华东交通大学动车组网络技术4.1CRH1动车组网络结构
补充材料：CRH1的网络控制系统为两层网络拓扑结构-知识点4
CRH1的网络控制系统为两层网络拓扑结构，如图所示。
CRH1网络控制系统
根据CRH1的列车基本单元TBU的划分，整个列车控制管理系统在通信上分成三段MVB总线区段：TBU1段，TBU2段，TBU3段。
WTB总线通过网关与基本列车单元内部的MVB总线进行信息传输。
列车运行中有且只有一个控制列车总线工作的主节点（主控网关），其它节点为从节点，主－从关系的配置是网络自动完成的，当某Mc车的司机室启动后，其上的网关自动配置为主控制器，其它网关自动配置为从控制器（从节点）。
车辆总线用以连接列车基本单元内的各种设备，车辆设备是各种信息的发源地，它接受通信节点的命令，将各种信息按一定的格式送往通信节点；从节点将各设备送来的信息重新编排，按照主节点的命令，发往主节点。
动车组构成介绍
2
100 100
3
85 85
4
100 100
5
55 55
6
100
7
51 (一等)
8
64 64
总定员
610 588
列数
44 16
78 51 (一等) (一等)
头车平面布置图
中间车平面布置图
CRH2型动车组——主要参数
总 总
长： 201.4 m 重： 410 t
头 车 长 度： 中间车长 度： 车 体 宽 度： 车 体 高 度：
CRH1
车体结构
车顶结构
不锈钢车顶由纵向的支撑、外面盖上波纹覆板组成。Tp型车上一端转 向架部位的车顶上面部分有一个凹槽，用于安装高压设备和受电弓。所有 车辆的车顶中央都有空调设备的部件。Mc型车车顶一端的转向架的上面另 有一个较小的位置，用于安装司机室用的紧凑型空调设备。车顶组装成一 个单元，在安装了大型车内设备如地板后，再和其他构件焊在一起。
CRH1
车体结构
侧墙内部结构
整个侧墙由不锈钢制成，由冷拉侧柱和滚压成型的纵 向梁通过电焊形成框架，再通过点焊在外面包上平板。侧 墙盖住底梁使外表面状态较好。侧墙上开有开口，用于固 定车窗。车门柱、车门安装托架等也是侧墙的一部分。
CRH1
车体结构
端墙结构
由不锈钢制成，它由车内过道每侧都有的两个车端立 柱、角柱、横梁、车顶弯梁和外部平面覆层组成。车端立柱 焊接在缓冲梁上。车端立柱与底架连接牢固以防撞击变形。
强度高，满足EN12663标准 制造工艺性好 整体玻璃钢车头，车头成型好
转向架：由构架、轮对轴箱、牵引装置、基础制动装置、二系空气弹簧悬
挂装置、齿轮箱驱动装置组成，每台动力转向架有一根动力轴，电机采用体悬 式，另外一根轴同拖车转向架相同。
华东交通大学动车组网络技术4.1CRH1动车组网络结构
C0 1x 7C,7D,7E,7F,C1 5x
Interior
DX
1x
78,79,7A,c2
PIS and other Serial
84*
GPS
COMC
PIS
1x
4x
Fire Detection
5x A5,B3,B4*
Door Control Unit
93,94
DCU3&4
Door Control Unit
DX
1x
Brake Control Unit
20,21 BCU2
2x
61 HotBox
AX
1x
Brake Control Unit
22,23 BCU3
2x
62 HotBox
AX
1x
54,55
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
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。
CRH1动车组的网络拓扑结构
CRH1动车组的网络拓扑结构
TCMS 结构，重点标出了带应用软件的MITRAC装置
?? ??: ??
