在基本功能、信号传输要求和网络结 构上均有所不同。
大连交通大学
现场总线技术与计算机通信技术
1. 基本功能
计算机通信的基本功能：可靠地传递信息。 现场总线的功能则是包括了更多的内容： ①高效、低成本地实现仪表及自控设备间的全数字化通信， 以体现其经济性； ②解决现场装置的总线供电问题，实现性现场总线的本质安 全规范，以体现其安全性； ③解决现场总线的环境适应性问题，如电磁干扰、环境温度 、适度、振动等因素，以体现其可靠性； ④现场仪表及现场控制装置要尽可能地就地处理信息，不要 将信息过多地在网络上往返传递，以体现现场总线技术发 展趋势——信息处理现场化。
计算机网络与通信第7讲高速列车网络技术
7.3.2 WTB总线拓扑
• 接入主干电缆的两种方式。
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计算机网络与通信第7讲高速列车网 络技术
7.3.3 WTB物理介质
n WTB采用屏蔽双绞线，要求有较高的机械连接性 能。使用该种介质可以达到1Mbit/s通信速率，长 度为860m，对应22节26m长的UIC列车。
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5）主设备可以最多命名62个节点。
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计算机网络与通信第7讲高速列车网 络技术
初运行完成后每个节点都知道：
n 自己的地址 n 线A和线B，分别命名为P 和 S. n 自己的地址是增序还是减序。 n 网络的拓扑，所有节点的位置，地址，类
型。
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计算机网络与通信第7讲高速列车网 络技术
•由一台主设备完成
•由一台主设备完成
•主设备，强主设备或弱主设备
•总线管理器通过令牌传送成为主设备
•初运行后，主设备权传递给另一节点
•令牌传递自动进行主设备权转换冗余校验
•过程数据 •消息数据 •监督数据
循环 偶发 循环/偶发
源寻址广播数据
点对点或广播数计据算报机网络与通信第7讲高速列车网
用于总线管理的数据
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TCN 体系结构
n 列车级， 车厢级，设备级
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计算机网络与通信第7讲高速列车网 络技术
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计算机网络与通信第7讲高速列车网 络技术
TCN的三种应用方式
n 1) 具有 WTB 但没有车辆总线 ,或者有其它的 车辆总线但不是 MVB ; n 2) 具有 MVB 但没有列车总线 ,或者有其它的 列车总线但不是 WTB ; n 3) 可以是其它形式的总线使用实时协议 ,而不 是 WTB 或者 MVB。
高速铁路信号技术概论课件
（2）中国加快发展高速铁路是从国情实际出发的必然选择
中国正处于经济社会持续快速发展的重要时期，铁路“瓶颈”
制约矛盾非常突出。
中国正处于工业化加快形成的重要时期，铁路运输远远不能适
应工业化发展的迫切要求。
中国正处在统筹城乡和区域发展的关键时期，铁路网布局
难以适应城乡和区域发展的迫切要求。
检修周期及技术标准，按铁道部检修规程执行。
第二章
高速铁路信号系统
第一节 高速铁路对铁路信号的要求
一、对列车运行控制系统的要求
在高速铁路上，由于速度高，司机辨认地面信号是非
常困难的，依靠司机驾驶列车以保证安全已不可能，
在高速列车运行中，机车信号提供的速度等级是直接
指挥列车运行的命令，因此必须高可靠、高安全，不
施管理、电气设备管理、旅客运输和运行管理等，它
以提高运营效率为目标，是保证高速铁路稳定运行、
行车指挥自动化系统应设置运营、行车、车辆、电务
和电力等调度的综合调度所，把各行业的管理及调度
