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
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。
华东交通大学 动车组网络技术4.3 CRH3动车组网络结构
24 列车网络控制技术
4.3.2 车厢级通信网络
（3）对下级传感器和下级控制单元（如门控单元） 提供的信息进行评估和处理； （4）通过MVB把运行状况反馈到中央控制装置 （CCU）； （5）产生诊断、故障信息并通过MVB传输到动车组 中心诊断系统。
25 列车网络控制技术
4.3.2 车厢级通信网络
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列车网络控制技术
4.3.2 车厢级通信网络
CRH3的车厢级通信网络采用MVB车辆总线，它的 拓扑结构是固定的，不能动态改变。 一个牵引单元内4辆车一起构成一个MVB网段。 通信采用中距离传输介质及屏蔽双绞线，在车厢内 分为两路冗余布线。
20
列车网络控制技术
4.3.2 车厢级通信网络
一个MVB网段内采用构架式的网络结构，即每辆车 形成一个MVB分支网，通过中继器与一牵引单元的 MVB主干网相连接。 这种结构的优点是一个MVB分支网发生故障时不致 影响其他车辆的MVB分支网。 在端车上由于冗余的原因有两个MVB分段，分别通 过两个中继器接入整个MVB网段，在每个分段的两 端都接有终端电阻（120欧姆）。
21
列车网络控制技术
4.3.2 车厢级通信网络
直接接入MVB总线并参与MVB通信的主要设备如下： （1）中央控制单元（主/从CCU）； （2）网关（GW）； （3）司机人机操作界面（司机的MMI）：即进行列 车控制和诊断的人机界面； （4）欧洲列车控制系统（ETCS）； （5）ETCS的MMI； （6）牵引变流器的牵引控制单元（TCU）； （7）制动装置箱的制动控制单元（BCU）；
9 列车网络控制技术
CRH3动车组的网络结构
每个牵引单元内的MVB网段均设有2个互为冗余的 中央控制单元CCU。 在MVB网段上还有牵引控制单元TCU、制动控制单 元BCU、辅助控制单元ACU、以及充电机单元BC、 空调控制单元HVAC、门控制单元、旅客信息中央 控制器PIS-STC、人机显示接口MMI、分布式输入 输出站SIBAS KLIP STATION（SKS）和紧凑式输 入输出站MVB COMPACT IO等。
CRH380B(L)动车组信息网络
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。
CRH3型动车组高压侧电路结构及参数
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
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。
CRH3动车组_旅客信息系统
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。
CRH3动车组介绍
停放制动
可满足30‰坡道的停放要 求，安全，操作简单
无
无
有
项目 备用制动 空气压缩机
CRH5型动车组
有，调车简单，制动冗余 性好
螺杆式（先进、寿命长、 维修少）
撒砂装置
有
制动系统的控 制
独立的TCN网络（可靠性高）
空气系统管件
橡胶O型圈密封
CRH1型动车组
防火性能
起火后可以驶离不宜停车 的地段
无
防火监测 辅助供电制式
水冷 （环保）
通过最小曲线 半径 /m
连挂 145 单车 100
CRH1型动车组 欧洲标准 5M3T
800～1250 5500
145 100
CRH2-300动车组 日本专用标准 6M2T
三级修：45万公里 四级修：90万公里 五级修：180万公里
CRH3型动车组 欧洲标准 4M4T
三级修：120万公里 四级修：240万公里 五级修：480万公里
CRH1型动车组
CRH2-300动车组
车体奥氏体不锈钢， 大型中铝空型材筒
枕梁低碳钢
形整体承载
100t（压缩）
50t（拉伸）
LMA
LMA
CRH3型动车组 大型中空铝型材 筒形整体承载 150t（压缩）
100t（拉伸）
S1002G
车轮直径
890/810（可以磨耗40mm）
915/835 （可以磨 耗40mm）
1个坐式便器卫生
间
1
个残疾人卫生间
感应式自动门 真空保持式
手动门 真空推挽式
10个蹲式，2个座 4个座式4个蹲式，其
式，1个残疾
中一个残疾人
人。
卫生间
CRH3动车组车体结构简介
处于静止且制动状态下的CRH3型动车组所带来的冲击一般不会导致
钩头中央