CRH2A型动车组和CRH1A型动车组列车网络控制系统的技术特点
C R H2A型动车组和C R H1A型动车组列车网络控制系统的技术特点(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除CRH2A型动车组和CRH1A型动车组列车网络控制系统的技术特点一、CRH2A型动车组网络控制系统：1、网络控制概述：CRH2动车组列车网络控制系统采用贯穿全车的总线来传送信息，从而减轻了列车的重量，并且通过对列车运行以及车载设备动作的运行信息进行集中管理，可以有效地实现对司机和乘务员的辅助作用，加强对设备的保养和提高对乘客的服务质量。
2、网络控制系统的组成：CRH2动车组列车网络控制系统由监控器和控制传输部分两部分组成。
硬件一体化装置，但各自独立构成网络，系统为自律分散型。
控制传输部分为双重系统，确保系统的冗余性。
通信采用ARCNET网络标准。
头车设置的中央装置为双重系统构成，确保其可靠性。
前后中心的控制单元采用母线仲裁。
CRH动车组网络控制系统中引用额车载信息装置和类车信息终端装置构成，同时还有监控显示器以及显示控制器、车内信息显示器、IC读卡器等附属设施。
3、网络控制系统的功能：1）牵引、制动指令传输； 2）设备启动、关闭指令的传输；3）显示灯/蜂鸣器控制指令传输；4）乘务员支持信息传输；5）服务设备控制信息传输；6）数据记录功能；7）车上试验；8）自我诊断传送线；9）远程装载功能；10）列车信息装置的自我诊断功能；11）信息显示功能。
4、网络控制系统的拓扑结构：CRH2动车组网络控制系统采用列车和车辆两级网络结构。
列车网络为连接编组各车辆的通信网络，以列车运行控制为目的，以光纤和双绞线为传输介质，连接各中央装置和终端装置，采用双重环结构。
车辆级网络结构为连接车厢内设备的通信网络，主要传输介质为光纤和电流环传输线。
1）列车总线列车总线有两种类型：其一为列车信息传输线，以光纤为传输介质，连接所有中央装置和终端装置，采用ARCNET协议，传送速度为2.5Mb/s;其二为自我诊断传输网，以双绞线作为传输介质，连接中央装置和终端装置，采用HLC 作为通信协议。
动车组通信网络技术 ppt课件
对于TBU1和TBU2，MVB区段控制和监控范围为两动一拖； TBU3为一动一拖。
在区段内部，TC CCU为控制和监控功能的核心。由TC CCU控制和监视所有模块。综合起来就是一些对TC CCU输 入或从TC CCU输出模块，由于这些模块本身具有完整的控 制作用，即具有智能，所以可以看作是智能I/O。这些智能 I/O由TC CCU来激活，关闭。
• 图中用椭圆围起来的部分是装在Mc车和Tb 车上用于与ATP，PIS，GPS，烟火探测等 功能部件进行串行通信的接口部件。
MVB区段并不是完全独立的，基本的司机操作控制 功能，高压（网侧）控制功能在列车两端的Mc车之
间互为冗余，该功能是通过列车内部贯穿整车的冗 余MVB总线来实现，如图中的虚线部分。当处于工
• Lon支持总线型，星型和环形等多种拓扑结 构，网络结构可以是主从，对等或客户/服 务式，传输介质可以是双绞线，同轴电缆， 电力线，无线电和光纤等。
1997年5月，美国铁路协会ARR将LON作为其 列车内部通信规范。
1999年8月，IEEE将LON作为其制定的列车通信 协议标准。
新泽西的”彗星”号列车，由采用TCN得 ADtranz机车和采用LonWorks的ALSTOM客车
员提供列车维护，服务等方面的通信与接 口。
• 值得注意的是在本地的MVB中还有一个功
能独立的重要系统，就是牵引控制系统， 这个系统又自成一个独立的牵引MVB总线，
对其下的单元按分布式总线控制的方式实
施控制与监视，如图中用椭圆线围绕的五 个部分。（概括的表达了CRH1通信网络的 拓扑结构）
动车组通信网络技术
• 国外列车通信网络技术发展概况 • 我国列车通信网络应用 • TCN在我国高速动车组上的应用
动车组网络控制系统-CRH1型车网络控制系统
DCB 0912A有一个MVB通信接口，两个电绝缘 的RS485串行通信信道，其中一个可以被用作全 双工或半双工，另外一个为半双工。
DCB 0911B有双重MVB功能，即它有两个电绝 缘的MVB通信接口。
车辆控制单元(TC-CCU)，是主计算机，监控列车全部功能，几乎 监控所有的其它系统如空调、制动器、车门、车灯等等。
•GPS分配器 GPS双通道分配器被使用于分发一个GPS天线信号到两个
GPS接收器。频率在1-2 GHz之间。GPS分配器如下图所示。
•WTD主机 WTD主机（内部集成交换机）
