CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

第四節(jié)CRH1列車(chē)控制和管理系統(tǒng)(TCMS)

2023/6/191CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)CRH1的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要采用的是瑞士Adtranz公司的MITRAC模塊化產(chǎn)品

列車(chē)控制和管理系統(tǒng)是負(fù)責(zé)處理和分配列車(chē)運(yùn)行中各種車(chē)載數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于分布式、模塊化的：所有微處理器、輸入/輸出單元和顯示器通過(guò)串行多功能車(chē)輛總線MVB實(shí)現(xiàn)通訊，通過(guò)網(wǎng)關(guān)（GW）把各車(chē)輛總線連接起來(lái)一、TCMS的總體情況2023/6/192CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS是一種用于控制、監(jiān)督和管理CRH1列車(chē)大多數(shù)功能的分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。TCMS包括：

帶列車(chē)控制應(yīng)用軟件的智能硬件裝置用于TCMS和列車(chē)其它系統(tǒng)連接的硬件接口裝置可以實(shí)現(xiàn)不同硬件裝置之間通信的數(shù)據(jù)總線2023/6/193CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)1-WTB雙絞線列車(chē)總線；

2-MVB具有冗余電纜的車(chē)輛總線TCN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2023/6/194CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)WTB—列車(chē)總線列車(chē)總線連接列車(chē)上MVB區(qū)段的雙絞線可以通過(guò)自動(dòng)車(chē)鉤實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，允許多重操作由網(wǎng)關(guān)控制2023/6/195CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)MVB—多功能車(chē)輛總線MVB是進(jìn)行幾個(gè)車(chē)輛之間通信的數(shù)據(jù)總線

MVB只有靜態(tài)配置功能，也就是說(shuō)，掛接在MVB總線上的單元數(shù)量不能改變。如果需要在MVB上連掛更多的單元，需要為T(mén)CMS裝置下載新的軟件。符合IEC標(biāo)準(zhǔn)使用屏蔽雙絞電纜或光纜通信速率為1.5Mbps(X3)(X2)MFMFMFMFMVBTTT=Terminator2023/6/196CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS可以分為3個(gè)MVB區(qū)段。這些區(qū)段是：Mc1-Tp1-M1車(chē)，列車(chē)基本單元1（TBU1）M3-Tb車(chē)，列車(chē)基本單元3（TBU3）Mc2-Tp2-M2車(chē)，列車(chē)基本單元2（TBU2）M3TbMc1M1Tp1Mc2M2Tp2MVB—多功能車(chē)輛總線2023/6/197CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在區(qū)段內(nèi)部，TCCCU（TrainControlCCU）為控制和監(jiān)控功能的核心。由TCCCU控制和監(jiān)視的所有模塊（如列車(chē)診斷、制冷空調(diào)、充電器等），綜合起來(lái)就是一些對(duì)TCCCU輸入或從TCCCU輸出的單元模塊，由于這些模塊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。這些智能I/O由TCCCU來(lái)激活、關(guān)閉

2023/6/198CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分區(qū)段的MVB總線：裝在Mc車(chē)和Tb車(chē)上用于與ATP、PIS、GPS、煙火探測(cè)等功能部件進(jìn)行串行通信的接口部件。

2023/6/199CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)冗余MVB總線

2023/6/1910CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程無(wú)線通信接口及售后服務(wù)以太網(wǎng)

2023/6/1911CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)獨(dú)立的牽引MVB總線

2023/6/1912CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

CRH1TCMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，全部2023/6/1913CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)Mc車(chē)MVB總線所掛的設(shè)備

2023/6/1914CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS硬件2023/6/1915CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)列車(chē)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)MITRAC由許多不同的單元構(gòu)成IDUGWVCUCOMCBCI/Ounits2023/6/1916CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

MITRAC部件縮寫(xiě)含義GWGateWay網(wǎng)關(guān)VCUliteVehicleControlUnit

車(chē)輛控制單元AXSMITRACAccessUnitMITRAC接口單元COMCCommunicationController

通信控制器IDUIntelligentDisplayUnit

智能顯示單元DXDigitalInput/OutputUnit

數(shù)字輸入/輸出單元AXAnalogInput/OutputUnit

模擬輸入/輸出單元BCBusCoupler總線連接2023/6/1917CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)—概述連接MVB總線和WTB總線處理WTB上列車(chē)MVB區(qū)段之間的數(shù)據(jù)通信進(jìn)行列車(chē)級(jí)配置2個(gè)冗余的WTB連接1個(gè)MVB連接定義識(shí)別碼-帶EEPROM的地址插頭是可編程的-給出網(wǎng)關(guān)在一列車(chē)中的唯一數(shù)字代碼Caridentity/Codeidentification2023/6/1918CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)WTB網(wǎng)關(guān)

(GW)應(yīng)用軟件的作用是建立起不同物理層上采用不同通信協(xié)議的MVB和WTB總線之間互聯(lián)，網(wǎng)關(guān)可操縱、分析及過(guò)濾兩種總線間的數(shù)據(jù)傳輸。

