HXD1C型电力机车网络控制系统

IDU功能 1）列车信息显示 ：向车辆驾驶人员和维护人员提供车 辆综合信息，各设备的工作状态，故障信息的综合与处理 等功能； 2）参数设定 ：对轮径值、列车重量、站点、时间日期 等参数进行更改与设定；
智能显示装置IDU结构
技术参数 1、机械尺寸 315*250*81.1 2、重 量 4.5kg
三、网络控制系统构成、部件特点 4、拓扑图
MIO/CCU在机械间低压柜的布局
MIO
MIO在机械间低压柜的布局（左）
MIO
CCU在机械间低压柜的布局（右）
CCU
CIO在司机室右侧司机台 下方低压柜的布局 （从上到下依次为DIM、 DXM和AXM模块） 两端司机室 地址不一样
VCM ERM
模块内部结构
事件记录模块ERM 每节机车装有1个事件记录模块ERM，位于机械间 内，事件记录模块ERM通过多功能车辆总线MVB（ESD+） 获取完整其功能的所有数据。 事件记录模块ERM是TCMS完成故障诊断、数据记录与 转储的核心模块，具备如下功能： 1）故障诊断 ：完成车载的故障诊断功能，并通过IDU 报告给司机； 2）数据记录：司机操作数据、故障数据、事件数据的记 录，将车辆控制模块VCM的故障数据具体化； 3）数据转储：通过车载信息网（工业以太网网）将记录 的数据下载，供便携式维护工具分析。
二、机车网络控制系统基础知识
1、车辆总线MVB
4）通过设置总线重复器，网络拓扑可为总线型、星型或 混合型，每个总线段内互联的设备最多可达32个； 5）数据链路层支持三种基本的数据传输模式：过程数据、 消息数据、监督数据。
二、机车网络控制系统基础知识
2、MVB插头接线图
XD11 (9 芯布孔)
1 2 4 5 6 7 A_P A_N B_P B_N A_GND B_GND X4:A1 X4:A2 X4:A4 X4:A5 X4:A6 X4:A7
主要内容
一、机车网络控制系统概述 二、机车网络控制系统基础知识 三、网络控制系统的构成、部件特点 四、网络系统控制功能 五、网络维护工具
一、机车网络控制系统概述
7200kW 货运电力机车车载网络控制系统采用符合 IEC61375标准，DTECS网络控制平台为基础的微机网络控 制系统。 MVB 用于各个电子控制系统的数据交换，WTB 用于重 联牵引时主控机车与从控机车之间的数据交换。完成机车 信息管理、功能控制、故障诊断、信息显示和事件记录等 主要功能 。
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二、机车网络控制系统基础知识
1、车辆总线MVB
专为铁路机车(车辆)内设备互联而开发的高可靠和强实 时的现场总线，其具有如下特点： 1）数据传输波特率为1.5Mbps,信号采用双向L型差分曼 彻斯特编码； 2）采用8位的循环冗余校验（CRC）方式； 3）物理层支持三种传输介质（双绞线、同轴电缆、光 纤），传输通道可配置为冗余或非冗余方式，并支持冗余通 道自动切换；
3、工作电源 工作电压：DC77V～DC133.5V 4、环境温度 -25℃～+45℃
5、冷却方式 自然风冷 6、通信接口 MVB、CAN （监控预留）
显示器各界面功能块分布图
公共显示界面
网络拓扑界面
主显示界面
牵引数据界面
辅助系统界面
四、网络系统控制功能 1、控制功能 ●牵引/制动特性控制 牵引时手柄设定速度，制动时手柄设置制动力。根据 特性曲线和牵引力的上升/下降斜率等进行牵引/制动力的 给定控制。 ●牵引/制动力分配控制 根据各动力轴的不同情况及各转向架的情况不同，修 改特性控制计算的设定力矩。
数字量输入
数字量输入
数字量输出
通道数：16 逻辑“0”电压范围：0-49VDC 逻辑“1”电压范围：58-110VDC 通道数：8 通道类型：MOSFET*6+RELAY*2 额定负载：1A/110VD（MOSFET） 0.5A/110VDC（RELAY） 短路保护：3A
模拟量输入输出模块AXM 每节机车装有2个模拟量输入输出模块AXM，分别安装于 司机室中，数字量输入输出模块DXM通过多功能车辆总线 MVB（ESD+）与车辆控制模块VCM交换数据。 模拟量输入输出模块AXM实现模拟量信号的采集输入和 控制输出，具备如下功能： 1）输入信号采集 ：将车辆间电气信号转换成控制信号， 经由列车控制网络传送给车辆控制模块VCM，完成各种控制 功能；
CPU板功能框图
调试接口 调试接口在面板上为X9，为RS-232通信标准，可以直接 与计算机的串口进行通信。注意VCM模块的串口采用的是RJ45型连接器，而非标准的DB9连接器。 USB接口 USB接口在面板上为X8，提供USB1.1标准的主机接口， 外面可以接U盘等存储设备，完成程序的转储。
以太网接口： 以太网接口在面板上为X10，提供10/100M自适应的以太网通 信。可以用来下载程序和固件。采用的工业以太网专用的M12连 接器，可以进行网络数据传输。 MVB Interface通信接口： MVB接口在面板上为X4，X5，采用国际标准的车辆总线标准。