250 km/h以上的铁路系统。高速铁路常被简称为
“高铁”。
高速铁路除了在列车在运营速度达到一定标准外，车
辆、线路、通信信号都需要提升。广义的高速铁路还
包含使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统。
高速铁路以快捷、安全、可靠、舒适、运行准确、运输
能力大、能源消耗低、占用土地少、票价适中、有利于
环境保护、综合造价低、有较好的效率和效益，与高速
高速铁路信号技术
第三章 信号基础设备
第一节 信号机
高速铁路CPⅢ控制网测量培训教材(终)
高速铁路CPⅢ控制网测量与数据处理培训教材西南交通大学2009年4月目录第1章基础知识 (1)1.1概念或术语 (1)1.2CPⅢ控制网的网形 (2)1.2.1 平面控制网测量网形 (2)1.2.2 高程控制网测量网形 (3)1.3CPⅢ控制网的特点 (4)1.4CPⅢ控制网测量的一般规定 (4)1.5CPⅢ平面控制测量要求 (6)1.6CPⅢ高程控制测量要求 (10)第2章 CPⅢ数据采集软件（DMS）安装与使用说明 (13)2.1CPⅢDMS的安装 (13)2.1.1 软件安装需求 (13)2.1.2 软件安装步骤 (13)2.2CPⅢDMS功能和适用范围 (18)2.3硬件设备 (18)2.4CPⅢDMS使用说明 (19)2.4.1 CPⅢ DMS测量准备 (19)2.4.2 CPⅢ DMS测量实施 (21)2.5CPⅢDMS文件说明 (29)2.5.1 观测参数文件 (29)2.5.2 通信参数文件 (29)2.5.3 测量成果文件 (30)第3章 CPⅢ数据处理软件（DAS）安装与使用说明 (31)3.1CPⅢDAS的安装 (31)3.1.1 CPⅢ DAS的安装需求 (31)3.1.2 CPⅢ DAS的安装步骤 (31)3.2CPⅢDAS功能和适用范围 (32)3.3硬件设备 (33)3.4CPⅢDAS使用说明 (33)3.4.1 “工程项目”菜单 (33)3.4.2 “平面数据处理”菜单 (35)3.4.3 “平面平差计算”菜单 (40)3.4.4 “高程数据处理”菜单 (45)3.4.5 “高程数据平差”菜单 (47)3.4.6 “结果显示”菜单 (50)3.5CPⅢDAS文件说明 (51)3.5.1 工程文件 (51)3.5.2 平面数据处理 (51)3.5.3 平面平差计算 (51)3.5.4 高程数据处理 (51)3.5.5 图形文件 (51)第4章典型CPⅢ网测量与数据处理结果分析与对策 (52)4.1CPⅢ网测量误差来源 (52)4.2CPⅢ网测量过程的问题及对策 (52)4.2.1 测站超限频繁 (52)4.2.2 目标错误寻找 (52)4.3CPⅢ网数据处理结果分析与对策 (52)4.3.1 平面网数据处理结果分析与对策 (52)4.3.2 高程网数据处理结果分析与对策 (55)参考文献 (56)第1章CPⅢ控制网测量与数据处理的基础知识1.1 概念或术语1)工程独立坐标系：为满足铁路工程建设要求采用的以任意中央子午线和高程投影面进行投影而建立的平面直角坐标系。
列车网络控制技术-复习打印版教材
列车网络控制技术
四、列车网络技术应用现状
现代列车控制系统主要是基于网络技术的控制系统，比如 Siemens的SIBAS 32铁路自动化系统、ADtranz公司(现已被 Bombardier 公 司 收 购 ) 的 MITRACR 列 车 通 信 和 控 制 系 统 、 Alstom公司的A- GATER控制系统以及日本三菱、东芝公司的 TCMS 列车控制监视系统。
列车网络控制技术
三、信号的传输方式
1.串行和并行：按每次传送的数据位数，传输方式可分为：并行传
输和串行传输两种。
并行道串行
8
的转换
7
接
收
设
串行到并行
备
的转换
3
6
发
5
送
4
设
3
备
2
2
1
4 5 6 78
1
数据线
数据位 8
7
6
接
5
发
收
4
送
设 备
3
设 备
2
1
校验
2.异步传输和同步传输
在串行通信中，数据是一位一位依次传输的，同步问题尤为重
特点：
① 可以克服奇偶监督码不能发现偶数个差 错的缺点；