2014-4-9
变形管中，这时，车钩牵引杆的变形管将产生永久塑性形变。
左右两侧
中心轴线上 下方
21
看来同学们课本上的知识都学得不错嘛， 现在就由老师带你们去现场看看实物吧！
BC04
IC03
TC02
EC01
半永久车钩
学长，什么是自动车钩呢？
学妹不要着急！自动车钩就是可
实现铁路车辆自动连挂的车钩。一节车厢 驶到另一节车厢并对准后，这种车钩即可 在无需人工协助的情况下实现车厢的 连挂。即使在连挂车辆存在水平和 垂直角度误差时，这种车钩也可 实现车辆的自动连挂。
哦，那它主要由什么构成呢？
2014-4-9
22
1.夏芬伯格10型转接器车钩
2.不同高度的过渡部分
3.中国车钩（AAR型号）钩头
过 渡 车 钩
2014-4-9 23
动车组除再两头车外侧装设自动车钩外，其余车厢 好像遗漏了什么。。。 连接处均使用两个半永久车钩相连，其中一个带有
缓冲器，另一个没有。两个半永久车钩通过车钩卡
环连接在一起，此种连接方式刚性好、无松脱、安 哦，原来是半永久车钩！ 全性高，可以满足CRH3型动车组的垂直曲线运动 、水平曲线运动以及两连接车辆间的相对旋转运动 。车钩牵引杆配备能量吸收装置，一般称该装置为
CRH3动车组基本结构及参数
受流电压制式：AC25kV，50Hz；
车体型式：大型中空Байду номын сангаас铝合金车体 ；
转向架：H型无摇枕、转臂式定位、空气弹簧 ； 制动方式：直通式电空制动+再生制动； 辅助供电制式：3相440V、 80Hz，DC110V ； 列车控制网络系统：车载分布式计算机网络系统；
华东交通大学 动车组网络技术5.4 CRH5动车组网络设备
TS与TD主要显示信息
16 列车网络控制技术
5.4.3 本地显示单元
CRH5动车组乘务员室中设置本地监视器。此显示
器的主要功能是： 显示主要本地信息（即制动气缸压力等）的默 认画面 发送本地命令（即设置乘客车厢温度、灯光等） 显示自动报警 显示车辆设备的状态 显示车辆的故障信息 本地监视器与司机台监视器的技术特性相似。
LED2
黄
指示灯2
TX RS232
根据FW而定
CPU板发送
根据FW而定
无信号
TXRS232 黄
TXRS232 黄
RX RS232
CPU板接收
9
无信号
列车网络控制技术
5.4.1 主处理单元构成
3.MVB 模块 驱动器类型：MVB-EMD 连接器类型：9芯连接器 波特率：1.5Mbit/s 连接协议：IEC61375-1 服务接口类型：RS232
1.电源模块 接口类型：9芯连接器 电源模块输入额定电压Un：24VDC 输入电压变化范围：0.7•Un － 1.5•Un 输出电压：5VDC，24VDC 模块输入功率：50W 电源中断：10ms 远程开关控制 使用温度：-40 － +70 °C
6
列车网络控制技术
5.4.1 主处理单元构成
主处理单元 MPU（Main Processing Unit ） 2.CPU模块 （1）主要性能指标 CPU：DSP C32，主频50Mhz，32位 RAM：1.25 Mbyte x 32 bit SRAM FLASH：3.9 Mbyte x 8 bit Data FLASH ， 带 看门狗 对外接口：1个RS232，1个RS485 使用温度：-40 ～+70 °C 编程语言：ANSI C
华东交通大学 动车组网络技术 CRH5动车组网络结构
23
列车网络控制技术
4.4.4 设备通信网络
1.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。
24
列车网络控制技术
4.4.4 设备通信网络
1.总线设备及接口
1）RS-485总线
25
列车网络控制技术
4.4.4 设备通信网络
1.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；
5
列车网络控制技术
4.4 CRH5动车组网络结构
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TAV S-104 Lanzaderas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）。
15
列车网络控制技术
4.4.1 网络拓扑结构
TCMS应用了两种微处理器单元，MPU-LT和MPULC。
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。
16
列车网络控制技术
4.4.1 网络拓扑结构
“中继器”来用增加 MVB 总线的长度和连接设备的 数量。
主要内容 学习目标 新课讲授 本节小结
本节习题
1
【主要内容】
