华东交通大学 动车组网络技术 CRH5动车组网络结构

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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。
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4.4.4 设备通信网络
1.总线设备及接口
1）RS-485总线
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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；
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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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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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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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4.4 CRH5动车组网络结构
长客/阿尔斯通动车组（CRH5） 该动车组由长春轨道客车股份有限公司与合作伙伴 法国ALSTOM阿尔斯通公司提供，数量60列。 长客动车组CRH5是以阿尔斯通公司为芬兰国铁VR 提供的SM3动车组为原型车经改变设计而成的。
（2）乘客客室内的内部显示器；
（3）用于娱乐的LCD/TV屏幕；
（4）声音信息通过UIC586列车线传输。
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习题、作业：
1.试述CRH5网络控制系统的工作原理。
2.CRH5网络控制系统的网络拓扑结构？
3.构成CRH5网络的硬件设备有哪些？
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4.4 CRH5动车组网络结构
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4.4 CRH5动车组网络结构
SM3型动车组由两个牵引单元六辆编组构成，是动 力分散式摆式电动车组。 动车组适应芬兰铁路的1524mm宽轨，车体宽度 3200mm。六辆编组定员325人。 阿尔斯通公司自1995年起已经为芬兰国铁（VR）生 产了18列SM3动车组。
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4.4.3 车厢通信网络
车厢级网络采用车辆总线MVB，主要对车厢内的设 备进行管理和控制。
MVB总线使用阻抗受控的冗余介质，其传输速率
约为1.5 Mb/s。
最大传输距离200米，32个节点（设备），备用
节点至少每段为20%。
在此总线上可以使用不同的轮询周期：从用于快
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4.4.2 列车级网络
2.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。每个网关与列车总线之间以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）。

当司机台钥匙激活时，网关被唤醒，进入WTB网 络配置过程。被占用的司机室网关成为主网关。

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4.4.1 网络拓扑结构
1. 基于TCN标准，具有WTB (列车总线) 和MVB (车
辆总线)串行接口，使用冗余的MPU （Main processing Unit）模块，每个动力单元两对。 2. 每四节车辆为一个MVB网段，称作一个动力单元， 两个网段之间通过网关上的WTB总线进行信息交 互。 3. 每个动力单元根据设备功能设有三条MVB总线， 分别承担牵引、信号、旅客服务信息的传输。 4. 此外还有一个CAN总线标准的车辆总线，用于充 电机、自动车钩、厕所单元的互连。
注：有重影的 设备表示冗余。
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Auxiliary Control Unit 辅助控制单元 BCU Brake Control Unit 制动控制单元 CGA Automatic Coupler central unit 自动车钩中央单元 Local Traction Control CLT 本地牵引控制 EXT.DOORS External Doors 外部门 Gateway WTB/MVB GW 网关 WTB/MVB LT Train Logic display 列车逻辑显示 ACU HVAC MPU LC Air Conditioning 空调 Microprocessor Unit Comfort Line微处理器单 元旅客服务线路 Battery Charger 充电机
速信息的32 ms到用于较次要信息的512 ms。
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4.4.3 车厢通信网络

整个MVB总线分为三段，每个MVB网段都有冗余 的管理器。

MVB-A：信号线（总线管理设备：MPU_LT, 冗 余MPU_LT）。
MVB-B：牵引线（总线管理设备：MPU_LT, 冗 余MPU_LT）。 MVB-C：旅客服务线（总线管理设备：MPU_LC, 冗余MPU_LC）。
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CRH5的TCMS功能


TCMS通过传输信息和控制命令,对车上的主要设 备进行管理。
通过车载网络完成对牵引、制动、辅助供电、转 向架、空调、旅客信息系统、门等单元的监视和 控制。 故障诊断及故障记录:包括列车的牵引、制动、 辅助控制系统的状态；走行部件的安全性；旅客 安全相关设施的状态 ( 如车门关闭状态等 )； 其他电子电气设备状态。
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4.4 CRH5动车组网络结构
（1）动车组总体组成 动车组采用8辆编组，5动3拖，由两个动力单元组 成。 其中，一个动力单元由3个动车和1个拖车（M-M-TM）组成；另一个动力单元由2个动车和2个拖车 （T-T-M-M）组成。
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4.4 CRH5动车组网络结构
（2）牵引传动系统 动车组内包括两个基本动力单元，3动1拖动力单元 和2动2拖动力单元。 基本动力单元的牵引传动系统主要由1套网侧高压 电气设备、1个牵引变压器、3/2个牵引变流器、6/4 台三相交流异步牵引电动机组成。 全列共计2个受电弓，动车组正常时升单弓运行， 另一个受电弓备用。
CB
4.4.1 网络拓扑结构
一个动力单元包含4节车辆，MVB总线分为3类。 MVB-A为信号线，用于微处理单元以及司机室、监视 屏网关间的通讯； MVB-B牵引线，主要链接诸如牵引控制单元、主制动 控制单元、辅助控制单元等设备； MVB-C旅客服务线，用于空调、外门系统等辅助设备 的通讯。 各MVB总线均由MPU管理。通过两个MPU（冗余设计） 对每条总线进行控制。
“WTB”型冗余链路来实现。在列车长度因联挂/解 挂操作而发生变化时它可以实现网络的动态重组 （网关重新编号）。
列车总线使用冗余双绞线作为传输介质，传输速
率约为1 Mb/s。传输距离为860米，32个节点。
对于规范的列车总线WTB，本身具有自动组网功
能，如果配置不正确，列车总线将不能正常通信。 列车初运行时要进行WTB总线的配置。
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4.4.1 网络拓扑结构
CRH5型动车组TCMS分为两个单元，每个单元由微处 理单元MPU、网关、远程I/O模块RIOM、中继器REP、 主监视器TS、诊断监视器TD、以及本地监视器LT等 组成。两个动力单元通过网关进行列车总线通信。
网络体系结构示意图
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PIS
Passenger Information System 旅客信息系统 TCU Traction Control Unit 牵引控制单元 RIOM Remote I/O Modules CAB (driver’s cab) 远程输入输出模块 (司机室) RIOM Remote I/O Modules (BT LQ panel)远程I/O模块(BT面板) REP Repeater 中继器 Driver’s Diagnostic TD display司机诊断显示器 Driver’s Instruments TS display 司机主显示器 WC MPU LT Toilet 厕所 Microprocessor Unit Traction Line 微处理器单元牵引线
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4.4.2 列车级网络
功能：进行两个动力单元之间的通信，每四节 车为一个动力单元，传输介质是双绞线。网关 作为列车总线和车辆总线之间的协议转换器。 主要设备：由列车总线WTB和网关构成。
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4.4.2 列车级网络
1.列车总线WTB
两个动车组之间的连接通过穿过头车自动车钩的
主要设备如TCU、ACU被连接在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。
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4.4.1 网络拓扑结构
在CRH5的TCMS系统中，采用了冗余设计。
WTB和MVB总线都是采用双通道冗余设计，网关、MPU、 中继器也均采用完全冗余设计，重要设备的RIOM也采 用了冗余设计。