② 常用于纠正突发性出错，但长度有限； ③ 可使误码率降到原来的1%～0.01%； ④ 不能纠正差错数正好是4的倍数，求位置 在矩形的4个角的差错。
XX X X X X X X X XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX
r位二进制检验码(序列)，从而构成一个总长为n＝k＋r位的二进制序列； 附加在数据序列之后的这个检验码与数据序列的内容之间存在着某种 特定的关系。如果因干扰等原因使数据序列中的某一位或某些位发生 错误，这种特定关系就会被破坏。因此，通过检查这一关系，就可以 实现对数据正确性的检验。
列车车辆控制与通信网络系统技术文件
列车车辆控制与通信网络系统技术条件1 范围本技术条件规定了客运列车车辆控制与通信网络系统的基本配置、网络系统与设备的连接方式、网络上数据传送及故障诊断原则。
对车辆控制与通信网络系统，采用缩写VCCS（V ehicle C ontrol and C ommunication network S ystem)。
本技术条件适用于范围：铁道旅客运输列车的非固定车辆编组和固定车辆编组。
2 引用标准下列标准包含的条文，通过本技术条件引用而成为本技术条件的条文。
TB/T 3021-2001 铁道机车车辆电子装置IEC 61375-1：1999 铁道电气设备列车总线第1部分：列车通信网络（TCN）TB/T3035 -2002 列车通信网络GB/T1287 -91 铁路客车通用技术条件3 基本配置3．1遵循铁标ＴＢ／Ｔ3035－２００２《列车通信网络》第５条“选用原则”规定。
由于铁道旅客运输列车绝大多数采用非固定编组方式，客运列车通信网络采用遵循IEC61375-1标准的列车通信网络。
3．2客车VCCS是车载分布式计算机网络系统，它是由列车总线和车辆总线构成的两级网络系统。
列车总线连接各车辆的节点；车辆总线连接本车（或本单元）内各个由计算机控制的部件。
3．3列车总线采用WTB，通信波特率为1Mbps。
通信介质为符合UIC558规定的双绞屏蔽电缆，双份冗余，自动转换。
3．4车辆总线采用MVB、通信波特率为1.5Mbps。
通信介质：应采用光纤或符合UIC558要求的双绞屏蔽电缆。
光纤介质不设冗余，电缆介质应考虑冗余。
3．5节点设置：原则上每节车辆应设置一个节点。
3．6显示屏设置：每个车辆总线上应设置一个显示屏。
3．7除了列车总线和车辆总线外，不应有其它跨车辆连接的通信线。
3．8列车通信网络系统中的各个组件，其环境条件（海拔、湿度、温度、冲击、振动、防护等）、供电电源的波动范围及电磁兼容性要求应符合TB/T3021-2001的要求。
高速铁路信号与控制系统
高速铁路信号与控制系统高速铁路的信号与控制系统，是高速列车安全、高密度运行的基本保证。
因此，世界各国发展高速铁路，都十分重视行车安全及其相关支持系统的研究和开发。
高速铁路的信号与控制系统是集微机控制与数据传输于一体的综合控制与管理系统，是当代铁路适应高速运营、控制与管理而采用的最新综合性高技术，一般通称为先进列车控制系统(Advanced Train Control Systems)。
如北美的先进列车控制系统(ATCS)和先进铁路电子系统(ARES)，欧洲列车控制系统(ETCS)，法国的实时追踪自动化系统(ASTREE)，日本的计算机和无线列车控制系统(CARAT)，等等。
先进列车控制系统是铁路在技术上的一次突破，它将使铁路和整个国民经济取得巨大的经济效益。
从80年代初开始研究的先进列车控制系统,现仍处于研究、试验与完善之中。
近年来，许多国家为先进列车控制系统研制了多种基础技术设备，如列车自动防护系统、卫星定位系统、车载智能控制系统、列车调度决策支持系统、分散式微机联锁安全系统、列车微机自动监测与诊断系统等。
世界上许多国家如美国、加拿大、日本和西欧各国都将在20世纪末到21世纪初，逐步推广应用这些新技术。
目前一些国家已经开始分层次的实施。
ARES系统是为了提高铁路运输的安全和效率而研制的两种基本控制系统之一。
它采用全球定位卫星接收器和车载计算机，通过无线通信与地面控制中心连接起来，实现对列车的智能控制。