：从TCMS和EOAS收集列车数据 ，并向EOAS系统传送车辆信息 。内部集成交换机功能，可至少 扩展一路以太网接口。WTD主机 的外形如图所示：
•GPS接收器 GPS接收器的坚固的外壳中包 括DG16 接收器板，宽幅电源 ，备用电池（用于内存）。可 以接收9 至 36VDC的输入电压 ，一般功率大约为2.2 watts。 GPS接收器的外形图如图
•GPS天线 GPS天线要求安装在车顶
上，接收来自GPS卫星发 出的无线电信号，然后传 输给GPS接收器，频率在 900-1800MHz之间。 GPS天线的外形如图所示 。
3、IDU智能显示单元
智能显示单元 (IDU)为彩色触摸显示屏，作为人-机界面 （HMI）用以进行事件显示和车辆监控。IDU可由司机、 乘务人员和维护人员以不同的身份登录，支持如下功能： 在显示屏上进行监控和查看； 集中显示列车的不同部位； 代替老式司机操作台上的许多显示与控制； 显示列车系统状态、故障和事件信息；
7、通讯控制器COMC
通信控制器COMC可以实现MVB与RS-485、RS-232总线 之间的通信转换。对于没有MVB接口的系统：例如PIS系 统、火灾探测系统等，它们只有RS-485、RS-232等接口， 因此不能直接挂在MVB总线上，COMC能将这些接口信号 转换成MVB接口形式。设备的上部有一个MVB 总线连接 器（9针D型插座），下部的连接器用于供电电源、地址编 码和外部串行通信连接及与服务电脑的连接接口。
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
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）。
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。
CRH1动车组介绍
流器，通过一系列的处理，变成电
压和频率均可控制的三相交流电，
输送给牵引电机牵引整个列车。
1. 受电弓 2. 接地开关 3. 主电路断路器 4. 电压测量变压器 5. 电涌放电器 6. 电流互感器 7. 线路滤波器 8. 主变压器 9. 线路变流器 10. 电动机表流器 11. 辅助变流器 12. 滤波器/变压器 13. 切换触点 14. 外部三相电源 15. 牵引电机 16. 受电弓切断开关 20. 电池充电器 21.电池开关 22.电池 23.电池触点
拖车转向架根据结构不同有2种类型: • 转向架E: 无自动过分相天线. • 转向架F: 有自动过分相天线.
2. 牵引系统
牵引系统主要由受电弓、牵引 变压器、牵引变流器及牵引电机组 成。
受电弓通过电网接入25kV的高
压交流电，输送给牵引变压器，降
压成902V的交流电。
902V
降压后的交流电再输入牵引变
制动控制原理
制动方式转换均由微机系统控制完 成。当司机通过司机台上的制动控 制器实施制动指令时，制动电信号 首先到达车辆计算机系统，再传入 制动控制系统。制动控制系统根据 列车速度，自动实施空气制动与电 制动。
电气制动系统的组成与牵引系统一致。过分相区时，动车组的牵引 电机将转变为发电机，所发电将用于车辆用电负载。 空气制动系统由制动控制器、空气压缩机、干燥器、制动控制装置、 制动缸及相关的电气和空气管路组成。
M3车底部吊挂 Tp车底部吊挂
Tb车底部吊挂
➢ 车内平面布置
2辆一等车和6辆二等车（含1辆酒吧、二等合造车） 。
全列车定员：1-21列668人，22-40列(旋转座椅)611人：
序号
12
3
4
5
CRH1型动车组ppt课件
6、饮水机 •2、4、6、0号车上各设有一个饮水机，供旅客饮水使用。 •第26列以后生产的动车组设电茶炉。
ppt课件.
30
安全设备
1.灭火器 •全列车共有34个灭火器。 •每辆车设有4个，每端各设2个，每个司机室各增设1个。
2.紧急破窗锤 •每个逃生窗旁均设有1把紧急破窗锤。在紧急情况下，旅客可使用 破窗锤破窗逃生
2.空调 •空调设备的操作，在1号、0号司机室或7号乘务室的显示器上 进行，统一进行开或关操作。统一设定制冷、制热状态，分别 设定各车厢控制温度。 •特殊情况下，可通过每辆车的配电柜内开关可单独控制。
3. 车内广播装置 •广播系统具备AM/FM收音播放功能，能向乘客自动播放音乐 及各种服务信息。播放预先储存的节目及沿线广播电台信息。
•辅助照明控制开关设在1、5、0号车的门立柱上，可控制全列车。 •司机室及乘务员室、酒吧区的照明开关可控本区域。 •门立柱照明控制开关设置在1号、5号和0号车。 •可实现全列车照明的集控开关 •酒吧区照明开关设置在吧台后的侧墙上，可控制酒吧区的照明。 •阅读灯开关安装在一等座车的行李架上.
ppt课件.
