列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

1、2014屆畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析及故障排除專業(yè)系 軌道交通系班 級(jí) 城軌車輛111班學(xué)生姓名趙蒙指導(dǎo)老師 附建完成日期2014屆畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 課題名稱：城軌車輛電力牽引交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的分析及故障排除二、指導(dǎo)老師：陶燕三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：1、課題概述：隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力牽引交流傳動(dòng)系統(tǒng)逐步替代了早期的直流牽引傳動(dòng) 系統(tǒng)，在軌道交通領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，成為鐵路實(shí)現(xiàn)高速和重載運(yùn)輸?shù)奈ㄒ贿x擇和主 要發(fā)展方向。而交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)是交傳機(jī)車和電動(dòng)車組的核心部件，是列車運(yùn)行的神 經(jīng)中樞系統(tǒng)。分析該系統(tǒng)的工作原理，掌握常見故障的處理方法有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意 義。本課題主要分析電力

2、牽引交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及各組成部件的主要功能原 理，以及常見的交流傳動(dòng)控制技術(shù)；分析系統(tǒng)常見的故障現(xiàn)象及應(yīng)急處理方法。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：(1)設(shè)計(jì)內(nèi)容本課題下設(shè)3個(gè)子課題：CR例車組交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的分析及故障排除HX眩傳機(jī)車傳動(dòng)控制系統(tǒng)的分析及故障排除 城軌車輛交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的分析及故障排除每個(gè)子課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容可包括：a.電力牽引交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀分析b.電力牽引交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)分析c.電力牽引交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)主要組成部件功能和原理分析d.各種交流傳動(dòng)控制技術(shù)的對(duì)比和分析e.電力牽引交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)的常見故障排除f.結(jié)論（2）要求a.通過檢索文獻(xiàn)或其他

3、方式，深入了解設(shè)計(jì)內(nèi)容所需要的各種信息；b.能夠靈活運(yùn)用電力電子技術(shù)、交流調(diào)速技術(shù)、CRH動(dòng)車組HXD型電力機(jī) 車等基礎(chǔ)和專業(yè)課程的知識(shí)來分析電力機(jī)車交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)。c.要求學(xué)生有一定的電力電子，軌道交通專業(yè)基礎(chǔ)。四、設(shè)計(jì)參考書1、 現(xiàn)代變流技術(shù)與電氣傳動(dòng)2、電力牽引交流傳動(dòng)與控制3、CRH劾車組、CRH勵(lì)車組4、HXD俾電力機(jī)車5、HXD21電力機(jī)車6、HXD斕電力機(jī)車五、設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容1、封面2、目錄3、內(nèi)容摘要（200-400字左右，中英文）4、引言5、正文（設(shè)計(jì)方案比較與選擇，設(shè)計(jì)方案原理、分析、論證，設(shè)計(jì)結(jié)果的說明及特點(diǎn)）6、結(jié)束語7、附錄（參考文獻(xiàn)、圖紙、材料清單等）六、設(shè)計(jì)進(jìn)程

4、安排第1周：資料準(zhǔn)備與借閱，了解課題思路。第2-3周：設(shè)計(jì)要求說明及課題內(nèi)容輔導(dǎo)。第4 7周：進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，完成初稿。第7-10周： 第一次檢查，了解設(shè)計(jì)完成情況。第11周：第二次檢查設(shè)計(jì)完成情況，并作好畢業(yè)答辯準(zhǔn)備。第12周： 畢業(yè)答辯與綜合成績(jī)?cè)u(píng)定。七、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及論文要求1、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯要求（1）答辯前三天，每個(gè)學(xué)生應(yīng)按時(shí)將畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書或畢業(yè)論文、專題報(bào)告等必要資料交指導(dǎo)教師審閱，由指導(dǎo)教師寫出審閱意見(2)學(xué)生答辯時(shí)，自述部分內(nèi)容包括課題的任務(wù)、目的和意義，所采用的原始資料 或參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和主要方法、成果結(jié)論和評(píng)價(jià)。(3)答辯小組質(zhì)詢課題的關(guān)鍵問題，質(zhì)詢與課題密切相關(guān)的

5、基本理論、知識(shí)、設(shè)計(jì) 方法、實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)試方法，鑒別學(xué)生獨(dú)立工作能力、創(chuàng)新能力。2、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文要求文字要求：說明書要求打印(除圖紙外)，不能手寫。文字通順，語言流暢，排版合 理，無錯(cuò)別字，不允許抄襲。3、圖紙要求：按工程制圖標(biāo)準(zhǔn)制圖，圖面整潔，布局合理，線條粗細(xì)均勻，圓弧連接光滑，尺寸 標(biāo)注規(guī)范，文字注釋必須使用工程字書寫。4、曲線圖表要求：所有曲線、圖表、線路圖、程序框圖、示意圖等不準(zhǔn)用徒手畫，必須按國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn) 或工程要求繪制。摘 要隨著列車運(yùn)行速度的提高，列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有越來越重要的意義。同時(shí) ，列車網(wǎng) 絡(luò)控制系統(tǒng)是城軌車輛關(guān)鍵技術(shù)之一，因此建立可靠安全的車載通信網(wǎng)絡(luò)是十分必要的

6、。 論文首先分析了列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，功能模塊及車載通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、 傳 輸信息等。接著介紹了 IEC-61375標(biāo)準(zhǔn)，即列車通信網(wǎng)絡(luò)(TCN)標(biāo)準(zhǔn)是IEC聯(lián)合UIC經(jīng)過 十年的工作采用了一個(gè)用于規(guī)范車載設(shè)備數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)。介紹了 TCN網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸及介質(zhì)訪問方式。并詳細(xì)討論了WTEft MVB總線的物理層、報(bào)文、介質(zhì)訪問及鏈路層控制。其次分析比較了 CRH動(dòng)車組通信網(wǎng)絡(luò)，并總結(jié)出了各自的優(yōu)勢(shì)。最后介紹了地鐵網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)的故障，并加以分析。關(guān)鍵詞：CRH動(dòng)車組通信網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)故障排除ABSTRACTWith the development of power e

7、lectronic technology, electric traction drive system gradually took the place of early DC traction drive system, in the city rail transportation has been applied extensively, become the orbit traffic to achieve high speed and heavy haul transportation only option and the main direction of developmen

8、t. The AC drive control system of city rail electric traction drive control is a core component of the system, is the city rail train in the central nervous system. Through the analysis of urban rail vehicle traction control system structure and principle, to grasp the commorbreakdown processing met

9、hod has a very important practical significance.The main topic of city railway vehicle AC drive control system in electric traction components and each component is the main function principle, train network control system is introduced as well as the common AC drive control technology, analyzes the

10、 common faults and emergency treatment method. And look forward to direction of AC drive technology of Chinas urban rail vehicle equipment manufacturing industry development prospect.Key words : Urban rail vehicle Electric traction AC drive Control systemTroubleshooting目錄2014屆畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 目錄第1章 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的

11、發(fā)展歷史及現(xiàn)狀分析 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的概念 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展 TCN列車網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)功能與特點(diǎn) TCN列車網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì) 第二章 幾種典型的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)介紹 SIBAS系統(tǒng)MITRAC.系統(tǒng)AGATE系統(tǒng)第三章常見的列車網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)場(chǎng)總線TCN列車通信網(wǎng)絡(luò)工業(yè)以太網(wǎng)第4章CR凰動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CRH1動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) CRH2動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) CRH3動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) CRH5動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) CRH型動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對(duì)比 第5章列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)常見故障 動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì) 故障對(duì)策技術(shù)診斷運(yùn)行性能安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)第6章結(jié)論心得體會(huì)參考