中心计算机根据线路状态信息和机车计算机报告的本身位置和其他列车状态信息等，随时计算出应采取的措施，使列车有秩序地行驶，并能控制列车实现最佳的制动效果。
全球定位卫星系统定位精确，误差不超过1m。
ARES并利用全球定位卫星来绘制实时地图，使司机能在驾驶室的监视器上清楚地了解列车前方的具体情况，从而解决了夜间和雨雾天气时的观察困难。
ATCS，即先进列车控制系统则采用设在地面上的查询应答器(Transponder)，而不用全球定位卫星。
高铁概论第6章(高速铁路信号与控制系统)
PART 4
中国列控系统 发展规划
6.4中国列控系统发展规划
CTCS（Chinese train control system）中国列车运行控制系统 CTCS0-4共五个分级 0/1速度小于200km/h 2-4列车运行速度大于200km/h
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根据目标点位置或前行列车的位置自动调整后续列车的位置，保证两者之间在 最小间隔距离之上。
6.2高速列车间隔控制和速度控制
列车运行控制系统由车载系统和地面系统组成。功能和特点（P171） 1.一体化、自动化 2.车载信号属于主信号，直接给司机指示列车应遵循的安全速度。 3.自动监控列车运行速度，是一种行车安全控制设备。
4.4信号
6.1.2高速铁路信号与控制系统 的组成与特点
{ 地面固定信号 线路标志
《高速铁路标识设置实施细则》
PART 02
高速列车间隔控制 和速度控制
6.2高速列车间隔控制和速度控制
高速铁路列车间隔控制是通过不同行车闭塞方式实现的。
通过相邻车站，线路所、闭塞分区的设备或人为控制，使列车与列车相互间保 持一定时空间隔，以保证列车运行安全的行车方法称为行车闭塞法。
6.1.1高速铁路信号与控制系统的 概念、作用
★高速铁路的信号与控制系统是集微机控制与数据传输于一体的综合控制与管 理系统 ，是当代铁路适应高速运营、控制与管理而采用的最新综合性高技术， 一般通称为先进列车控制系统（Advanced Train Control Systems）。 以调度集中为龙头，车站设备为基础，通信网络为骨架，集行车调度指挥、列 车运行控制，设备检测，灾害防护和信息管理功能为一体的综合控制系统。
高速列车的控制_监控与诊断技术
电力机车与城轨车辆
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高速列车的控制、 监控与诊断技术
严云升
（株洲电力机车研究所，湖南 株洲 摘
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图!
(,13.2 不用转速传感器的高动态性能的牵引传动调节
磁场定向控制和直接力矩控制两种方案整体性能 是相当的。 磁场定向控制直接对电流控制， 静态的电流 脉动和转矩脉动相对较小；直接力矩控制低速下噪声 较大， 低速下难于控制转矩和磁通， 需采取一些专门措 施。 但直接力矩控制简单， 动态性能较好， 它便于实现， 只 需 很 少 的 计 算 时 间 ， 因 而 可 以 利 用 低 成 本 的 0(4 板， 并有足够时间用于参数自适应调节、 保护及诊断。 国内目前采用直接力矩控制，并已在多个电力及内燃 机车上获得成功。 除了异步牵引电机外，永磁多极同步电机有可能 成为今后的发展方向。 它可实现很高的转矩密度， 从而 有可能实现不用传动齿轮的直接传动。例如， ,27% 动 车上试验了采用永磁多极同步电机。由于采用了高极 对数结构，电枢内的安装空间足够用来安装传统的万 向空心联轴节。 由于同步电机效率高， 没有传动齿轮损
要：概述了高速列车对可靠性、 可用性、 可维护性和安全性的要求， 具体介绍了高速列车在动力控
制、 运行监控、 故障监测与诊断及通信网络等方面的技术动态。 关键词：高速列车；动力控制；运行监控；故障诊断；通信网络 中图分类号： %#&’(#")" 文献标识码： * 文章编号： （#$$!） "+,#-""&, $’-$$$’-$!