4.4 CRH5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
2
列车网络控制技术
4.4 CRH5动车组网络结构
第七章 CRH3列车网络控制系统
•
三、车厢通信网络
• CRH3的车厢级通信网络采用MVB车辆总线，它的拓扑 结构是固定的，不能动态改变，一个牵引单元内4辆 车一起构成一个MVB网段。通信采用中距离传输介质 即屏蔽双绞线，在车厢内分为两路冗余布线。 • 一个MVB网段内采用构架式的网络结构，即每辆车形 成一个MVB分支网通过中继器与一牵引单元的MVB主干 网相连接，这种结构的优点是一个MVB分支网的故障 时不致影响其它车辆的MVB分支网，在端车上由于冗 余的原因有两个MVB分段，分别通过两个中继器接入 整个MVB网段，在每个分段的两端都接有终端电阻 （120欧姆） 。
Hale Waihona Puke •••九、车门控制单元
• CRH3中除餐车外（餐车没有外门），每辆车的几个外门中都存 在一个连接到车辆总线MVB上的主车门控制单元，其它外门的门 控制单元通过CAN总线和其联系，然后由该主车门控制单元和车 辆总线MVB通信。 主车门控制单元的主要功能如下：
– – – – – – – – – 控制车外门 读入传感器和执行机构的信息并诊断 监测门的运行元件 通过MVB连接门系统与列车控制系统 提供遥控关闭功能 监测门联锁装置 接收相应的速度信号执行安全锁闭 维持操作数据 启动门关闭声音报警
•
十、采暖、通风和空调控制装置HVAC
• CRH3在每辆车上都有一个HVAC控制单 元，并且都通过车辆总线MVB连接到列 车通讯和控制。对空调系统的基本功 能，可通过司机室的司机MMI和餐车的 列车乘务员MMI进行操作。
十一、WC控制系统
• CRH3动车组中的卫生间控制系统，除了控制本子系统 内部的电气元件完成卫生间相应的功能外，还要与列 车网络控制系统进行信息的交互。 • 在带有两个卫生间的车辆中，有一卫生间作为主，负 责与列车网络控制系统交互信息。作为主的卫生间本 身没有与MVB直接通信的能力，它通过SIBAS®-KLIP连 接到列车通讯网络上，主要是一些二进制的状态信息 要反馈到列车网络控制系统，然后这些信息可以在列 车员MMI上显示出来。 • 这些信息主要是：卫生间的错误信息、净水箱空故障 信息、污水箱满95%故障信息、卫生设施的加热系统 温度过高、紧急呼叫信息。
网络通讯技术在CRH3型动车组应用
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。
CRH3列车通信网络系统..
➢ 监视充电机本身的工作状态，防止充电机本身的设备过 载、短路、单点和多点输入输出接地故障，并向MVB发送 相应信息
➢ 监测预充电和预充电故障时的错误信息 ➢ 通过MVB向列车控制系统传送所有当前充电机的输出和输
牵引控制单元TCU
在CRH3中共有4个牵引变流器，分别位于两端车及3车 和6车车下，在每个牵引变流器中都有一个牵引控制单元。 主控CCU通过车辆总线MVB针对牵引系统向牵引控制单元TCU 发出设定值，并通过TCU从牵引系统接收状态信息。牵引装 置控制的重要信号由TCU直接通过输入/输出通道读入和发出。
人机显示接口MMI
司机和列车乘务员的MMI是动车组车厢网络中最主要与 人进行交互信息的设备。它一方面接受来自MVB上的信息， 经过处理后通过显示界面必要的信息给相关人员，同时操作 者可根据操作要求通过操作MMI,把自己的意图和信息输入 到MMI中，经其处理后，将有关信息存储到本身的存储系统 中或是传到MVB网络上。同时，MMI负责整个动车组中心诊断。
在动车组中有两种类型的输入输出站，一种是输入输 出点数固定不变的，并且在结构上非常紧凑的紧凑式输入输 出站，在CRH3上的是输入输出点数可随输入输出模块的增减 而变化的智能外围终端SIBAS®-KLIP。
电池充电机控制单元BC
CRH3上共有两组电池充电机分别位于餐车和一等车， 电池充电机控制系统位于充电机中。电池充电机的输入电源 为3相 AC 440V 60Hz电压、输出为直流110V，是动车组110V 负载的供电电源。它有两个主要控制模块，一个是充电机的 核心控制模块，同时还负责和车辆总线MVB进行通信，另一 个主要用于控制充电机的功率模块。
华东交通大学 动车组网络技术 4.1 CRH1动车组网络结构
➢物理输入/输出单元分布到 被监控的目标，只需少量的 电缆连接；
➢设备统一供电（即蓄电池电 压）；
➢软件集中在中央单元（中央 处理器）
CPCUPU
I/O I/O I/O
Vehicle bus
CPU
I/O unit
I/O unit
Process
4