（2）备品室设施 •1号、0号车备品室配有紧急用梯子，3号、7号车备品室配有 紧急用渡板，特殊情况下应急使用。
ppt课件.
27
餐饮区
5号车设有吧台及餐饮设施，设有固定餐桌4个，椅子16 把，站立式餐桌1个。
吧台服务设施包括售货柜台、站立用餐桌、单盆水槽及 热水器、冷藏箱、陈列柜、微波炉、储藏柜、呼叫广播 装置。
ppt课件.
8
车窗
车窗包括侧窗、盲窗、司机室侧窗和挡风玻璃。
图示 侧窗和司机室侧窗
ppt课件.
9
座椅
一等车座椅
CRH1型动车组
CRH1型动车组CRH1型动车组是一种全面采用先进技术的动力分散型动车组。
该动车组以在丹麦、瑞典已经运营了多年的Regina动车组为原型车，由青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司（BST公司）制造生产。
（1）CRH1型动车组的编组及平面布置。
①编组结构。
CRH1型动车组为8辆车编组，由4种形式的车辆组成，包括车端带司机室的动车（Mc1、Mc2）、带受电弓的中间拖车（Tp1、Tp2）、不带受电弓的中间拖车（带吧台拖车，Tb）和中间动车（M1、M2、M3）。
②平面布置。
CRH1型动车组包括两节一等座车（Mc1、Mc2）、五节二等座车（Tp1、Tp2、M1、M2、M3）、一节二等座车与餐车合造车（Tb）。
一等座车车内座椅采用“2+2”布置。
二等座车车内座椅采用“2+3”布置。
Tb车的A端为二等座车座席，采用“2+3”布置，共19座，另外还布置有2个残疾人轮椅位置和1个残疾人厕所；B端为餐车和酒吧，布置有24个餐车座椅、3个酒吧立桌、厨房制作间、酒吧储藏室和乘务员室。
全列车定员668人。
（3）CRH1型动车组的车内主要设备。
①司机室。
动车组司机室是整个列车的控制中心和信息中心，所有的控制命令都可以从司机室发出，如所有车门的控制、车辆的旅客信息系统、广播系统、列车控制系统等均在司机室集成。
在司机室内可以监控各个系统的运转。
动车组的各个分部件都是一个智能单元，它们自我诊断、自我分析，并且通过列车网络系统连接为一个整体。
动车组司机室是这个网络的控制中心，它负责收集并发布所有信息，提供一个检测试验与故障诊断的平台。
同时，司机室还是检修人员的工作场所。
CRH1型动车组的两个头车各设一个司机室，两个司机室的设备布置相同。
司机室挡风玻璃的视野开阔，能见度好。
为保证司机具有良好的视野，挡风玻璃前还装有雨刷器。
②给排水和卫生系统。
在CRH1型动车组的各个车厢中为司乘人员（包括残疾人）设计、安装了方便适用的给排水和卫生系统。
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
crh1列车网络控制系统文档
? 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MVB实现通讯，通过网关（ GW）把各车辆总线 连接起来
2019/11/25
5
? TCMS是一种用于控制、监督和管理CRH1列 车大多数功能的分布式计算机系统。
59
51
BCC/I-1 DCU/A
1x
1x
Compressor 57
AX
1x
Brake Control Unit 60
22,23
BCU1
2x
Converter Box 30
DX
1x
1x 43 1x
HotBox
AX
Auxiliary
DX
20,21
2x 54,55 2x
Filter Box
Filter Box
2019/11/25
14
? 独立的牵引 MVB总线
2019/11/25
15
CRH1 TCMS 系统结构，全部
?? ??: ??
Mc1
GW
Commissioning only
1x 82**
Tp1
Tp1
M1
M1
M3
M3
Tb
Commissioning only
?? ??: ??
