CRH列车网络控制系统 ppt课件
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• 系统具有完善的冗余和控制、诊断和监视以及故障存 储功能。
GW
Train bus列车总线
GW
MPU
Vehiclename 车辆名称
Mc2
Vehiclebus 车辆总线
M2S TP M2
Vehiclebus 车辆总线
T2
TPB MH
MPU
Mc1
• 一个标准的TCMS模块可以控制4节车辆，并且 包括两个不同的等级：
TCU: Traction Control Unit 牵引控制单元
GW: HVAC: LT: MPU LC: MPU LT:
Gateway WTB/MVB
THale Waihona Puke :网关 WTB/MVBAir Conditioning 空调
TS:
Train Logic display 列车逻辑显示 WC 器
Microprocessor Unit Comfort Line CB 微处理器单元车内设施线路
注：有 重影的 设备表 示冗余。
ACU:
Auxiliary Control Unit 辅助控制单元
PIS: Passenger Information System 乘客信息系统
BCU: CGA:
Brake Control Unit 制动控制单元 REP: Repeater 中继器
Automatic Coupler central unit 自动车钩中央单元
– 诊断线采用CAN总线替代RS－485 – 充电机连接到CAN总线上 – 将自动车钩控制单元连接到CAN总线上 – 司机室 RIOM在 MVB-A 和 MVB-B上分开 – “本地牵引控制”(CLT)与 HV箱RIOM集成
在一起
• 在车辆级MVB总线上，该体系结构被分 为两个不同的层次：牵引和服务设施, 每 一层次均使用一对MPU进行管理。这两 个层次的MVB总线通过第三条MVB总线 （信号总线）连接在一起。此总线由牵 引层的MPU控制。
– 牵引（主要功能）
– 支持（次要功能）
• 从两套MPU中（冗余设计）对每条总线进行控 制。
• 根据设备的数量或线路的长度，可利用“中继 器”来增加MVB总线的长度。
• MPU有两个MVB接口。第二个接口将两条总 线的MPU与MVB/WTB网关（冗余设计）和驾 驶员监控器连接在一起。
• 网关被用于在TCMS模块之间交换信息。下图 中显示的主要设备连接在MVB总线上。非智 能设备通过远程输入/输出模块（RIOMS）与 TCMS系统接口。RIOM被分布在每辆车中， 从而减少配线和相应的重量。在每个重要位置 上均预留冗余的RIOM。
三、 网关
• 网关可以实现列车总线与车辆总线之间的双向 信息交换。
• 每个网关与列车线路之间以128字节的报文 （周期数据）交换与其车组相关的信息，并接 收来自整个列车编组中其他所有网关的同类信 息。
• 网关为完全冗余（电路板、连接器、电源等）。
四、 MPU-LT, MPU-LC
• MPU（Main Processing Unit，主处理单 元），负责对相应车辆输出指令和控制。
第五章 CRH5列车网络控制系统
----TCMS
第一节 网络控制系统 （TCMS）的体系结构
• 一、TCMS的体系结构
• CRH5动车组配有一套基于多台微机的系统，可控制 并监控所有列车和车辆的相关功能(列车网络控制系统 TCMS) 。
• 其结构基于TCN 标准 (IEC 61375-1) ，具有WTB (列车总线) 和MVB (车辆总线)串行接口，每个动力单 元使用两对冗余的MPU模块。
– MPU(微处理单元) – WTB/MVB网关 – RIOM（远程I/O模块） – MVB 中继器
• 人机接口设备:
– 司机室主监视器 – 司机室诊断监视器 – 本地监视器(在列车长室) – 控制杆、开关、按钮、灯 – 位于低压配电柜和司机台上的低压零部件
（继电器、二极管…）。
• 与原型车SM3的改变之处：
Microprocessor Unit Traction Line 微处理器单元牵引线
