华东交通大学 动车组网络技术 41 CRH1动车组网络结构讲解
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12 列车网络控制技术
13 列车网络控制技术
14 列车网络控制技术
CRH1动车组的网络拓扑结构
15 列车网络控制技术
CRH1动车组的网络拓扑结构
CRH1 共8辆车，为 5M3T 编组形式。 包括5辆动车（MC1 、M1、Mc2、M2、M3）和3辆 拖车（Tp1 、Tp2 、Tb ）。 动车组有两个受电弓，分别位于 Tp1 和Tp2 车上， 正常工作时只有一个受电弓升起。 牵引传动系统以 列车基本单元（ TBU ）为基本单位。
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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
10 列车网络控制技术
17 列车网络控制技术
CRH1动车组的网络拓扑结构
CRH1 列车控制管理系统（ TCMS ）在网络通信上也 分为3个MVB 总线区段 ：TBU1 段，TBU2 段，TBU3 段。 基本本地控制按 TBU划分。
18 列车网络控制技术
CRH1动车组的网络拓扑结构
在区段内部， TC CCU （Train Control CCU ）中央 控制单元： 为控制和监控功能的核心。 由TC CCU对单元内部所有模块实施控制和监视， 包括牵引、制动、内外车门、采暖、通风、空调、 烟火报警、照明等系统。
WTB---列车总线
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。
11 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 。
19 列车网络控制技术
CRH1动车组的网络拓扑结构
这些系统中有些具有复杂的控制功能要求，如 牵引 控制系统 PCU、制动控制系统 BCU 等，其内部具有 独立完整的控制功能，通过集成的网络接口连接到 区段内部的 MVB总线上。 一些简单控制功能的系统，如照明、司机控制台操 作设备等，通过 I/O模块连接到 MVB总线上。
列车网络控制技术
列车控制管理系统（ TCMS ） CRH1 是以MITRAC 通用计算机 为核心的列车控制 管理系统（ Train Control and Management System ）。 TCMS 是一种用于控制、监督和管理 CRH1 动车组 功能的分布式计算机系统。
7 列车网络控制技术
16 列车网络控制技术
CRH1 动车组的网络拓扑结构
列车基本单元 TBU的具体划分： TBU1 —Mc1（驾驶动车 1）-Tp1 （带弓拖车 1）-M1 （中间动车 1）； TBU2 —Mc2（驾驶动车 2）-Tp2 （带弓拖车 2）-M2 （中间动车 2）； TBU3 —M3（中间 动车3）-Tb （带吧台拖车） 其中TBU1 和TBU2 完全对称，由两动一拖构成； TBU3 由一动一拖组成。
TCMS的组成
TCMS 是一种分布式计算机系统，广泛用于控制、 监督和管理 CRH1 列车大多数功能。 TCMS 包括： ①智能设备及其相应列车控制应用软件； ②接口硬件装置，用于把 TCMS 连接到列车其它系 统； ③列车网络总线，用于将不同的硬件装置连成列车 控制系统。
8
列车网络控制技术
TCMS 系统结构的设计目标
?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
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；
?成本低、重量轻、体积小、使用更少 /更短的电缆 （布线简单） ；
?与硬件相比，软件更容易变更，更容易增加功能； ?设计/开发时间短 ?可靠性高（活动连接件少、局部故障不影响列车运
行、可采用冗余设计）
5
列车网络控制技术
4.1.1 CRH1 动车组网络控制系统网络拓扑结构
CRH1 动车组由青岛四方 —庞巴迪-鲍尔铁路运输设 备有限公司（ BSP）提供。以庞巴迪公司为瑞典国 家铁路和地方铁路开发的“ Regina ”动车组为原型 车。 列车网络控制系统主要采用的是 加拿大庞巴迪（ CRH1）Bombardier （庞巴迪）公司的 MITRAC 模块 化产品，（ MITRAC计算机系统以摩托罗拉 68K微处理 器为基础 ） 分布在列车的各个控制现场，拥有整个动车组的控 制、各单车的控制、列车诊断、状态监测、事件记 录、人机界面等功能。 该系统属于分布式、模块化的： 所有微处理器、输 入/输出单元和显示器通过串行多功能车辆总线 6MVB
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】
4.1 CRH1 动车组网络结构
? TCMS 总体结构
2
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 务来自故障诊断、维修服务车门控制
服务控制 车内环境控制
旅客信息服务
3
列车网络控制技术
分布式计算机系统的概念
20 列车网络控制技术
尽量使用原型车 Regina 的设计。 将GSM （全球移动通信系统 Global System for Mobile Communication ）和GPS （全球定位系统 Global Positioning System ）的功能用于控制 TCMS ，与 Regina 车相比，风险较低。 将不同的功能分散到专用的中央控制单元， 取代了 Regina 车每车一个 CCU 的模式。 改进列车诊断功能。
13 列车网络控制技术
14 列车网络控制技术