Hale Waihona Puke 列车网络控制技术分布式计算机系统的优点
功能多：列车控制、设备诊断、辅助维修、旅客信 息服务；
1x
ATP CCU
88* Front, ATC
B0,B1,B2,85,8F
VCU-Lite
DX
1x
5x
F0,F1,F2, F9, F7 5x
Drivers Desk A0-A4
WTB是处理MVB区段之间数据通信的总线，WTB 可动态配置，也就是说挂在总线上的单元数可变。 CRH1的WTB总线通信速率为 1.0Mbps. 可以通过自动车钩实现扩展，由网关控制。
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列车网络控制技术
MVB---多功能车辆总线
MVB是处理有限个车辆之间通信的数据总线。 MVB只能静态配置，即挂在MVB总线上的单元数 不可变。如果需要在MVB上挂更多的单元，需要为 智能TCMS 装置下载新的软件。 MVB总线介质为屏蔽双绞线或光纤， 通信速率为1.5Mbps。
86
70
2x
Heat Ventilation Air Conditioning 72
HVAC3
1x
PCU2 CCU
40
87
2x Heat Ventilation Air Conditioning
72
HVAC3
Door Control Unit
浅析高速动车组网络系统的原理与组成
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
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。
华东交通大学 动车组网络技术 4.1 CRH1动车组网络结构讲解
1
【主要内容】
4.1 CRH1动车组网络结构
TCMS 总体结构
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列车网络控制技术
列车控制基本任务
牵引控制
运行控制 制动控制
设备保护
任 务
故障诊断、维修服务
车门控制
服务控制 车内环境控制
旅客信息服务
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列车网络控制技术
分布式计算机系统的概念
物理输入/输出单元分布到 被监控的目标，只需少量的 电缆连接；
CRH1动车组的网络拓扑结构
PCU（Propulsion Control Unit）：牵引控制单元 LCM（Line Converter Module）：网侧变流器模块 MCM（Motor converter module）：牵引（电机） 变流器模块 ACM（Auxiliary Converter Module）：辅助变流器 模块
84*
GPS
COMC
PIS
1x
4x
Fire Detection
5x A5,B3,B4*
Door Control Unit
93,94
DCU3&4
Door Control Unit
95,96
DCU5&6
Door Control Unit
95,96
DCU5&6
2x
3x 75,76,77
Heat Ventilation Air Conditioning
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列车网络控制技术
CRH1动车组的网络拓扑结构
CRH1动车组的网络拓扑结构如图所示，采用基于 WTB和MVB两层总线的TCN协议，利用多功能车 辆总线进行车辆单元内的数据通信，利用列车总线 进行车辆单元间的数据通信。 VCU：车辆控制单元 BC：bus coupler 总线连接
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9 列车网络控制技术
CRH3动车组的网络结构
每个牵引单元内的MVB网段均设有2个互为冗余的 中央控制单元CCU。 在MVB网段上还有牵引控制单元TCU、制动控制单 元BCU、辅助控制单元ACU、以及充电机单元BC、 空调控制单元HVAC、门控制单元、旅客信息中央 控制器PIS-STC、人机显示接口MMI、分布式输入 输出站SIBAS KLIP STATION（SKS）和紧凑式输 入输出站MVB COMPACT IO等。
23 列车网络控制技术
4.3.2 车厢级通信网络
（14）旅客信息系统的系统控制器（STC）； 每列动车组只配有一个列车乘务员MMI和一个旅客 信息系统的中央系统控制器（PIS-STC）。这些接到 车辆总线（MVB）的每个控制装置要完成下列工作： （1）子系统控制； （2）来自中央控制单元（CCU）或其他参与MVB通 信设备的MVB控制信号的处理；