12、文獻(xiàn)第1章 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀分析列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的概念網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)又被稱為基于網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)， 它是一種完全網(wǎng)絡(luò)化、分布化 的控制系統(tǒng)，是通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)狹義的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)傳感器、控制器和執(zhí)行器等系統(tǒng) 各部件之間的信息交換，從而實(shí)現(xiàn)資源共享、遠(yuǎn)程檢測(cè)與控制。例如，基于現(xiàn)場(chǎng) 總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可以看成一種狹義的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。廣義的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)不但包括狹義的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在內(nèi)，還包括通過Interner、企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)以及企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠車間、 生產(chǎn)線以及工程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、 信息 傳輸、信息管理以及信息分析等。列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的產(chǎn)生和

13、發(fā)展早期的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中，控制裝置是安裝在被控裝置附近的， 而且每個(gè)控制 回路都有一個(gè)單獨(dú)的控制器。這些控制裝置就地測(cè)量出過程變量的數(shù)值，并把它 與定值相比較從而得到偏差值，然后按照一定的控制規(guī)律產(chǎn)生控制信號(hào)， 通過執(zhí) 行機(jī)構(gòu)去控制生產(chǎn)過程。運(yùn)行人員分散在全廠的各處，分別管理著自己所負(fù)責(zé)的 那一部分生產(chǎn)過程。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，運(yùn)行人員需要綜合掌握多點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)與信息，需要同時(shí)按多點(diǎn)的信息實(shí)行操作控制。于是， 出現(xiàn)了氣動(dòng)、電動(dòng)系列的單元組合式儀 表，出現(xiàn)了集中控制室。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各處的參數(shù)通過統(tǒng)一的模擬信號(hào)，如的氣壓信號(hào)，0-10mA 4-20mA的直流電流信號(hào)，1-5V直流電壓信號(hào)等，送往集中控

14、制室， 在控制盤上連接。運(yùn)行人員可以坐在控制室縱觀生產(chǎn)過程各處的狀況，獲得整個(gè) 生產(chǎn)過程中的相關(guān)信息。這是一種集中式的模擬控制系統(tǒng)。集中控制系統(tǒng)能夠及時(shí)、有效地進(jìn)行各個(gè)部分之間的協(xié)調(diào)控制，有利于生產(chǎn) 過程的安全運(yùn)行。然而，隨之而來的問題就是信息的遠(yuǎn)距離傳輸。 要想在集中控 制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程的控制，就必須把反映過程的變量的信號(hào)傳送到集中 控制室，同時(shí)還要把控制變量傳送到現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因而變送器、控制器和執(zhí)行器是分離的，變送器和執(zhí)行器安裝在現(xiàn)場(chǎng)，控制器安裝在集中控制室。而且， 由于模擬信號(hào)的傳遞需要一對(duì)一的物理連接， 信號(hào)變化緩慢，提高計(jì)算速度與精 準(zhǔn)度的開銷、難度都很大，信號(hào)傳輸?shù)目垢?/p>

15、擾能力也較差。于是，人們開始尋求 用數(shù)字信號(hào)取代模擬信號(hào)，用數(shù)字控制器取代模擬儀盤表，用數(shù)字控制取代模擬 控制。20世紀(jì)50年代末，計(jì)算機(jī)開始進(jìn)入過程控制領(lǐng)域。最初它只是用于生產(chǎn)過 程的安全監(jiān)視和操作指導(dǎo)，后來用于實(shí)現(xiàn)監(jiān)督控制，這時(shí)計(jì)算機(jī)還沒有直接用來 控制生產(chǎn)過程。到了 20世紀(jì)60年代初期，計(jì)算機(jī)開始用于生產(chǎn)過程的直接數(shù)字控制。 但由 于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)造價(jià)很高，所以常常用一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制全廠所有的生產(chǎn)過程。這樣，就造成了整個(gè)系統(tǒng)控制任務(wù)的集中。 由于受到當(dāng)時(shí)硬件水平的限制，計(jì)算機(jī) 的可靠性比較低，一旦計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，全廠的生產(chǎn)就陷于癱瘓，因此，這種大 規(guī)模集中式的直接數(shù)字控制系統(tǒng)基于上宣告失敗

16、。但人們從中認(rèn)識(shí)到，直接數(shù)字控制系統(tǒng)的確有許多模擬控制系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，只要解決了系統(tǒng)的可靠性問 題，計(jì)算機(jī)用于閉環(huán)控制還是有希望的。20世紀(jì)60年代中期，控制系統(tǒng)工程師分析了集中控制失敗的原因，提出了 集散控制系統(tǒng)的概念。他們?cè)O(shè)想像模擬控制系統(tǒng)那樣，把控制功能分散在不同的 計(jì)算機(jī)中完成，并且采用控制功能，并且又比集中過程控制計(jì)算機(jī)更安全可靠。只是一種分散型多微處理機(jī)綜合過程控制系統(tǒng)，又稱分散型綜合控制系統(tǒng)，又俗稱集散控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱DCS屬于典型的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。然而，DC他有其明顯的缺點(diǎn)。首先，它的結(jié)構(gòu)是多級(jí)主從關(guān)系，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 之間互相通信必須經(jīng)過主機(jī)，使得主機(jī)負(fù)荷重、效率低，且主機(jī)一旦發(fā)生

17、故障， 整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)崩潰；其次，使得大量的模擬信號(hào)，很多現(xiàn)場(chǎng)儀表仍然使用傳統(tǒng)的 4-20mA電流模擬信號(hào)，傳輸可靠性差，難以數(shù)字化處理；第三，各系統(tǒng)設(shè)計(jì)廠 家制定獨(dú)立的DCSfc準(zhǔn)，通信協(xié)議不開放，極大地制約了系統(tǒng)的集成與應(yīng)用，不 利于相關(guān)企的發(fā)展。因此DC縱這個(gè)角度而言實(shí)質(zhì)是一種封閉專用的、不具有互 可操作性分布式控制系統(tǒng)，且 DCSt價(jià)也昂貴。在這種情況下，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制 系統(tǒng)提出了開放性和降低成本的迫切要求。為了順眼以上潮流，客服DCS勺技術(shù)瓶頸，進(jìn)一步滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要，現(xiàn) 場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（Field Control System , FCS應(yīng)運(yùn)而生。FCS用現(xiàn)場(chǎng)總線這 一開放的、具有

18、可互操作的網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)各控制器以及儀表設(shè)備互聯(lián)，構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，同時(shí)將控制功能能夠徹底下到現(xiàn)場(chǎng)，降低了安裝成本和維護(hù)費(fèi)用。 因此，F(xiàn)CS?質(zhì)上是一種開放的、具有可互操作性的、徹底分散的分布式控制系 統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)作為新一代控制系統(tǒng)，一方面突破了 DCS 系統(tǒng)采用專用通 信網(wǎng)絡(luò)的局限，采用了基于公開化、 標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，克服了封閉系統(tǒng)所造成 的缺陷；另一方面把DCS勺集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 變成了新型全分 布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到了現(xiàn)場(chǎng)。 與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，它具有體系結(jié)構(gòu)開放、系統(tǒng)集成靈活方便、硬件智能化、傳輸數(shù)字化、控制計(jì)算高品質(zhì)化的 特點(diǎn)但是FC她有許多瓶頸問