GW
Commissioning only
Interior
DX
78,79,7A,7B 5x
Door Control Unit
95,96
Door Control Unit
93,94
DCU5&6
CRH型动车组网络控制系统研究
《装备维修技术》2020年第4期— 23 —CRH 型动车组网络控制系统研究朱 博 张洪波 吴 喆（中车长春轨道客车股份有限公司 吉林 长春 130062）摘 要：对于CRH 型动车组而言，网络控制系统十分重要，不仅与列车安全运行有关，还影响着检修工作的有序开展。
对此，笔者从CRH 型动车组网络总线出发，就其网络控制系统作了比较分析，以供参考。
关键词：CRH 型动车组；网络控制系统；节能措施CRH 型动车组的投运极大的促进了我国高铁行业的发展，但因其应用的是动力分散方式，使得列车信息传递与实时控制变得愈加重要。
考虑到通信网络作为达成这一目标的主要途径，所以在此就CRH 型动车组网络控制系统展开研究，以期为列车的运营和检修提供有力支持。
1 CRH 型动车组网络总线分析我国当下的CRH 型动车组包括CRH1、CRH2、CRH3、CRH5等系列，由于系统设计与制造厂家不同，致使其网络总线形式与网络控制系统有所差异，加之通信网络的作用在于对列车制动、牵引、辅助系统等车载设备进行集中监控，经数据收集和传输与地面实时通信，进而服务于列车的使用和检修，故网络总线的选用也是不容忽视的。
具体而言，我国CRH 型动车组采用的通信网络总线包括TCN 、ARC-NET 以及CAN 三种类型，而且各有各的工作特性。
如CRH1、CRH3、CRH5网络控制系统采用的是TCN 标准（分层结构见图1），通常每节车辆设置一个节点，经节点实现车辆总线与列车总线的连接，并分别经TCN 中的MVB 和WTB 传输信息，不过两者均是基于集中控制与周期性预分配的主从方式访问控制总线介质。
TCN 总线一般采用光纤、双绞线等传输介质，实时响应一般，且数据传输时间会受到介质电气长度、数据长度、中继器数量等的影响[1]。
CRH2动车组网络控制系统则是以ARC-NET 为基础， 该现场总线采用的是令牌传递协议，因通过节点对网络加以轮流之配，所以总线站是平等的。
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）。
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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。
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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
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【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
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列车网络控制技术
4.4 CRH5动车组网络结构
动车组网络控制技术
• 列车按运行图规定速度运行。车上设有速度给 定装置。
• 列车运行速度受车载列车速度控制系统控制。 该系统应能根据线路允许的速度信号控制列车 运行速度，确保列车运行平安。当列车超过规 定速度运行时将通过制动系统自动减速运行。
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• 故障对策
• 控制系统重要局部应作冗余设计，保证 在工作层失效时冗余层能顶替工作。
• 各控制层均应有故障自诊断、保存故障 信息、必要的故障自排除及重要故障信 息向上一级传送的功能。
• 投标文件中应清楚地描述该系统的原理、 功能、结构、层次、介质和控制的对象 及内容等，应明确地列出所采用的技术 要求。
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一、网络和通信根底知识
1.1 计算机网络的组成及拓扑结构
• ARCNET支持长度可变的数据帧〔0－507个字节〕， 传输速率通常可达，内置16位CRC校验，支持包括光 纤在内的多种电缆连接介质，数据链路层协议固化在 ARCNET控制芯片内部。
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三、 CRH2列车信息控制系统
---TMS
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• CRH2动车组列车信息控制装置 采用贯穿全列车的总线来传送信 息，从而减轻了列车的重量，并 且通过对列车运行及车载设备动 作的相关信息进行集中管理，可 以有效地实现对司机和乘务员的 辅助作用、加强对设备的保养和 提高对乘客的效劳质量。
• 列车信息控制系统具有控制指令 传输、设备状态监视和故障诊断 三大功能。
• 4.无线传输
• 网络通2021信/11/2可2 利用空间电磁波等实现无线传 14
动车组网络系统简析
动车组网络系统简析摘要：高速列车为保证旅客乘车的安全与舒适，需对机车和车辆的各种设备进行可靠地控制、监测和诊断。
随着现场总线技术的发展，这种过程控制已从集中型的直接控制系统发展成为基于网络的分布式控制系统。
列车通信网络是一种面向控制、连接车载设备的数据通信系统，是分布式列车控制系统的核心，其集列车控制系统、故障检测与诊断系统以及旅客信息服务系统于一体，以车载微机为主要技术手段，并通过网络实现列车各个系统之间的信息交换，最终达到对车载设备的集散式监视、控制和管理目的，实现列车控制系统的智能化、网络化与信息化。
关键词：TCN 列车总线(WTB) 车辆总线（MVB) 通信一、TCN发展概述高速列车为保证旅客乘车的安全与舒适。
需对机车和车辆的各种设备进行可靠地控制、监测和诊断。
随着现场总线技术的发展，这种过程控制已从集中型的直接控制系统发展成为基于网络的分布式控制系统。
现场控制总线出现于上世纪80年代，是一种开放式数字化多点通信的底层控制网络。
这种总线技术把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，完成现场自动化设备之间的多点数字通信。
相互共享信息。
它打破了原来孤立的直接控制系统的信息孤岛局面，既是一个分布式控制系统，又是一个开放的通信网络。
所以非常适合在列车上应用，即可用于车辆控制，又可传输旅客信息和进行故障诊断。
目前已发展出了很多总线技术，如WorldFIP，LonWorks，CAN总线及Profibus等，它们各有特点，在各个方面发挥着重要的作用。