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列车网络控制技术
4.3.2 车厢级通信网络
CRH3的车厢级通信网络采用MVB车辆总线，它的 拓扑结构是固定的，不能动态改变。 一个牵引单元内4辆车一起构成一个MVB网段。 通信采用中距离传输介质及屏蔽双绞线，在车厢内 分为两路冗余布线。
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列车网络控制技术
4.3.2 车厢级通信网络
一个MVB网段内采用构架式的网络结构，即每辆车 形成一个MVB分支网，通过中继器与一牵引单元的 MVB主干网相连接。 这种结构的优点是一个MVB分支网发生故障时不致 影响其他车辆的MVB分支网。 在端车上由于冗余的原因有两个MVB分段，分别通 过两个中继器接入整个MVB网段，在每个分段的两 端都接有终端电阻（120欧姆）。
有些子系统也需要加入MVB网络进行信息交互，但 子系统本身不具有MVB通信功能，这时可以通过分 布式输入/输出站作为桥梁，将输入输出开关量信号 通过输入输出站与MVB上的其他相关设备相连，其 设备信息就可以 由CCU或其他设备共享，CCU还可 以控制相关子系统的输出。 这样的子系统包括： （1）WC系统 （2）火灾报警系统和烟雾探测器（FAS/SD）
3 列车网络控制技术
CRH3动车组的原型车
4 列车网络控制技术
CRH3动车组
5
列பைடு நூலகம்网络控制技术
CRH3动车组的编组
CRH3动车组采用4M+4T动力分散式的动力配置。 头车EC01 /EC08， 变压器车TC02 /TC07， 中间车IC03/IC06，简餐车BC04，头等车FC05。
6
列车网络控制技术
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列车网络控制技术
4.3.2 车厢级通信网络
直接接入MVB总线并参与MVB通信的主要设备如下： （1）中央控制单元（主/从CCU）； （2）网关（GW）； （3）司机人机操作界面（司机的MMI）：即进行列 车控制和诊断的人机界面； （4）欧洲列车控制系统（ETCS）； （5）ETCS的MMI； （6）牵引变流器的牵引控制单元（TCU）； （7）制动装置箱的制动控制单元（BCU）；
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列车网络控制技术
CRH3动车组的网络拓扑结构如图：
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列车网络控制技术
CRH3动车组的网络拓扑结构如图：
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列车网络控制技术
CRH3通信网络拓扑结构
13 列车网络控制技术
CRH3通信网络拓扑结构
14 列车网络控制技术
CRH3通信网络拓扑结构
15 列车网络控制技术
CRH3动车组的网络结构
在CRH3动车组联挂和解编时，通过WTB能够动态 识别网络终端和网络拓扑的特点，实现WTB节点动 态地址分配，自动完成列车级的相关配置。 在配置完成时，所有列车总线设备都获得一个明确的 TCN地址（牵引单元激活的网关）。 列车总线主（列车总线管理装置）分配所有列车总线 参与者的拓扑。 通过列车总线初运行，所有列车总线设备可以确定开 始节点和结束节点的TCN地址，以及相对于列车总 线主的位置和方向。
24 列车网络控制技术
4.3.2 车厢级通信网络
（3）对下级传感器和下级控制单元（如门控单元） 提供的信息进行评估和处理； （4）通过MVB把运行状况反馈到中央控制装置 （CCU）； （5）产生诊断、故障信息并通过MVB传输到动车组 中心诊断系统。
25 列车网络控制技术
4.3.2 车厢级通信网络
26 列车网络控制技术
4.3.3 设备通信网络
1.CAN
在CRH3中，一些子系统的设备级网络采用CAN总线， 例如每个车的外门系统（餐车除外），每个车的烟火 报警系统等。
27 列车网络控制技术
4.3.3 设备通信网络
在CRH3中，对于每节车（餐车除外）的外门子系统， 都存在一个主外门控制单元，其它外门的控制单元通 过CAN总线与其通信，所有的外门控制单元接收来 自车辆控制单元的信号和命令，同时主外门控制单元 把所有外门控单元的状态和诊断信息传到车辆控制网 络中。 在外门子系统中的各个门控器在CAN总线上的地址 通过CAN接口连接器中的1,6,8,9针的不同配置进行设 置。
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列车网络控制技术