19、題。首先，現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)種類過多，且各有 各的優(yōu)勢(shì)和適用范圍，用戶如何取舍是比較棘手的問題；其次，控制系統(tǒng)中如果有多種現(xiàn)場(chǎng)總線同時(shí)存在，而用戶又希望將工業(yè)控制系統(tǒng)與企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無 縫集成，真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)管控一體化，系統(tǒng)功能組態(tài)會(huì)變得相當(dāng)復(fù)雜；第二，F(xiàn)CS 在本質(zhì)安全、系統(tǒng)可靠性、數(shù)據(jù)傳輸度等方面存在一些技術(shù)瓶頸或不符合現(xiàn)代企 業(yè)對(duì)信息的要求。而工業(yè)以太網(wǎng)(Ethernet )具有傳輸速度高、低耗、易于安裝、兼容性好、 軟硬件產(chǎn)品豐富和技術(shù)成熟等方面的優(yōu)勢(shì)，幾乎支持所有流行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能夠有效地促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)儀表的智能化、控制功能分散化、控制系統(tǒng)開放化，符合工業(yè)控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，在工業(yè)

20、現(xiàn)場(chǎng)得到越來越多的應(yīng)用，在控制領(lǐng)域中占有 更加重要的地位，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常明顯，只要有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)以太網(wǎng)是全開放、全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)，遵守網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，不同廠商的設(shè)備可 以很容易實(shí)現(xiàn)互連。(2)以太網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，形成企業(yè)級(jí)管 控一體化的全開放網(wǎng)絡(luò)。(3)軟硬件成本低廉。由于以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，支持以太網(wǎng)的軟硬件 收到廣大廠商的高度重視和廣泛支持，有多種軟件開發(fā)環(huán)境和硬件設(shè)備供用戶選 擇。(4)通信速率高。隨著企業(yè)信息系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大和復(fù)雜程度的提高，對(duì)信息 量的需求也越來越大，有時(shí)甚至需要音頻、視頻數(shù)據(jù)的傳輸，目前標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)的通信速率為10Mb/s, 100Mb/

21、s的快速以太網(wǎng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，千兆以太網(wǎng)技術(shù)也 逐漸成熟，10Gb/s的以太網(wǎng)也正在研究，其速率比目前現(xiàn)場(chǎng)總線要快很多。(5)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ蟆Ｔ谶@信息瞬息萬變的時(shí)代，企業(yè)的生存與發(fā)展在很 大程度上依賴于一個(gè)快速而有效的通信管理網(wǎng)絡(luò)。信息技術(shù)也通信技術(shù)的迅速發(fā)展和成熟，保證了以太網(wǎng)技術(shù)的不斷地持續(xù)向前發(fā)展。TCN列車網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀在推出TCh際標(biāo)準(zhǔn)后，基于TCNB準(zhǔn)的產(chǎn)品需求增加，對(duì)于TCNT品的研 制有了越來越多的單位支持，TCN車網(wǎng)絡(luò)在世界范圍內(nèi)也得到了日趨廣泛的應(yīng) 用。TCN列車網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品主要供應(yīng)商目前，TCNft準(zhǔn)列車通信網(wǎng)絡(luò)的推廣形成以 Siemens、Bombardier等大公司 主導(dǎo)，日

22、趨增多的第三方廣泛支持的局面。Bombardier Siemens等公司推出了一系列符合 TCNS準(zhǔn)的產(chǎn)品，諸如列車 網(wǎng)絡(luò)專用芯片（MVBC01 MVBD AME型及網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)協(xié)議（RTP）軟件等。止匕外，一些第三方公司（如 Farsystem、Firema、EKE Duagon Unicontrol） 等也相繼推出了 TCNR關(guān)和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，用戶可以選擇需要的網(wǎng)絡(luò)部件來集 成、開發(fā)符合自己要求的TCN網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。其他可以提供TCNT品的公司還有： 自動(dòng)控制方面的 Holec、Ansaldo、AEG制動(dòng)方面的Knorr Electronic 、 Westinghouse Brakes ,門控

23、方面的IFE,采暖通風(fēng)與空調(diào)方面的 Hagenuk另外， 一些中小公司也能提供 MVB卡、WT啊關(guān)、實(shí)時(shí)協(xié)議文件等。我國(guó)作為tcnB準(zhǔn)的制定成員國(guó)之一，也對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)大力支持。在研發(fā)方面，我國(guó)南車、 北車集團(tuán)等單位通過自主研發(fā)與技術(shù)引進(jìn)相結(jié)合，目前也具有了提供TCN相關(guān)產(chǎn)品的能力。鐵道科學(xué)研究院、西南交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、北京交通大學(xué)等研究單 位在TCNT面也進(jìn)行了廣泛研究，取得了一定的成果。TCN列車網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)狀TCN網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用在高速動(dòng)車組、重載列車以及地鐵車輛等軌道交通領(lǐng)域， 這些場(chǎng)合對(duì)產(chǎn)品的互操作性和控制實(shí)時(shí)性要求一般很高，只有通過可靠、實(shí)時(shí)的列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)才能達(dá)到要求。目前采用TCNSf

24、案的國(guó)家有德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、瑞士、瑞典、挪威、芬蘭、 丹麥、印度、澳大利亞、菲律賓、美國(guó)、巴西等，包括高速列車、擺式列車、城 市軌道車輛。我國(guó)列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)采用的形式繁多，但TCNft術(shù)應(yīng)用的比重很大，并且采用TCNB準(zhǔn)已經(jīng)成為趨勢(shì)，如和諧號(hào)動(dòng)車組CRH1 CRH3 CRH5 CRH380A 等車型，各大城市的地鐵（如上海軌道交通1、2、4、9、11號(hào)線，北京地鐵15號(hào)線、房山線、昌平線、亦莊線，廣州地鐵 2、3、8號(hào)線等）均廣泛采用。TCN列車網(wǎng)絡(luò)的研究推廣自從TCNB際標(biāo)準(zhǔn)推出以后，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。究其原因， 離不開 TCN網(wǎng)絡(luò)自身的實(shí)時(shí)、可靠、安全、開放的優(yōu)點(diǎn)，能很好地滿足列車通信

25、需求。 當(dāng)然，更離不開Siemens、Bombardier等大公司不遺余力的研發(fā)和推廣， 使得支 持和應(yīng)用TCNT品的公司和國(guó)家在十幾年間有了很大的增長(zhǎng)。在TCNB準(zhǔn)采納以后，世界范圍內(nèi)很多研究單位積極地設(shè)計(jì)了相應(yīng)的電路、仿真軟件和驗(yàn)證工具， 極大地推進(jìn)了 TCNK術(shù)的發(fā)展。列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)功能與特點(diǎn)列車通信網(wǎng)絡(luò)是用于列車這一流動(dòng)性大、環(huán)境惡劣、可靠性要求高、實(shí)時(shí)性高、與控制系統(tǒng)緊密相關(guān)的特殊環(huán)境的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)，它屬于控制網(wǎng)絡(luò)的范疇。列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是列車的核心部件。它包括以實(shí)現(xiàn)各種功能控制為目標(biāo)的 單元控制機(jī)、實(shí)現(xiàn)車輛控制的車輛控制機(jī)和實(shí)現(xiàn)信息交換的通信網(wǎng)絡(luò)。其功能主要包括以下方面：(1)