但由于多方面的原因，而未被业界一致接受作为列车通信网的行业标准。
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成用于连接各节可动态编组的列车组通信网络WTB（绞接式列车总线）和用于连接车辆内固定设备的车辆通信网络MVB（多功能车辆总线）。
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）。
CRH1型动车组计算机控制系统计算机设备及功能概述
CRH1型动车组计算机控制系统计算机设备及功能概述一、计算机系统的功用1.CRHl型动车组从牵引动力、系统设备、控制电器、都是分散安装，对各车辆系统设备的操作必须具备远程、集中、程序化控制。
为保证实现车组的功能控制，必须通过计算机系统来进行控制和监控。
2.车组安装几个计算机系统，彼此间通过一个网络进行通信，实现列车程序化控制。
二、计算机系统设备组成CRHl型动车组计算机系统设备组成：(1)线路列车总线(WTB)；(2)多功能车辆总线(MVB)(见图3－1)；(3)以太网通信；(4)四个串行连接器。
(5)远程通信控制器(AXSCCU)；(6)通信控制器(COMC)；(7)牵引控制系统(PCUCCU)；(8)智能显示器(IDU)；(9)驱动控制器，网侧变流器(DCU/L)；(10)驱动控制器；(11)辅助逆变器(DCU/A)；(12)驱动控制器，电机逆变器(DCU/M)；(13)制动控制器(BCU)。
(14)火灾探测器。
三、四种不同的通信原理1.CRHI型动车组列车总线WTB的通信原理，在动车组内各基本列车单元之间传递数据及重联时与其他动车组传递数据。
(1)它是一个动态配置，可随连接单元数量的变化而变化(最多两列动车组16辆)，由网关单元将WTB列车总线连到每个动车组的动力单元上。
(2)当一个司机室启动时，主控网关即检查WTB列车总线上的其他节点，并对网络进行配置。
2.CRHI型动车组多功能车辆总线MVB的通信原理是在基本动车组单元内的各车辆之间传递数据。
(1)在作为二级主控的情况下，它还能够在动车组内其他列车基本单元之间传递数据。
(2)这种通信是固定配置，由TDSCCU单元在每个基本列车单元内进行本地管理。
3.CRHl型动车组以太网通信原理是在IDU作为网桥将信息进一步传递到MVB的TDSCCU之间传递数据。
4.四个串行连接器的通信原理。
(1)在通信控制器(COMC)和PIS系统之间有一个RS485进行通信连接。
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列车网络控制技术
CRቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1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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列车网络控制技术
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。
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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。
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列车网络控制技术
CRH1动车组的网络拓扑结构
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列车网络控制技术
CRH1动车组的网络拓扑结构
在网络控制系统中，有些设备没有MVB接口，必须 进行协议转换。
图中用椭圆线圈起来的COMC CCU就是装在Mc车 和Tb车上用于与PIS（旅客信息系统）、GPS，Fire det.（烟火探测）等功能部件进行串行通信的接口 部件。
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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。
➢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） ；
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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。
主要内容 学习目标 新课讲授 本节小结 本节习题
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【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；
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列车网络控制技术
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列车网络控制技术
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列车网络控制技术
CRH1动车组的网络拓扑结构
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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。
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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。
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6 串行多功能车辆总线列车网M络控V制技B术
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列车网络控制技术
TCMS系统结构的设计目标
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。
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。
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列车网络控制技术
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。