1.3-列车网络控制系统概述.ppt
二、列车网络控制技术的发展
1.3 列车网络控制系统概述
• 计算机在轨道交通工具上的应用随着20世纪70年代后期微处理器技术的普 及而迅速发展。微处理器开始主要应用于机车车辆单个设备的控制，如西门 子、BBC于80年代初把8086微处理器应用于机车或动车的传动控制。
• 随着计算机技术的发展，机车车辆上微机控制的服务对象逐渐增多，如牵 引、供电、制动等系统都广泛应用到了计算机技术。因此，列车控制系统引 人了层次划分的思想，产生了基于串行通信的用于较为独立的控制设备或层 次间信息交换的总线与企业标准，如BBC的连接机车控制层与传动控制层的 串行控制器总线，该总线后来发展成为用于连接机车内的所有智能设备的 MICAS车辆总线，简称MVB。
B (Mp)
C (M)
Fuse Box
IES WOS
PCE
IES
PCE
AUX. HV BUS .
城轨车辆网络控制系统
一、列车网络控制系统的功能
• 2、中低压管理
A (Tc)
B (Mp)
1.3 列车网络控制系统概述
C (M)
中压 中压 中压
中压
ACE
负载 负载 负载
中压 负载
中压 负载
中压 负载
中压 负载
• （1）模式开关（自动，由TCMS 管理。有停止、完全制冷、不完全制 冷、制热、通风模式）。
• （2）温度开关，只要当模式开关为自动（19到27度）时才可用。
• TCMS监视每辆车的HVAC状态（良好、故障、维护中、故障）、在 DDU上的舒适度图标。空调管理也通过ACE由TCMS进行管理。
城轨车辆网络控制系统
城轨车辆网络控制系统
1.3 列车网络控制系统概述
高速列车网络与控制技术第5章 主动控制技术
5.1 主动控制的基本原理
5.2 主动控制和半主动控制
对于主动控制技术的工程应用来说，低能耗、低成本、结
构简单、可靠性高是主动控制系统能够投入应用的关键。
5.2 主动控制和半主动控制
5.2.1 被动悬挂系统
5.2.2
5.2.3
主动悬挂系统
半主动悬挂系统
5.2 主动控制和半主动控制
5.3 半主动减振器的基本原理
5.5 半主动控制技术的应用实例：“蓝箭” 动车的二系横向半主动悬挂系统
5.5.4 “蓝箭”动车的二系横向半主动悬挂系统的工作原理
1．半主动悬挂系统配置 2．半主动减振器减振力方向的控制 3．半主动减振器减振力幅值的控制 4．失效状态下半主动减振器的工作原理
5．控制系统流程
6.“蓝箭”动车的二系横向半主动悬挂系统试验
第 5章
主动控制技术
5.1 主动控制的基本原理
5.1.1 主动控制的基本概念
现有的机车车辆悬挂系统由各种弹性元件和阻尼元件组 成，如弹簧、液压减振器。这些元件的工作特点是在衰减振 动时并不需要外界提供能量，仅仅是耗散或暂时存储系统内 部能量，是一种被动的工作方式，故称为“被动悬挂”。
5.1 主动控制的基本原理
5.5 半主动控制技术的应用实例：“蓝箭” 动车的二系横向半主动悬挂系统
5.5 半主动控制技术的应用实例：“蓝箭” 动车的二系横向半主动悬挂系统
5.5 半主动控制技术的应用实例：“蓝箭” 动车的二系横向半主动悬挂系统
5.3 半主动减振器的基本原理
5.4 控制理论
5.4.1 控制理论概述
1．PID控制
2．线性最优控制 3．统计最优控制 4．鲁棒控制 5．预测控制 6．自适应控制 7．神经网络控制 8．模糊控制
试析高速铁路信号系统的网络安全与统一管控
试析高速铁路信号系统的网络安全与统一管控赵妮【摘要】现阶段我国社会经济发展较快,城市化进程不断加快,交通行业发展较快.近些年我国高速铁路建设项目建设范围在逐步扩大,高速铁路信号系统在促进高速铁路稳定运行发展具有重要作用,为了使得高速铁路信号系统的网络处于安全运行状态,相关部门需要对当前信号系统中存在的各项问题进行分析,提出相应的管控方案,对网络系统实行精细化管理,逐步提升信号系统的网络安全,解决网络系统管理工作中的各项问题.