26、實(shí)現(xiàn)牽引控制，即牽引性曲線的實(shí)現(xiàn)牽引功能的優(yōu)化。(2)實(shí)現(xiàn)列車牽引的黏著控制，使列車在各種運(yùn)行條件下，都能保持輪軌問 的牽引力，并盡可能地使機(jī)車運(yùn)用在輪軌間的牽引力實(shí)現(xiàn)最大化、(3)實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)用過程中各種可能需要的功能關(guān)聯(lián)和電路連接，即邏輯控制功能。(4)實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行過程中的故障信息處理，即進(jìn)行故障信息的采集、處理、 傳輸、顯示和記錄，并為列車乘務(wù)員提供故障的現(xiàn)場(chǎng)處理和排除的信息提示。(5)提供列車運(yùn)行的狀態(tài)信息。網(wǎng)絡(luò)控制適用于大范圍區(qū)域的控制，系統(tǒng)包含大量的相互交換信號(hào)信息的 設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的特征是通過一系列的通信信道構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)控制閉環(huán)， 同時(shí)具備信號(hào)處理、優(yōu)化決策和控制操作的功能，

27、控制器可以分散在網(wǎng)絡(luò)中的 不同地點(diǎn)。與傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制系統(tǒng)相比，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具備共享信息資源、 遠(yuǎn)程監(jiān)與控制，減少系統(tǒng)布線、易于擴(kuò)展和維護(hù)、增加了系統(tǒng)的靈活性和可靠 性等特點(diǎn)。TCN列車網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)從TCNB準(zhǔn)推出到今天，已經(jīng)十余年了，期間各方面科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展?？?以說，盡管TCNft準(zhǔn)的推出為解決列車以及車載控制設(shè)備之間的相互聯(lián)掛的問題 貢獻(xiàn)巨大，但總體看來，TCN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的核心部分仍基本由若干家大公司所壟 斷，技術(shù)門檻較高也限制了它更大范圍的應(yīng)用。TCN沒有完全滿足列車在所有場(chǎng)合的控制需要，在技術(shù)與日俱新的今天，它需要新的發(fā)展。列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成熟，也是當(dāng)代軌道車輛必然采用的核心技術(shù)

28、之一。隨著 通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的開放性、性價(jià)比、開發(fā)和應(yīng)用的多樣性及靈活性等方面都提出了更高的要求。 由于TCN網(wǎng)絡(luò)自身也難免存在一 些不足，所以不可能完全取代其他形式的控制網(wǎng)絡(luò)， 完全滿足鐵路用戶的所有應(yīng) 用需求。因此，在將來，列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不可能是 TCN的天下，必然是多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合。列車控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可能會(huì)是以 TCN主，在軌道車輛的高 速動(dòng)車組、地鐵車輛等高端市場(chǎng)應(yīng)用；其他各種形式的總線形式作為列車網(wǎng)絡(luò)的 重要補(bǔ)充，在各種適用的場(chǎng)合找到應(yīng)用的空間。 這些通用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在今后一段時(shí) 間內(nèi)將和原有TCN網(wǎng)絡(luò)共同發(fā)展，取長(zhǎng)補(bǔ)短并相互融合，形成有機(jī)的整體。另外，

29、隨著列車通信要求的不斷提高，TCN自身方面的改進(jìn)是必要的。如在 可靠性方面，目前對(duì)列車通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性進(jìn)行量化的評(píng)估在國(guó)內(nèi)外還是鮮見 的，對(duì)于可靠性要求高的列車網(wǎng)絡(luò)，全面引入可靠性工程的分析、評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)及 驗(yàn)證的方法是必要的；在安全性方面， 近些年提出了功能安全通信的理念， 并在2007年推出了IEC617843g于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)功能安全通信行規(guī)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，隨后很v多種用于工業(yè)控制的總線標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)對(duì)自身的協(xié)議加以完善，添加了功能笠全如層來保證通信網(wǎng)絡(luò)的功能完整性等級(jí)。如叱強(qiáng)調(diào)的焦線形同，杲否要執(zhí)行切依安全標(biāo)準(zhǔn)，杲口那么，列車通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)安全容匕常俏得考慮的問潁貨車服務(wù)質(zhì)量水平和乘客需求的不斷提高，列車信息

30、化服務(wù)的要求也越來逑高,用顯部可啡胃pj。評(píng)此，為背答供股珅信息忤樂服存TCNfc巖勺方向動(dòng)電視邛動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等，也必將是終端SIBAS系統(tǒng)統(tǒng)性制、布息傳輸、達(dá)彳Sie有 is和SIBAS-32兩個(gè)系列，主要運(yùn)用到我國(guó)早期的西門子進(jìn)口城市軌道交通地鐵車輛中，如上海地鐵1、2號(hào)線車輛使用的SIBAS-16控制系統(tǒng)；廣州地鐵1號(hào)線車 輛使用的SIBAS-32控制系統(tǒng)。圖1.列車總線SIBAS-16是典型的第一代微機(jī)控制系統(tǒng)，核心部件有16位的8086型未處理器構(gòu)成的中央計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器組件以及一個(gè)或多個(gè)控制機(jī)(8088, 80C188)組成。該系統(tǒng)采用集中式機(jī)箱和插件式機(jī)械結(jié)構(gòu)， 控制系統(tǒng)由中央控制器集中

31、管理， 采用分層結(jié)構(gòu)，即列車控制層。機(jī)車控制層和傳動(dòng)層。采用多個(gè)申行總線系統(tǒng)， 在傳輸速度和運(yùn)行記錄方面能滿足列車控制的影響要求。SIBAS-16本質(zhì)上還不能算是一個(gè)分布式的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。SIBAS-16的編程工具為SIBASL0G系統(tǒng)提供大量的標(biāo)準(zhǔn)的程序模塊，為控制軟件的編程提供了有利的條件。20世紀(jì)90年代，Siemens公司在SIBAS-16的基礎(chǔ)上進(jìn)一步采用32位芯片(Intel486 )的S舊AS-32系統(tǒng)，并保持與S舊AS-16系統(tǒng)的接口兼容。為了減少 傳統(tǒng)機(jī)車車輛布線，SIBAS-32系統(tǒng)設(shè)有智能外圍設(shè)備連接終端，即 SIBAS KLIP 站。采用SIBAS KLIP可以迅速

32、綜合信息和控制指令，并且通過一根串行總線傳 輸給中央控制裝置。KLIP站可以很自由地分布在各類車輛上。MITRAC.系統(tǒng)MITRAC(統(tǒng)是Bombardier(龐巴迪)公司的系列產(chǎn)品，包括 MITRAC TC(e引 逆變器)、MITRAC CC(列車控制系統(tǒng))、MITRAC AU(輔助逆變器) MITRAC DR (牽引驅(qū)動(dòng)器)。公司為了適應(yīng)不同用戶，推出了 MITRAC500K、1000系、3000 系。500主要用于城際有軌列車，1000系主要用于高速及地鐵列車，3000系主 要用于大功率機(jī)車。在廣州地鐵2號(hào)線、深圳地鐵1號(hào)線一期龐巴迪地鐵車輛中 就使用了該系統(tǒng)。2.2.1 MITRAC

33、CC 主要特點(diǎn)(1)符合各國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(EN50155車輛上的電子設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)；ENV50121-3-2:鐵 路應(yīng)用電磁兼容性的標(biāo)準(zhǔn)；ENV50204數(shù)字無線電話電磁場(chǎng)輻射標(biāo)準(zhǔn)； IEC61375-1 :列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) ；IEEE1473:1999中關(guān)于列車通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)； UIC556/557列車中信息傳輸?shù)脑\斷標(biāo)準(zhǔn))，具有開放接口。(2)該系統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)緊湊，電源直接由列車蓄電池供電，可以實(shí)現(xiàn)分布式安 裝且不需要額外的加熱或制冷，器件配線最少，質(zhì)量顯著降低。(3)用線少，通過余增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性，傳感器的短距離連接和I/O設(shè)備接口減少了沖突?？蓽y(cè)性和模塊化使系統(tǒng)配置離火， 并可兼容和連接以前不同的列