CRH1动车组的网络拓扑结构
15 列车网络控制技术
CRH1动车组的网络拓扑结构
CRH1 共8辆车，为 5M3T 编组形式。 包括5辆动车（MC1 、M1、Mc2、M2、M3）和3辆 拖车（Tp1 、Tp2 、Tb ）。 动车组有两个受电弓，分别位于 Tp1 和Tp2 车上， 正常工作时只有一个受电弓升起。 牵引传动系统以 列车基本单元（ TBU ）为基本单位。
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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
10 列车网络控制技术
17 列车网络控制技术
CRH1动车组的网络拓扑结构
CRH1 列车控制管理系统（ TCMS ）在网络通信上也 分为3个MVB 总线区段 ：TBU1 段，TBU2 段，TBU3 段。 基本本地控制按 TBU划分。
18 列车网络控制技术
CRH1动车组的网络拓扑结构
在区段内部， TC CCU （Train Control CCU ）中央 控制单元： 为控制和监控功能的核心。 由TC CCU对单元内部所有模块实施控制和监视， 包括牵引、制动、内外车门、采暖、通风、空调、 烟火报警、照明等系统。
WTB---列车总线
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。
11 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 。
19 列车网络控制技术
CRH1动车组的网络拓扑结构
这些系统中有些具有复杂的控制功能要求，如 牵引 控制系统 PCU、制动控制系统 BCU 等，其内部具有 独立完整的控制功能，通过集成的网络接口连接到 区段内部的 MVB总线上。 一些简单控制功能的系统，如照明、司机控制台操 作设备等，通过 I/O模块连接到 MVB总线上。
列车网络控制技术
列车控制管理系统（ TCMS ） CRH1 是以MITRAC 通用计算机 为核心的列车控制 管理系统（ Train Control and Management System ）。 TCMS 是一种用于控制、监督和管理 CRH1 动车组 功能的分布式计算机系统。
7 列车网络控制技术
16 列车网络控制技术
CRH1 动车组的网络拓扑结构
列车基本单元 TBU的具体划分： TBU1 —Mc1（驾驶动车 1）-Tp1 （带弓拖车 1）-M1 （中间动车 1）； TBU2 —Mc2（驾驶动车 2）-Tp2 （带弓拖车 2）-M2 （中间动车 2）； TBU3 —M3（中间 动车3）-Tb （带吧台拖车） 其中TBU1 和TBU2 完全对称，由两动一拖构成； TBU3 由一动一拖组成。
TCMS的组成
TCMS 是一种分布式计算机系统，广泛用于控制、 监督和管理 CRH1 列车大多数功能。 TCMS 包括： ①智能设备及其相应列车控制应用软件； ②接口硬件装置，用于把 TCMS 连接到列车其它系 统； ③列车网络总线，用于将不同的硬件装置连成列车 控制系统。
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列车网络控制技术
TCMS 系统结构的设计目标
?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
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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；
?成本低、重量轻、体积小、使用更少 /更短的电缆 （布线简单） ；
?与硬件相比，软件更容易变更，更容易增加功能； ?设计/开发时间短 ?可靠性高（活动连接件少、局部故障不影响列车运
行、可采用冗余设计）
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列车网络控制技术
4.1.1 CRH1 动车组网络控制系统网络拓扑结构
CRH1 动车组由青岛四方 —庞巴迪-鲍尔铁路运输设 备有限公司（ BSP）提供。以庞巴迪公司为瑞典国 家铁路和地方铁路开发的“ Regina ”动车组为原型 车。 列车网络控制系统主要采用的是 加拿大庞巴迪（ CRH1）Bombardier （庞巴迪）公司的 MITRAC 模块 化产品，（ MITRAC计算机系统以摩托罗拉 68K微处理 器为基础 ） 分布在列车的各个控制现场，拥有整个动车组的控 制、各单车的控制、列车诊断、状态监测、事件记 录、人机界面等功能。 该系统属于分布式、模块化的： 所有微处理器、输 入/输出单元和显示器通过串行多功能车辆总线 6MVB
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】
4.1 CRH1 动车组网络结构
? TCMS 总体结构
2
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 务来自故障诊断、维修服务车门控制
服务控制 车内环境控制
旅客信息服务
3
列车网络控制技术
分布式计算机系统的概念
20 列车网络控制技术
尽量使用原型车 Regina 的设计。 将GSM （全球移动通信系统 Global System for Mobile Communication ）和GPS （全球定位系统 Global Positioning System ）的功能用于控制 TCMS ，与 Regina 车相比，风险较低。 将不同的功能分散到专用的中央控制单元， 取代了 Regina 车每车一个 CCU 的模式。 改进列车诊断功能。