%At this stage, China's social and economic development is rapid, the process of urbanization is accelerating, and the transportation industry is developing rapidly. In recent years, China's high-speed railway construction project is gradually expanding the scope of construction. The high-speed railway signal system plays an important role in promoting the stable operation of high-speed railway development. In order to make the high-speed railway signal system in the safe operation of the network, the relevant departments need to analyze the problems existing in the signal system, put forward the corresponding management and control schemes and implement the fine management on the network system to gradually improve the network security of the signal system and solve various problems in the network system management.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)011【总页数】2页(P73-74)【关键词】高速铁路;信号系统;网络安全;管控【作者】赵妮【作者单位】中铁一局集团电务工程有限公司,西安710025【正文语种】中文【中图分类】U2840 引言目前我国高速铁路信号系统在安全防护方面还是选用一般信息网络的防火墙设备，通过外部访问控制和隔离以及病毒扫描技术来提升系统网络安全，没有根据高速铁路实际情况采取相应措施进行全面防御，未从根本上提升铁路通信的安全性。
高速列车牵引网络控制系统
高速列车牵引网络控制系统列车牵引网络控制系统是列车网络控制系统的子集，通过列车网络完成列车牵引和传动的分布式实时控制，其工作过程为：列车控制单元通过列车网络获得各车辆单元设备的状态数据，根据这些数据，按预先设想的策略向各车辆控制单元发出转矩指令值等控制命令，经车辆控制单元处理后，由传动控制单元控制驱动装置来实现列车牵引与动力制动等功能。
（1）列车牵引网络控制系统的基本构成。
采用交流传动的高速列车，列车牵引由分散在多个车辆单元的牵引控制单元和驱动单元构成。
列车牵引网络控制系统分为列车级、车辆级和传动级。
列车级完成列车的综合信息管理和控制决策，给出与整个列车有关的给定目标和控制策略。
由主司机室采集到的司机控制指令、ATP运行控制指令和重联信号，经过列车级处理后，用于完成列车运行速度、加速度、牵引/制动力等运行目标的优化，产生列车牵引控制指令，并经列车总线传送到车辆级控制单元，实现列车的统一指挥。
（2）列车牵引网络控制系统的功能。
①控制功能。
动力车重联控制。
对高速列车的动力设备（包括其他设备）进行远程自动控制及故障监测，信息通道为列车总线、车辆总线及贯穿全列车的少许硬连线。
动力车重联控制主要包括以下内容：a.高速列车操作权的选取，即列车总线主节点的产生及中央控制单元的确立。
b.牵引运行时，判断全列车的状态是否解锁牵引逻辑。
c.判断全列车的动力系统状态，进行全列车牵引力的计算与分配。
d.传送操作车控制指令及反馈各车的状态信息，如控制主断路器、受电弓等远端设备。
牵引特性和制动特性控制。
驱动控制。
定速控制。
辅助系统控制。
过分相控制。
列车控制与监测。
空电联合制动（联合空气制动与电制动）。
②故障检测与故障处理功能。
控制系统基于各传感器信号，利用各种判定条件，通过相关分析确定故障点和故障等级；然后采取故障报警、故障隔离、处理建议、自动恢复、故障导向安全和故障记录等措施，保证列车安全。
故障检测与故障处理主要分为信息采集、信息处理、综合判断、故障安全恢复及导向、故障存储5个方面。
计算机网络与通信第7讲高速列车网络技术
点对点及广播 量化的：16，32，64，128或者256 bits IEC60870 校验序列及帧尺寸校验 由一台主设备完成
主设备，强主设备或弱主设备
总线管理器通过令牌传送成为主设备
初运行后，主设备权传递给另一节点
令牌传递自动进行主设备权转换冗余校验
过程数据
循环
源寻址广播数据
消息数据
偶发
点对点或广播数据报