34、車控制系統(tǒng)。(4)該系統(tǒng)具有自診斷功能。診斷功能組合在監(jiān)控系統(tǒng)中，通過數(shù)據(jù)克視化 的遠(yuǎn)程交付式診斷、車輛跟蹤詳細(xì)目錄、GPSS統(tǒng)、貨物跟蹤、旅客載量數(shù)據(jù)等方式，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷，提高了應(yīng)用的可靠性。(5)支持遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)恢復(fù)系統(tǒng)。系統(tǒng)可以支持軌旁無線系統(tǒng)通信，如GSM/R 和無線局域網(wǎng)。因特網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為客戶端調(diào)的訪問介質(zhì)，通過MVB|者其他的通訊方式連接車輛通訊系統(tǒng)。國(guó)外先進(jìn)的MITRACC系統(tǒng)可通過提供連接到運(yùn)行車輛上的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)，增強(qiáng)維護(hù)服務(wù)質(zhì)量；并允許診斷和操作數(shù)據(jù)直接通過因特網(wǎng)傳遞給列車系統(tǒng)的操作者。系統(tǒng)使用開放得標(biāo)準(zhǔn)，例如移動(dòng)電話、 無線局域網(wǎng)以及因特網(wǎng)相關(guān)的通信

35、協(xié)議。(6)提供MITRAC C3程控制平臺(tái)。MITRAC CC遠(yuǎn)程平臺(tái)使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和 移動(dòng)通信，結(jié)合龐巴迪公司的鐵路專用技術(shù)，開發(fā)出心技術(shù)以降低維護(hù)成本，推 進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)的可可靠信。MITRAC C返程平臺(tái)提供多種服務(wù)，通過標(biāo)準(zhǔn)接口訪問 車輛。由于服務(wù)本身來源不同的廠商，該遠(yuǎn)程平臺(tái)不接受未經(jīng)授權(quán)調(diào)的廠商的訪 問，同時(shí)保證在線的控制通信系統(tǒng)不沖突。MITRACJ車控制通信系統(tǒng)的核心是TCN(列車通信網(wǎng)絡(luò))標(biāo)準(zhǔn)，允許不同用 戶之間的相互操作。交換信息使用的額傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線或者光纖，列車上所有MITRACC器件都連在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，從而可以交換程序和診斷數(shù)據(jù)，很容易 增加新的設(shè)備。在MITRAC

36、沒有控制柜和機(jī)箱，而是各個(gè)控制單元或 I/O單元 均自成一體封裝在一個(gè)具有較好的電池兼容性能得機(jī)殼中。每個(gè)刻體軍友自己的電源和車輛總線接口。列車微機(jī)控制系統(tǒng)由列車總線和多功能車輛總線兩部分組成，它們?cè)陉P(guān)鍵區(qū)域提供冗余，即WT嗽MVM的單點(diǎn)故障不會(huì)導(dǎo)致列車運(yùn)行停止。列車控制分為 列車控制級(jí)、車輛控制級(jí)以及子系統(tǒng)控制級(jí)三級(jí)(包括牽引控制、氣制動(dòng)控制、 輔助電源控制、門控制、空調(diào)控制、乘客信息控制等。)列車控制級(jí)上的 WTB1 過安裝在每個(gè)單元的VTClfr的大功率網(wǎng)關(guān)與 MVBff連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。列車控 制級(jí)和車輛控制級(jí)與每個(gè)3節(jié)車單元的VTCU勾成一個(gè)整體，執(zhí)行如下的主要功 能：通過 WTB進(jìn)

37、行列車控制；總線管理和過程數(shù)據(jù)的通信；監(jiān)督和診斷；通過 MVBfc各個(gè)子系統(tǒng)之間進(jìn)行通信；提供與外部PC機(jī)之間的服務(wù)端口等。各部分功能如下。(1)列車總線(WTB與多功能車輛總線 列車總線(硬線連接總線 WTB旌接 著兩個(gè)3單元的VTCU兩個(gè)VTC此間通過WTBS行通信。多功能車輛總線 MVB 與車輛及列車控制單元VTCU直接連接.VTCU包括多功能車輛總線控制器，大容 量的事件記錄器等，可以對(duì)車輛總線通信進(jìn)行管理。VTCUffi過MVBf車輛所有子控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)列車控制和車輛控制，車輛控制級(jí)，子系統(tǒng)控制級(jí)，以及本車于同一單元的其他車之間通過本地車輛總線進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸。(2)車

38、輛及列車控制單元VTCU車輛及列車控單元 VTCU；帶集成診斷功能 和控制功能的車輛與列車控制裝置，每三節(jié)車單元擁有一個(gè) VTCU作為總線管 理主機(jī)，他是一個(gè)帶有 32位數(shù)字處理器，8MB閃爍內(nèi)存的微機(jī)控制單元，還包 含靜態(tài)電池緩沖RAM串行接口，獨(dú)立電源。(3)列車管理系統(tǒng)(TMS它是以VTCUfe核心的一個(gè)列車控制系統(tǒng)，是列車 微機(jī)控制和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要組成部分。 他由列車控制級(jí)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和一些 專門開發(fā)的高處理速度的微機(jī)組成。TM須責(zé)列車的控制，監(jiān)控和診斷，該系統(tǒng) 可以為列車子系統(tǒng)控制和模塊提供各種實(shí)時(shí)控制信號(hào)。(4)列車故障診斷(VTCU通過列車微機(jī)控制和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接受從各個(gè)子控制系

39、統(tǒng)或I-O控制單元傳來的故障報(bào)告，并附帶所選者的環(huán)境數(shù)據(jù)和相應(yīng)的時(shí)間參 數(shù)。所有列車運(yùn)行所需的關(guān)鍵的診斷信息則是通過安裝在駕駛室駕駛臺(tái)上的TFT液晶彩色觸摸式顯示起來顯示。顯示器的內(nèi)容分別有中，英文顯示，對(duì)不同的使用者設(shè)置了不同的權(quán)限，分為駕駛模式界面和檢修模式界面。列車故障診斷系統(tǒng)對(duì)所有重要的故障信息的記錄均給出了跟蹤數(shù)據(jù)， 并通過 分析數(shù)據(jù)能顯示出連續(xù)的牽引、制動(dòng)曲線圖形，對(duì)于每個(gè)直接連接到MVB總線上 的子控制單元，均要求診斷系統(tǒng)能診斷并顯示到最小可更換部件的故障。AGATE系統(tǒng)AGATE系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)。AGATES統(tǒng)是Alstom公司開發(fā)的列車控制系統(tǒng)。AGATES統(tǒng)主要由AGATE l

40、ink（列車監(jiān)控）、AGATE Aux （輔助控制）、AGATE Traction （牽引控制）和 AGATEe-Media（乘客信息系統(tǒng)）4個(gè)部分組成。AGAT庫(kù)引控制系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的機(jī)車牽引控制和產(chǎn)生制動(dòng)命令。其主 要特點(diǎn)是模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)安全快速的操作；主要功能的子裝配系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化；采用World-FIP總線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)和主要數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（TCN CAN FIP、LON的通信網(wǎng)關(guān)； 具有自測(cè)試功能；使用EASYPLU技術(shù)；包含了最新技術(shù)FPGAS件和PCI總線接 口。AGATES助控制系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)列車上靜態(tài)逆變器和電池充電的控制，其 主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、模塊化、低成本、低噪聲和快速保護(hù)等。