主要内容 学习目标 新课讲授 本节小结
本节习题
1
【主要内容】
4.3 CRH3动车组网络结构
列车通信网络 车厢通信网络 设备通信网络
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列车网络控制技术
CRH3动车组的原型车
CRH3动车组的原型车是Siemens公司的Velaro E动 车组。
Velaro E动车组是以德国铁路股份公司（DB AG） 的ICE3为原型车开发研制的，最高运行速度达 350km/h，用于西班牙新建的马德里-巴塞罗那高速 铁路，于2007年投入运营。 由于ICE系列动车组是德国国铁的注册商标，所以 西门子公司为西班牙提供的动车组定名为Velaro E。
22 列车网络控制技术
4.3.2 车厢级通信网络
（8）充电机控制系统（BC）； （9）辅助变流器装置控制系统（ACU）； （10）车门控制装置（DCU）； （11）采暖、通风和空调控制装置（HVAC）； （12）列车员人机交换界面（列车乘务员MMI）； （13）分布式输入/输出站（SIBAS-KLIP和MVBCompact I/O）；（卫生清洁系统、火警系统、烟 雾探测器）
CRH3动车组的网络结构
CRH3动车组的信息传输系统是实现整个动车组功能 的关键，同时也是其监控和诊断的核心。 CRH3动车组采用Siemens公司的SIBAS 32通信控制系 统，该系统构建基于TCN标准，由列车总线WTB和 车辆总线MVB构成。
SIBAS 32系统（带32位微处理器的西门子铁路自动 化系统）是针对铁路开发的一种模块化控制系统，自 1992年以来，在世界各地得到广泛应用。 其不仅适用于电力牵引设备控制，而且适用于地铁列 车、市郊列车、高速列车以及大功率机车控制。
28 列车网络控制技术
4.3.3 设备通信网络
在CRH3中，火灾报警和烟雾探测系统也应用CAN总 线，其中烟探测控制器和光电感烟探测器通过CAN 总线连接起来并形成一个回路。 在电池充电机中有两个主要控制模块，这两个模块之 间也采用CAN总线通信。
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习题、小结
1. 试画出CRH3的整体网络拓扑结构图。 2. CRH3有哪些网络设备？试述其作用和基本原理。 3. CRH3网络控制系统如何保证其可靠性？
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列车网络控制技术
4.3.1 列车级通信网络
每个牵引单元有2个网关，位于端车（即1车和8车） 的司机室右柜中，分别集成在两个中央控制单元 （CCU）内，互为冗余。 但只有在作为主的中央控制单元中的网关才参与 WTB和MVB通信。 从中央控制单元中网关接通电源但不激活。
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列车网络控制技术
4.3.1 列车级通信网络
7 列车网络控制技术
CRH3动车组的网络结构
SIBAS 32系统主要应用于中央控制单元（CCU）和牵 引控制单元（TCU）。 目前，SIBAS控制技术已应用于全球60多个项目的 7000多辆车上。如： 有轨电车和轻轨交通系统：阿姆斯特丹（Combino）、 巴塞尔（Combino）、维也纳（ULF197）…… 地铁和区域列车：雅典(ISAP3)、曼谷(BTS)、广州、 墨尔本、上海（地铁二号线）…… 城际和高速列车：马来西亚（ERL）、希思罗机场快 线、新干线E2、ICE2/3/T……
16 列车网络控制技术
4.3.1 列车级通信网络
CRH3动车组的列车级通信网络采用屏蔽双绞线作 为传输媒介，并且采用冗余敷设，在列车中分为两 路。 WTB的作用是连接两个牵引单元，使两个牵引单元 之间能进行必要的列车级数据交换。 完成列车网WTB和车辆网MVB之间数据交换的基 础是TCN网关，它负责WTB和MVB两个总线之间 的数据转换和路由任务。
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列车网络控制技术
CRH3动车组的网络结构
一列CRH3动车组为固定配置的8车动车组，两列8 车动车组联挂成一列长编组。 8车动车组分为2个由4辆车组成的牵引单元，每个 牵引单元包括4辆车： EC01 /TC02/IC03/ BC04和 EC08 /TC07/IC06/ FC05。 每个牵引单元内用车辆总线MVB连接单元内4辆车。 2个牵引单元之间通过TCN网关的列车总线WTB互 相连接，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。