自己的地址 线A和线B，分别命名为P 和 S. 自己的地址是增序还是减序。 网络的拓扑，所有节点的位置，地址，类
型。
37
强节点与弱节点
只能指定一个节点为总线主，这个节点称为强节 点。
在没有总线主的情况下，允许几个节点（弱节点） 成为总线主。
弱总线主—— 新的总线主 弱节点的机制主要用来克服总线主故障。 有几个弱节点的情况，有几个强节点的情况。
双绞线，RS-485（20米32设备）； 变压器隔离屏蔽双绞线（200米32设备）； 星型光纤网（2000米，2个设备）
双份物理介质
带16..32位前同步码的曼彻斯特编码
带定界符的曼彻斯特编码
1Mbit/s
1.5Mbit/s
8 bit地址
12 bit地址
点对点及广播
点对点及广播
在4--132个字节之间可变
从设备总是与它接受的主帧相同类型的帧来回答。
28
WTB过程数据报文
29
WTB消息数据报文
通常消息报文只是被一个目标接受
30
WTB监督数据报文
可以没有从帧
31
7.3.5 WTB介质访问 （时分）
周期性数据与偶发性数据
32
访问的几点规则
当列车网络组成改变时，每个节点通知总 线主，以改变轮询的策略。
列车网络控制技术基础PPT课件
1. 网络的基本概念
讲解内容
2. TCN列车通信网络标准 IEC61375
1 网络基本概念
1.1 内容提纲
网络的基础 网络的内涵 网络的特点 列车网络技术的发展
1 网络基本概念
1.2 引言
当今人类正进入网络社会，计算机网络的 迅猛发展正在改变着人们的工作和生活。铁 路运输也不例外。
2.4 TCN两层结构
列车总线
车辆总线 设备
节点
车辆总线 列车通信网络包括:
节点 车辆总线
• 用于连接多个车辆的列车总线
• 用于连接一个车辆内多个控制设备的车辆总 车辆和线列车总线通过一个扮演网关功能的节点来互联
节点 车辆总线
2.5 列车类型
2 列车通信网络标准TCN IEC61375
WG22 区分两种主要不同的列车:
应用层 7 表示层 6 会话层 5 传输层 4 网络层 3 数据链路层 2 物理层 1
1 网络基本概念
物理层(Physical Layer)
要传递信息就要利用一些物理媒体，如双绞线、 同轴电缆等，物理层的任务就是为它的上一层提 供一个物理连接，以及它们的机械、电气、功能 和过程特性。如规定使用电缆和接头的类型，传 送信号的电压等。在这一层，数据还没有被组织， 仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是比特。
1 网络基本概念
1.6.3 网络的层次性
计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复 杂系统分解为若干个容易处理的子系统，然后“分而 治之”。
层次结构的好处在于使每一层实现一种相对独立的 功能。分层结构还有利于交流、理解和标准化。
1 网络基本概念 1.6.4 网络的开放性
• 网络协议是通用的
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3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
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2．中央控制单元（CCU） 每个头车（EC01/EC08，即每个牵引单元）的司机室中 有两个中央控制单元（CCU）。每个CCU都与各自的MVB分
支段相连，即头车有两个MVB段。一个CCU以主CCU模式进
行操作，而另一个为从CCU的模式。引导司机室中的主CCU 称为引导主CCU。
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3.8.2 CRH3动车组的通信网络
1．CRH3的网络拓扑
CRH3是以Siemens公司Velaro动车组为原型进行生产的 350 km/h国产高速动车组，由8辆编组构成：头车EC01/EC08 ，变压器搭载车TC02/TC07，中间车IC03/IC06，简餐车 BC04和头等车FC05。可以将CRH3的两个动车组连挂成一个 16辆编组的动车组。 CRH3的列车总体控制系统由列车通信网络、控制系统以 及传统电路技术（安全回路、列车控制线路）构成。
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
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（3）牵引控制单元（PCU/DCU）