41、AGATEe-Media乘客信息系統(tǒng)主要是再列車運(yùn)行中，提供實(shí)時(shí)的多媒體信息 和休閑娛樂，為乘客提供便利性和舒適性，同時(shí)還可以作為一種高效廣告媒體， 能帶來新收益。AGATEe-Media主要功能有：系統(tǒng)用發(fā)音系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)站，并在屏 幕上以有色信息顯示，具有動(dòng)力學(xué)線路地圖，也可以顯示廣告和新聞。當(dāng)系統(tǒng)突然中斷或者意外情況發(fā)生的時(shí)候，優(yōu)先直接向乘客廣播實(shí)時(shí)信息。AGATE Link是在線管理和監(jiān)視列車的電子模塊，是整列車輛維護(hù)的有效工 具。通過監(jiān)視列車各子系統(tǒng)的運(yùn)行狀況來提供迅速準(zhǔn)確的列車故障診斷，從而減少了檢查時(shí)間和成本，縮短了停工維護(hù)時(shí)間。AGATE Link的突出特點(diǎn)是改善了列車生命周期成本

42、（LCC。AGATE Link可根據(jù)應(yīng)用需要對(duì)基本部件進(jìn)行組合， 如遠(yuǎn)程輸出模塊、司機(jī)控制臺(tái)、GIS定位模塊、無線電數(shù)據(jù)傳輸模塊和在線通訊 網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)易于擴(kuò)展。AGAT舔統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò) WorldFip總線是從Fip總線發(fā)展而來的。Fip總線是 一種面向工業(yè)控制的通信網(wǎng)絡(luò)，其主要特點(diǎn)可歸納為實(shí)時(shí)性、同步性、可靠性。WorldFip的設(shè)計(jì)思想是：按一定的時(shí)序，為每個(gè)信息生產(chǎn)者分配一個(gè)固定的時(shí) 段，通過總線仲裁器逐個(gè)呼叫每個(gè)生產(chǎn)者，如果該生產(chǎn)者已經(jīng)上網(wǎng)，應(yīng)在規(guī)定時(shí) 間內(nèi)應(yīng)答。生產(chǎn)者提供必要的信息，同時(shí)提供一個(gè)狀態(tài)字，說明這一信息是最新 生產(chǎn)的還是過去傳送過的舊信息。 消費(fèi)者接收到信息時(shí)，可根據(jù)狀態(tài)字

43、判斷信息 的價(jià)值。AGAT舔統(tǒng)采用WorldFip總線完整地實(shí)現(xiàn)了列車控制的所有功能。TIMS管理系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)TIMS是基于AGAT舔列，通過數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)連接的產(chǎn)品。TIMS收集來自與它連接的設(shè)備的故障信息，并且通過駕駛顯示單元提供信息給駕駛員和維護(hù)人 員，它能記錄故障、綜合故障以及記錄設(shè)備狀態(tài)。TIMS具備操作幫助、維護(hù)幫助、事件記錄管理、旅客信息觸發(fā)（音頻和視頻）的功能。FIP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是TIMS的核心，他們根據(jù)等級(jí)結(jié)構(gòu)配置分為：列車網(wǎng)絡(luò)、車 輛網(wǎng)絡(luò)。FIP列車網(wǎng)絡(luò)連接列車的兩個(gè) MPUZ確保在每個(gè)車輛組之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通 信。MPU空制列車網(wǎng)絡(luò)和定義信息流動(dòng)。 ACE BCE PCE者B是與F

44、IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連 接，但是他們不在TIMS范圍內(nèi)。車輛設(shè)備直接連接到每個(gè)車輛網(wǎng)絡(luò)：MPU運(yùn)行主要的TIMS軟件應(yīng)用程序和 支配FIP車輛網(wǎng)絡(luò)上的通信；DDU人機(jī)界面，通過交互式的入口來運(yùn)行和維護(hù) TIMS的功能；RIOM局部安裝在每一個(gè)車上，提供二進(jìn)制I/O接口和標(biāo)準(zhǔn)的RS485 串行通信口； PCE（牽引），安裝在動(dòng)車C和B上，通過FIP連接的通信被限于監(jiān) 測(cè)功能；BCE（制動(dòng)），安裝在每節(jié)車上，在A車上的BCEa控制壓縮機(jī)設(shè)備，通 過FIP連接的通信被限于監(jiān)測(cè)功能；ACE（輔助），通過FIP連接的通信被限于監(jiān) 測(cè)功能。TIMS設(shè)備的FIP地址通過數(shù)字插頭或低壓二進(jìn)制輸入組合來定義。為了優(yōu)化單

45、元之間的電纜長(zhǎng)度，F(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)電纜線路由雙絞屏蔽線構(gòu)成（120 歐姆阻抗），F(xiàn)IP列車網(wǎng)絡(luò)布設(shè)在整個(gè)列車并連接兩個(gè) MPU這個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有連接其 他設(shè)備，F(xiàn)IP車輛網(wǎng)絡(luò)受限于車輛組的長(zhǎng)度，它連接總線上的設(shè)備。TIMS管理系統(tǒng)的組成及功能 與外圍設(shè)備的串行通信口通信由 RIOMS 通過系統(tǒng)軟件提供，設(shè)備變量通過相同的RS485串行通信口連接，串行網(wǎng)絡(luò)接口 元件是智能的，它們處理協(xié)議編碼、譯碼、傳輸、接收和故障檢查。串行通信口 交換數(shù)據(jù)是建立在主/從機(jī)制上：RIOMS串行通信口上發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求（設(shè)備地址 標(biāo)志），設(shè)備（與地址標(biāo)志一致）反饋響應(yīng)，為了知道在 RIOM與設(shè)備之間的通信 是否中斷，相互檢查功能是

46、否可用。經(jīng)串行通信口交換 MPU!過列車網(wǎng)絡(luò)初始化，在應(yīng)用軟件的每個(gè)循環(huán)，MPU通過RIOM發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求詢問串行通信口。連接到串行通信口的每個(gè)單元都有唯 一的地址。此外，相同類型的設(shè)備和有相同功能性設(shè)備都分享相同的組地址。設(shè) 計(jì)此原理是為了保持信息在網(wǎng)絡(luò)上不斷地傳輸， 從而避免在緊要的時(shí)候出現(xiàn)傳輸 高峰。常見的信息包括所有故障狀態(tài)信息，并能夠被傳送到駕駛室。相應(yīng)設(shè)備是通過RS485串行通信口連接到TIMS上。主要有：1）旅客顯示器（IDU和FDU。在每節(jié)車，所有的IDU都連接相同的穿行通 信口，所有的IDU分享相同的組地址。運(yùn)行信息同時(shí)發(fā)送給所有的顯示器。在此 期間，單獨(dú)的信息發(fā)送給每個(gè)顯示器

47、，目的是為了檢測(cè)顯示器功能狀態(tài)。在A車, FDU是通過自己的申彳T通信口連接到 TIMS上。2）門。在每節(jié)車，相同一側(cè)的 5個(gè)門連接一個(gè)單獨(dú)的串行通信口，用以監(jiān) 測(cè)門的狀態(tài)。3）音頻設(shè)備。在每節(jié)車 APUffi PECUT頻設(shè)備與TIMS的串行通信口連接是 為了監(jiān)測(cè)和控制。在 A車，ACia通過自己的串行通信口連接到 TIMS上。ATC（列車自動(dòng)控制）。ATC在串行通信口上的通信位于每個(gè) A車上，通 過列車線傳送數(shù)據(jù)，例如：ATS時(shí)間、列車精確位置和 ATC犬態(tài)。I/O連接邏輯輸入通過RIOM周期性獲得，它使得通過FIP車輛網(wǎng)絡(luò)連接到MPIM可行的。相反的，邏輯輸出值通過FIP車輛網(wǎng)絡(luò)經(jīng)MPU