二、机车网络控制系统基础知识
3、列车总线WTB
4）当采用冗余设计时，如果正在工作的一组列车总线 出现问题时，网关能自动控制切换到另一组工作； 5）网络拓扑为简单的总线型结构，方便车辆间布线 ； 6）具有列车初运行功能，支持列车的动态编组； 7）数据链路层支持两种基本的数据传输模式：过程数 据、消息数据 ；
数字量输入输出模块DXM 每节机车装有8个数字量输入输出模块DXM，分别安装 于司机室和机械间中，数字量输入输出模块DXM通过多功 能车辆总线MVB（ESD+）与车辆控制模块VCM交换数据。
通道数：16 逻辑“0”电压范围：0-49VDC 逻辑“1”电压范围：58-110VDC 数字量输出 通道数：8 通道类型： MOSFET*6+RELAY*2 额定负载：1A/110VD （MOSFET） 0.5A/110VDC （RELAY） 短路保护：3A
GWM/ERM/VCM 主要接口
4、车辆控制模块VCM 每节机车装有2个车辆控制模块VCM，位于机械间 内，车辆控制模块VCM通过多功能车辆总线MVB（ESD+） 与其他设备通信。 车辆控制模块VCM是TCMS的核心模块，具备如下功能： 1）车辆级过程控制：执行诸如牵引/ 制动控制、空电联 合控制、超速保护和空调顺序启动等一系列控制功能； 2）车辆总线管理：具有多功能车辆总线MVB的管理能 力，并且能够进行主权转移； 3）数据通信：与 TCMS 系统的其他设备及非TCMS的智 能设备的数据交换。
三、网络控制系统构成、部件特点 网络控制系统采用列车级和车辆级控制，列车控制级采用 绞线式列车总线 WTB， 车辆控制级采用多功能车辆总线 MVB。 网络控制系统采用分布采集及执行，中央集中控制与管理的 模式。由WTB/MVB网关模块 GWM、车辆控制模块 VCM、 事件 记录模块ERM、数字量输入输出模块 DXM、数字量输入模块 DIM、模拟量输入输出模块AXM和智能显示装置IDU等组成，通 过 MVB与传动控制单元 TCU、辅助变流器控制单元ACU、制动 控制单元BCU等进行通信。
●主电路控制 受电弓的控制、主断路器的控制、网压监视和变压器监视 等。 ●辅助系统控制 包括辅助系统的启动及停机控制、辅助系统接触器控制、辅 助系统变频等级的计算及控制、辅助系统故障切换、压缩机 的控制等等。 ●防空转/滑行控制 防空转/滑行控制就是指根据当前实际动力轴的状态控制牵 引/制动力输出的大小，从而减小空转/滑行对车辆带来的不利 影响。
顺序控制
可以根据节点号确定机车的不同状态。节点号 是所有 系统处理器（总站）的参考号，可以据此对机车操作过程作 出明确规定，顺序控制还可以执行各种保护功能，例如，只 有当顺序控制达到相应的节点或状态后主断才可闭合。 ●机车逻辑控制 包括操作端控制、方向选择、牵引运行逻辑解锁控制、 停车换端控制、撒沙控制等。
二、机车网络控制系统基础知识
4、名词解释
简称 AXM CCU DTECS DIM DXM BCU ERM IDU MVB ACU TCU VCM 英文全称 Analog Input/Output Module Central Control Unit Distributed Train Electronic Control System Digital Input Module Digital Input/Output Module Brake Control Unit Event Record Module Intelligent Display Unit Multifunction Vehicle Bus Auxiliary Converter Unit Traction Control Unit Vehicle Control Module 中文全称 模拟量输入输出模块 中央控制单元 分布式列车电子控制系统 数字量输入模块 数字量输入输出模块 制动控制单元 事件记录模块 智能显示单元 多功能车辆总线 辅助变流器 传动控制单元 车辆控制模块
数字量输入
通道数：24 逻辑“0”电压范围：0-49VDC 逻辑“1”电压范围：58-110VDC
智能显示装置IDU 每节机车装有2个智能显示装置IDU，分别位于2个司机 室内，智能显示装置IDU通过多功能车辆总线MVB（ESD+） 与其他设备通信。 智能显示装置IDU是列车控制和诊断系统TCMS的终端 设备，是司机和维护人员操作机车的窗口，
数字量输入输出模块DIM 每节机车装有3个数字量输入模块DIM，分别安 装于司机室和机械间中，数字量输入模块DXM通过 多功能车辆总线MVB（ESD+）与车辆控制模块 VCM交换数据。
数字量输入模块DIM功能：
1）输入信号采集：将车辆间电气信号转换 成控制信号，经由列车控制网络传送给车 辆控制模块VCM，完成各种控制功能； 2) 设备地址输入：通过外部跳线配置设备 地址，维护过程异常容易。