华东交通大学 动车组网络技术4.3 CRH3动车组网络结构
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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。
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。
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
列车网络控制技术
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
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
2
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。
30
列车网络控制技术
源自文库17
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。
18
列车网络控制技术
4.3.1 列车级通信网络
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。
19
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）。
8
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。
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。
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
维修信息主要通过动车组的诊断系统提供给列车工 作人员和维修人员，整个网络控制的诊断系统集成 在司机和乘务员MMI中，称为“动车组中心诊断系 统”。 维修信息可通过MMI显示出来，并可通过无线通讯 接口传输或服务接口下载供相关人员参考和利用。 每个司机室的两个MMI之间可通过专用的以太网在 必要时进行通信。 与MVB没有直接接口的子系统可用I/O模块 （SIBAS-KLIP）和中心EMU诊断中的中央控制单 元进行读取。
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。
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）；
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。
29 列车网络控制技术
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？
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）
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；
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）
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……
10
列车网络控制技术
CRH3动车组的网络拓扑结构如图：
11
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
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。
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。
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
列车网络控制技术
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。
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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
2
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。
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列车网络控制技术
源自文库17
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。
18
列车网络控制技术
4.3.1 列车级通信网络
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。
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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）。
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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。
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。
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
维修信息主要通过动车组的诊断系统提供给列车工 作人员和维修人员，整个网络控制的诊断系统集成 在司机和乘务员MMI中，称为“动车组中心诊断系 统”。 维修信息可通过MMI显示出来，并可通过无线通讯 接口传输或服务接口下载供相关人员参考和利用。 每个司机室的两个MMI之间可通过专用的以太网在 必要时进行通信。 与MVB没有直接接口的子系统可用I/O模块 （SIBAS-KLIP）和中心EMU诊断中的中央控制单 元进行读取。
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。
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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）；
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。
29 列车网络控制技术
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？
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）
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；
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）
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……
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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