48、W期性地 發(fā)送給RIOM它實(shí)際上控制物理輸出。在 FIP車輛網(wǎng)絡(luò)上流通的數(shù)據(jù)被連接它 的MPU出判斷，數(shù)據(jù)需要通過FIP列車網(wǎng)絡(luò)經(jīng)MPUE兩個(gè)車輛網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行交換。TIMS系統(tǒng)給中壓供電的感性負(fù)載提供起動(dòng)許可。列車動(dòng)態(tài)動(dòng)作被記錄在一 個(gè)事件記錄器內(nèi)，在列車故障發(fā)生或列車進(jìn)入收車模式后能，記錄的數(shù)據(jù)不會(huì)丟 失。TIMS的主要功能是監(jiān)控列車的行駛，MPU從和它相連的設(shè)備中收集故障信 息，并通過DDU）駕駛員及維修人員提供信息。駕駛員顯示單元（DDU視頻顯示單元（IDU/FDU）部顯示單元IDU。部顯示單元FDU息存儲(chǔ)單元2.3.3 TIS 信息系統(tǒng)TIS信息系統(tǒng)是日本新干線各型列車上裝備的信息控制與

49、傳輸系統(tǒng)。 TIS系 統(tǒng)由列車通信網(wǎng)絡(luò)、各車廂通信網(wǎng)和功能單元控制機(jī)組成。 在各車廂內(nèi)設(shè)有一終 端站，它是列車通信網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)，也是本車廂信息傳輸?shù)闹髡荆鬈噹麅?nèi)的功能單元的信息均通過這個(gè)終端站向列車通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送或從列車通信網(wǎng)接收信息。新干線列車編組是以24節(jié)車廂組成一個(gè)車組單元為基礎(chǔ)的，在一個(gè)車組單元內(nèi)， 由牽引制動(dòng)控制系統(tǒng)、輔助電源、車門空調(diào)控制、變壓器及信息子系統(tǒng)等相對(duì)獨(dú) 立的子系統(tǒng)構(gòu)成對(duì)車組單元的完備控制。當(dāng)列車根據(jù)需要由多個(gè)車組單元構(gòu)成列 車編組時(shí)，這些相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，通過一定的信息傳輸手段連成一個(gè)完整的列 車控制系統(tǒng)。TIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)有兩種。一個(gè)結(jié)構(gòu)是車廂內(nèi)的終端只傳輸 T

50、IS系統(tǒng) 的信息；另一種是節(jié)點(diǎn)既傳輸信息又傳輸控制命令，因此在日本新干線及既有線鐵路列車上有以下3種應(yīng)用形式。(1)二重直通線的方式(2)控制命令用二重直通線(3)列車總線和車廂總線方式TIS系統(tǒng)具有以下功能：(1)駕駛員操作向?qū)?指導(dǎo)列車正確、正點(diǎn)運(yùn)行，并顯示列車運(yùn)行圖。向 駕駛員指示設(shè)備的工作信息，在異常情況下，給出操作指南以及簡(jiǎn)單的檢查程序， 能進(jìn)行出庫(kù)檢查。(2)乘務(wù)員操作功能乘務(wù)員可以通過TIS的終端站設(shè)定車廂的空調(diào)溫度，異常情況下能發(fā)出警報(bào)；還可以通過 TIS查詢客車情況，并做出處理。(3)維修支持功能能自動(dòng)檢測(cè)各功能單元的運(yùn)行情況，調(diào)閱各設(shè)備的故障記錄，做出故障分析，收集、記錄運(yùn)

51、行數(shù)據(jù)，為檢修提供依據(jù)。(4)旅客服務(wù)功能向旅客提供各種信息，如到站和前方站、運(yùn)行時(shí)刻表等。(5)控制命令傳送該功能只有在最新的700系列車上才有完全的運(yùn)用。控制命令包括牽引動(dòng)力、制動(dòng)、門控與空調(diào)、照明、輔助電源、受電弓、蓄電池 開閉等。隨著TIS系統(tǒng)功能的增強(qiáng)，它在列車控制系統(tǒng)中的作用越來越重要，已經(jīng)成為新干線列車系統(tǒng)中不可缺少和不可替代的一個(gè)重要組成部分。TIS系統(tǒng)在列車運(yùn)行、檢修和故障診斷中的作用越來越大，有關(guān)人員對(duì)其依 賴性也越來越強(qiáng)，維修基地的工作人員基本都是按 TIS系統(tǒng)的檢查測(cè)試結(jié)果來檢 修控制系統(tǒng)及各功能單元的故障，而 TIS系統(tǒng)本身的可靠性也很高，TIS系統(tǒng)本 身很少有故障發(fā)

52、生。2.3.4 DETECS 系統(tǒng)DTECS系統(tǒng)的概述DTECS是專為軌道車輛的列車控制和通信而設(shè)計(jì) 的一套車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它控制并監(jiān)視整個(gè)列車。它包括車載硬件、操作系統(tǒng)、 控制軟件、診斷軟件、監(jiān)視軟件和維護(hù)工具。DTEC*一個(gè)分布式控制系統(tǒng)，它分布于整個(gè)列車的各個(gè)智能單元。這些單 元可分別安裝于車下設(shè)備箱、駕駛臺(tái)或車廂內(nèi)的電器柜中。這種系統(tǒng)的最大和最 重要的優(yōu)點(diǎn)是：顯著減少各箱柜之間的連線，并方便將來對(duì)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展?？?線的擴(kuò)展比較簡(jiǎn)單，只需增加一根連接到該單元的電纜線， 并更新應(yīng)用軟件就能 和新的單元進(jìn)行通信。系統(tǒng)設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，具系列產(chǎn)品不僅適用于各種牽 引系統(tǒng)的控制，而且適用于列

53、車的控制，也可以用于列車監(jiān)控系統(tǒng)，如DTEC添統(tǒng)應(yīng)用于深圳地鐵1號(hào)線增購(gòu)車輛中。由于該系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性，可以很方便地 適應(yīng)不同形式的列車編組。DTECT泛的采用電子控制設(shè)備和串行數(shù)據(jù)通信來代替繼電器、接觸器和直 接硬連線，并且通過網(wǎng)絡(luò)連接各個(gè)子系統(tǒng)的控制設(shè)備， 能夠減少繼電器、接觸器、 列車布線、端子排和連接器連鎖的使用。控制系統(tǒng)中具有電子控制機(jī)監(jiān)控設(shè)備的 子系統(tǒng)是：列車控制單元、牽引逆變器控制單元、輔助逆變器、駕駛顯示器、空 調(diào)控制系統(tǒng)、門控制系統(tǒng)、制動(dòng)控制系統(tǒng)。TCC吉構(gòu)由TEC繇統(tǒng)構(gòu)成的地鐵列車控制系統(tǒng)TCC按照六輛編組設(shè) 計(jì)。地鐵列車控制系統(tǒng)對(duì)列車牽引系統(tǒng)、高壓電路、輔助電源系統(tǒng)、制動(dòng)