Driver’s Diagnostic display 司机诊断显示器 Driver’s Instruments display 司机仪器显示器 Toilet 厕所
Battery Charger充电机
• TCMS主要零部件可以按照以下分组： • 列车控制与监视单元：
RIOM Remote I/O Modules (driver’s cab) CAB: 远程 I/O模块 (司机室)
CLT:
Local Traction Control 本地牵引控制
RIOM Remote I/O Modules (BT panel) LQ: 远程 I/O模块(BT面板)
EXT. DOORS External Doors外部门
– 网关的轮询周期约为50 ms。同一总线还用于两个 单元之间的通信。
– 每次列车重新编组或列车连挂初运行，要进 行列车总线即WTB总线的配置，对于规范 的列车总线WTB，本身具有自动配置功能, 操作人员只要按规程操作，最后检查配置状 态以确认配置是否正确。如果配置不正确， 列车总线将不能正常通信。
• TCMS体系结构基于具有高冗余度的标准TCN，该体 系结构使用2个标准的TCMS模块，每半列车（称为车 组）一个。
• 两个动力单元通过网关进行动力单元间和连挂列车间 的通讯。
• 每个动力单元根据设备功能设有3条MVB总线，分别 承担牵引、信号、旅客服务信息的传输。
• 此外还有一个CAN总线标准的车辆总线，仅用于次要 设备的诊断。
二、列车总线
– 两个动车组之间的连接通过穿过头车自动车钩的 “WTB”（列车总线）型冗余链路来实现。
– 此总线是TCN网络的一部分，它在长度因挂钩/摘钩 操作而发生变化时可以实现网络的动态重组（网关 重新编号）。
– 该总线使用具有可控阻抗的冗余介质，其传输的信 息速率约为1 Mb/s。传输距离为860米，22个节点， 备用节点有4 个。
• 在每一车组中（4辆车）有2对MPU。其中的2 个（MPU-LT）控制牵引和信号设备总线上的 所有设备，而另外2个（MPU-LC）则控制车 内设施和CAN总线上的所有设备。
• MPU功能任务周期可认为不超过100 ms（目 标值为50 ms）。
GW
Train bus列车总线
GW
MPU
Vehiclename 车辆名称
Mc2
Vehiclebus 车辆总线
M2S TP M2
Vehiclebus 车辆总线
T2
TPB MH
MPU
Mc1
• 一个标准的TCMS模块可以控制4节车辆，并且 包括两个不同的等级：
TCU: Traction Control Unit 牵引控制单元
GW: HVAC: LT: MPU LC: MPU LT:
Gateway WTB/MVB
THale Waihona Puke :网关 WTB/MVBAir Conditioning 空调
TS:
Train Logic display 列车逻辑显示 WC 器
Microprocessor Unit Comfort Line CB 微处理器单元车内设施线路
注：有 重影的 设备表 示冗余。
ACU:
Auxiliary Control Unit 辅助控制单元
PIS: Passenger Information System 乘客信息系统
BCU: CGA:
Brake Control Unit 制动控制单元 REP: Repeater 中继器
Automatic Coupler central unit 自动车钩中央单元
– 诊断线采用CAN总线替代RS－485 – 充电机连接到CAN总线上 – 将自动车钩控制单元连接到CAN总线上 – 司机室 RIOM在 MVB-A 和 MVB-B上分开 – “本地牵引控制”(CLT)与 HV箱RIOM集成
在一起
• 在车辆级MVB总线上，该体系结构被分 为两个不同的层次：牵引和服务设施, 每 一层次均使用一对MPU进行管理。这两 个层次的MVB总线通过第三条MVB总线 （信号总线）连接在一起。此总线由牵 引层的MPU控制。
– 牵引（主要功能）
– 支持（次要功能）
• 从两套MPU中（冗余设计）对每条总线进行控 制。