（4）制动控制单元（BCU）
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3．车辆级网络设备及配置
车辆级通信网络结构参见本节前面描述。
（1）中央控制单元（CCU/VCU） 车辆级网络设备的中央控制单元的硬件与列车级网络的情况一 样，区别是在通用处理器VCU-Lite上运行不同的软件。
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
① 从MVB输入到BCC/I的信号：
② 从BCC/I输出到MVB的信号有：
• 蓄电池充电器激活； ③ 充电器的主要技术参数如下： （7）门控单元（DOOR） ① 外门概述： ② 外门的检测及应急装置： （8）空调控制单元（HVAC）
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3．网 关
4．输入和输出装置 5．司机和乘务员显示器（MMI）
6．制动系统
7．牵引控制 ．门控单元
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8.3 CRH5动车组的通信网络
1．CRH5列车控制系统的网络拓扑 CRH5的列车网络控制系统的网络架构采用TCN标准，通
3.7 TCN网络管理
3.7.1 网络管理的作用
为便于列车通信网络的测试、调试、运行及维修，列车网络 管理（Train Network Management，TNM）提供了许多服 务，如： • 站的标志和控制；
• 组态的控制（控制配置）；
• 路由选择信息及拓扑的分发； • 过程变量的远程读出和强制。
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
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2．列车级网络设备及配置
CRH1列车级的网络是以双绞线为物理介质，由网关GW管
理的通信速率为1.0 Mbit/s的总线网络，即WTB（Wire Train Bus）网络。 （1）中央控制单元（CCU） （2）网关（GATEWAY）
1．CRH1的通信网络的拓扑
CRH1的列车通信网络（TCN）采用的是Bombardier公司 （其并购了原ADtranz公司）的MITRAC系统。 CRH1为5M3T编组形式。根据对CRH1的列车基本单元 TBU的划分，整个列车控制管理系统（TCMS）在网络通信上 也分成三段MVB总线区段：TBU1段，TBU2段，TBU3段。
3.7 TCN网络管理
3.7 TCN网络管理
3.7.2 被管理对象
TNM有九种特级对象，某些对象可以存在于同一站中
一个以上的事例中。但它们可能只是一个站和站中的一个 时钟对象。图3.77为被管理对象及它们访问过程的概况。
3.7 TCN网络管理
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
3.8.1 CRH1动车组的通信网络
第 3章
列车通信网络
3.6 TCN协议与OSI的一致性比较
TCN的结构遵循OSI模型（ISO/IEC7498-1）。TCN的体
系已考虑了ISO的许多标准，特别是ISO/IEC4335（HDLC）， ISO/IEC88022，ISO/IEC88023，ISO/IEC88024（局域网）， ISO/IEC8473（无连接网络），ISO/IEC8073（面向连接的传 送）以及ISO/IEC9072（远程操作）。
过传输信息和控制命令，对车上的主要设备进行管理。为提高
括无线电和天线）组成。
② COMC（Communication Controller）通信控制器，实现 MVB与RS-485、RS-232总线之间的通信转换。
③ DX（Digital Mixed Input/Output Unit）。
④ AX（Analogue Mixed Input/Output Unit）。 ⑤ BC（Bus Coupler）。
3.8 TCN在我国高速动车组上的应用
（9）其他网络接口设备（RIOM/DX/AX/KLIP/COMPACTIO） ① AXS（Remote Access）远程访问单元用于列车上的 TCMS和地面站点之间无线通信（GSM），AXS硬件由一个 VCU-Lite和一个安装在VCU-Lite顶部的GSM无线电设备（包