54、系統(tǒng)、 ATC系統(tǒng)、車門及空調(diào)等系統(tǒng)進(jìn)行控制、監(jiān)視和故障診斷、記錄，地鐵列車控制 系統(tǒng)采用分布式控制技術(shù)。列車通信網(wǎng)絡(luò)遵循IEC 61375標(biāo)準(zhǔn)，劃分為二級(jí)，由貫通全車的列車總線和貫通網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。整個(gè)地鐵禮車控制系統(tǒng)采用先 進(jìn)、成熟和可靠地DTEC觥制系統(tǒng)。列車系統(tǒng)構(gòu)成單元主要有以下幾部分：1）列車控制單元（VTCU。VTCUa于每個(gè)駕駛室內(nèi)。VTCUt理整個(gè)列車網(wǎng) 絡(luò)通信，并監(jiān)控車輛設(shè)備。VTCU包括兩套裝置，在正常的情況下，系統(tǒng)隨機(jī)選 擇一套作為主控設(shè)備，另一套為備用。 備用設(shè)備不間斷的監(jiān)視主控設(shè)備狀態(tài)， 當(dāng) 主控設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，備用設(shè)備將代替主控設(shè)備，行使列車中央控制單元的功能，

55、以保障整個(gè)列車正常運(yùn)行。2）輸入輸出單元（DXM AXMlo通過配置適量的數(shù)字量輸入輸出模塊（DXM 和模擬量輸入輸出模塊（AXM,并就近放置在信號(hào)采集場(chǎng)合，完成控制信號(hào)的采 集和輸出。3）總線耦合模塊（BCM總線耦合單元，實(shí)現(xiàn) MVB ESD+ EMD勺通信介質(zhì)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)車輛問MV亮線連接4）駕駛室顯示單元（MM）。MMI顯示器位于每個(gè)駕駛臺(tái)，采用符合人機(jī)工 程學(xué)原理設(shè)計(jì)，以及搞分辨率的圖形顯示，包括一個(gè)觸摸屏系統(tǒng)。5）事件記錄儀模塊（ERM） ERMK在每個(gè)駕駛室里面。ERM!身有閃存FLASH 作為存儲(chǔ)體來記錄列車狀態(tài)。它可以通過高速以太網(wǎng)將記錄數(shù)據(jù)下載到地面設(shè)備 或無線傳輸裝置。6）無

56、線傳輸裝置（TSC1。TSC1裝在每個(gè)駕駛室里面。TSC1具有GSM GPRS 和三種無線通信接口，少量的實(shí)時(shí)信息通過 GSM GPR就送到地面，大量的記錄 信息在列車回庫(kù)后，通過無線網(wǎng)域傳送到地面。7）便攜式維護(hù)工具（PTU。PTU包括筆記本電腦和打印機(jī)。通過連接 PTU 和DTEC蒙元后，記錄的數(shù)據(jù)可從 DTEC卻元下載到PTU下載數(shù)據(jù)可在PTU顯 示器上顯示，并可打印。TCC系統(tǒng)功能TCC有牽引/制動(dòng)控制功能，TCC通過車輛總線MVB專 輸以下信號(hào)到DCUF口 BECU控制運(yùn)行方向、牽引信號(hào)、制動(dòng)信號(hào)、給定指令參考 值和操作工況。同時(shí)也對(duì)一些關(guān)鍵信號(hào)進(jìn)行硬連線備份。駕駛員鑰匙在ON位上時(shí)

57、，激活的駕駛室將被設(shè)定為主控室，由 VTCU 中的控制軟件來處理。如果同時(shí)有兩個(gè)駕駛員鑰匙處在激活位，則車輛必須處在 禁止運(yùn)行狀態(tài)。來自駕駛控制器的方向選擇信號(hào)和 ATO的牽引/制動(dòng)參考信號(hào)通過置于駕駛 臺(tái)內(nèi)的AXMI元不同的AI通道讀入到VTCUI元，VTCUt其進(jìn)行處理加工后再 傳送到牽引逆變器?！皞溆弥噶钚盘?hào)1、2”用于備用模式，每一位道標(biāo)牽引和制 動(dòng)的參考信號(hào)。緊急牽引按鈕被按下時(shí)，將啟動(dòng)奔涌駕駛模式。牽引逆變器和制動(dòng)控制單 元接收到列車線送來的緊急牽引信號(hào)后，將根據(jù)列車的牽引/制動(dòng)工況信號(hào)和備用指令信號(hào)1、2進(jìn)行牽引和制動(dòng)，在備用模式下不啟用電制動(dòng)。牽引安全列車線用于表明列車已做好起

58、動(dòng)前準(zhǔn)備，即所有車門均已關(guān)閉，所有制動(dòng)均已緩解，駕駛員鑰匙已處在“ ON位。此列車線可直接封鎖驅(qū)動(dòng)控制單 元DCU俞出的觸發(fā)脈沖。出于系統(tǒng)運(yùn)行最高完整性的考慮，此部分不含任何軟件 控制。TCC攵到按下駕駛控制器“警惕”按鈕信息，如果在一定的時(shí)間內(nèi)警惕按鈕 沒有按下，列車將自動(dòng)實(shí)施緊急制動(dòng)。只有駕駛員把駕駛器把手先推到惰行位然后牽引，制動(dòng)才被解除洗車模式控制下列車的速度由一個(gè)按鈕來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)按鈕將處于一直按下的 位置直到它再次被按下，一旦按下，速度將保持3km/h0為了提高制動(dòng)操作的有效性和乘坐的平穩(wěn)性，列車控制系統(tǒng)TCC與BECl調(diào)進(jìn)行整個(gè)空電聯(lián)合制動(dòng)的混合控制。列車控制系統(tǒng)TCC將來自駕駛控

59、制器或ATO得制動(dòng)命令傳輸給BECUffi DCU在可能發(fā)揮列車電制動(dòng)力的基礎(chǔ)上， BECU 將補(bǔ)充空氣制動(dòng)力，以滿足總制動(dòng)力要求。列車控制系統(tǒng)TCC傳輸來自駕駛室HSC的合開關(guān)觸發(fā)的HSC總命令。第三章常見的列車網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線原本是指現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的信號(hào)傳輸線， 后又被定義為應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn) 場(chǎng)，在測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多借點(diǎn)數(shù)字通信技術(shù)。 現(xiàn)場(chǎng)總線為工業(yè)控 制系統(tǒng)而生，因?yàn)槠溟_放、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在列車通信網(wǎng)絡(luò)中也得到了很好的 應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線測(cè)量控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以雙絞線等傳輸介質(zhì)為紐帶，把位于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、具備了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力的測(cè)量控制設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，按公開、規(guī)

60、范的通信協(xié)議，在多個(gè)測(cè)量控制設(shè)備之間、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與運(yùn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī) 之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成適應(yīng)各種應(yīng)用需要的自動(dòng)控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)把眾多分散的計(jì)算機(jī)連接在一起，使計(jì)算機(jī)的功能發(fā)生了神奇的變化，把人類引 入到了信息時(shí)代?，F(xiàn)場(chǎng)總線給自動(dòng)化領(lǐng)域帶來的變化，正如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)給單臺(tái)計(jì) 算機(jī)帶來的變化。它使自控設(shè)備連接為控制網(wǎng)絡(luò)，并與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)溝通連接，使控制網(wǎng)絡(luò)成為信息網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)既是一個(gè)開放的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，又是一個(gè)可以由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)完整控制功能的全分布控制系統(tǒng)。它作為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間信息溝通交換 的聯(lián)系紐帶，把掛接在總線上、作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備連接為能實(shí)現(xiàn)各種測(cè)量控制 功能的