• 根据设备的数量或线路的长度，可利用“中继 器”来增加MVB总线的长度。
• MPU有两个MVB接口。第二个接口将两条总 线的MPU与MVB/WTB网关（冗余设计）和驾 驶员监控器连接在一起。
• 网关被用于在TCMS模块之间交换信息。下图 中显示的主要设备连接在MVB总线上。非智 能设备通过远程输入/输出模块（RIOMS）与 TCMS系统接口。RIOM被分布在每辆车中， 从而减少配线和相应的重量。在每个重要位置 上均预留冗余的RIOM。
三、 网关
• 网关可以实现列车总线与车辆总线之间的双向 信息交换。
• 每个网关与列车线路之间以128字节的报文 （周期数据）交换与其车组相关的信息，并接 收来自整个列车编组中其他所有网关的同类信 息。
• 网关为完全冗余（电路板、连接器、电源等）。
四、 MPU-LT, MPU-LC
• MPU（Main Processing Unit，主处理单 元），负责对相应车辆输出指令和控制。
第五章 CRH5列车网络控制系统
----TCMS
第一节 网络控制系统 （TCMS）的体系结构
• 一、TCMS的体系结构
• CRH5动车组配有一套基于多台微机的系统，可控制 并监控所有列车和车辆的相关功能(列车网络控制系统 TCMS) 。
• 其结构基于TCN 标准 (IEC 61375-1) ，具有WTB (列车总线) 和MVB (车辆总线)串行接口，每个动力单 元使用两对冗余的MPU模块。
– MPU(微处理单元) – WTB/MVB网关 – RIOM（远程I/O模块） – MVB 中继器
• 人机接口设备:
– 司机室主监视器 – 司机室诊断监视器 – 本地监视器(在列车长室) – 控制杆、开关、按钮、灯 – 位于低压配电柜和司机台上的低压零部件
（继电器、二极管…）。
• 与原型车SM3的改变之处：
Microprocessor Unit Traction Line 微处理器单元牵引线
Driver’s Diagnostic display 司机诊断显示器 Driver’s Instruments display 司机仪器显示器 Toilet 厕所
Battery Charger充电机
• TCMS主要零部件可以按照以下分组： • 列车控制与监视单元：
RIOM Remote I/O Modules (driver’s cab) CAB: 远程 I/O模块 (司机室)
CLT:
Local Traction Control 本地牵引控制
RIOM Remote I/O Modules (BT panel) LQ: 远程 I/O模块(BT面板)
EXT. DOORS External Doors外部门
– 网关的轮询周期约为50 ms。同一总线还用于两个 单元之间的通信。
– 每次列车重新编组或列车连挂初运行，要进 行列车总线即WTB总线的配置，对于规范 的列车总线WTB，本身具有自动配置功能, 操作人员只要按规程操作，最后检查配置状 态以确认配置是否正确。如果配置不正确， 列车总线将不能正常通信。
• TCMS体系结构基于具有高冗余度的标准TCN，该体 系结构使用2个标准的TCMS模块，每半列车（称为车 组）一个。
• 两个动力单元通过网关进行动力单元间和连挂列车间 的通讯。
• 每个动力单元根据设备功能设有3条MVB总线，分别 承担牵引、信号、旅客服务信息的传输。
• 此外还有一个CAN总线标准的车辆总线，仅用于次要 设备的诊断。
二、列车总线
– 两个动车组之间的连接通过穿过头车自动车钩的 “WTB”（列车总线）型冗余链路来实现。
– 此总线是TCN网络的一部分，它在长度因挂钩/摘钩 操作而发生变化时可以实现网络的动态重组（网关 重新编号）。
– 该总线使用具有可控阻抗的冗余介质，其传输的信 息速率约为1 Mb/s。传输距离为860米，22个节点， 备用节点有4 个。
• 在每一车组中（4辆车）有2对MPU。其中的2 个（MPU-LT）控制牵引和信号设备总线上的 所有设备，而另外2个（MPU-LC）则控制车 内设施和CAN总线上的所有设备。
• MPU功能任务周期可认为不超过100 ms（目 标值为50 ms）。