2023/6/1919CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)VCU-車(chē)輛控制單元主車(chē)輛控制單元

Motorola68040處理器電源連接MVB連接與維修PC的連接以太網(wǎng)連接CHE列車(chē)上共有2個(gè)型號(hào)：

-單MVB(DCB0911A)，帶RS-485連接

-雙MVB(DCB0911B):有兩個(gè)隔離的MVB通信接口

2023/6/1920CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)VCU–Lite(DCB0911A)的組成

:DC/DC變換器,MVB通信（ESD+）,全雙工通信信道,半雙工通信信道,4MEEPROM，4MSRAM（帶備用電池）,10Base-T通道,RS232通道（僅用于開(kāi)發(fā)）

2023/6/1921CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(1)VCU–Lite的供電直接蓄電池供電，內(nèi)置的DC/DC變換器能夠支持多種蓄電池配置，允許10ms的斷電

（2）MVB連接與終結(jié)X1(插頭)和X2（插座）為兩個(gè)9引腳D-SUB連接器，引腳分配相同，但極性相對(duì)（“插頭”對(duì)“插座”），便于網(wǎng)絡(luò)連接。

2023/6/1922CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)幾個(gè)VCU–Lite連到同一個(gè)MVB總線上的情況如上圖，如果處于網(wǎng)絡(luò)的終端，需要在空的D－SUB連接器上接一個(gè)終端電阻連接器。

2023/6/1923CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)用于網(wǎng)關(guān)的尋址插頭12SX02用與車(chē)輛控制單元的尋址插頭MOBAD2MVB/WTB尋址可編程的地址插頭車(chē)輛控制單元和AXS的MVB尋址插頭稱(chēng)為MOBAD2。這個(gè)插頭包括該模塊的電池網(wǎng)關(guān)的WTB地址插頭為125X022023/6/1924CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（4）MVB服務(wù)端口可以將編程器或電腦用一條MVB電纜，通過(guò)MVB服務(wù)端口（9針D-Sub插頭X6）直接連接到VCULite上，對(duì)VCULite進(jìn)行編程或測(cè)試。（5）專(zhuān)用RS485串口VCULite配備兩個(gè)專(zhuān)用RS485串行接口COM3和COM4，COM3可用于半雙工通信，COM4可用于全雙工或半雙工通信

2023/6/1925CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)VCU-Lite有8個(gè)LED，其顯示含義如下表

LED名稱(chēng)顏色描述（亮?xí)r）POW綠色電源正常TX黃色在RS232上或10base-T上傳輸數(shù)據(jù)RX黃色在RS232上或10base-T上接收數(shù)據(jù)ERR紅色檢測(cè)到錯(cuò)誤MVB黃色MVB通信信道上的活動(dòng)SC黃色服務(wù)串口上的活動(dòng)WA黃色警告RTS黃色運(yùn)行時(shí)間系統(tǒng)2023/6/1926CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCCCU控制和監(jiān)視的系統(tǒng)

2023/6/1927CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)AXS—遠(yuǎn)程訪問(wèn)AXS單元是用于列車(chē)上的TCMS和地面站之間無(wú)線通信（GSM）的裝置。AXS硬件由VCU車(chē)輛控制單元（如前所述）和一個(gè)安裝在VCU頂部的無(wú)線電通信設(shè)備（包括無(wú)線電通信設(shè)備和天線的連接）2023/6/1928CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)COMC—通信控制器通訊控制器負(fù)責(zé)MVB和下列通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換之間的轉(zhuǎn)換：RS-485RS-232上部連接器MVBbus-sub-D-9pol下部連接器供電地址編碼外部串行通信連接與維修電腦的連接2023/6/1929CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)IDU—智能顯示單元IDU是TCMS用于事件陳述和車(chē)輛監(jiān)視的HMI（人/機(jī)界面）。配有觸摸屏無(wú)類(lèi)似于風(fēng)扇或硬盤(pán)的可移動(dòng)的部件，無(wú)內(nèi)部電池連接器

-以太網(wǎng)連接器

-USB&COM

-供電2023/6/1930CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)智能顯示單元

(IDU)為彩色觸摸屏顯示，是TCMS的人-機(jī)界面（HMI），用以進(jìn)行事件顯示和車(chē)輛監(jiān)控，包括彩色觸摸屏、兩個(gè)10Base-T通訊通道（Ethernet）、USB&COM、處理器和內(nèi)存等。

2023/6/1931CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)IDU的原理框圖

2023/6/1932CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)DX—數(shù)字式輸入/輸出單元數(shù)字輸入/輸出10個(gè)數(shù)字輸入6個(gè)數(shù)字輸出上部連接：MVB

下部連接：供電，信號(hào)，地址和編碼

MC68HC11處理器斷開(kāi)輸出的延時(shí)報(bào)警2023/6/1933CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)AX—模擬輸入/輸出單元模擬輸入/輸出

4個(gè)輸入，可配置±10V或±20mA1個(gè)輸入，專(zhuān)用與電壓測(cè)量2個(gè)輸出，可配置±10V或±20mA

上部連接：MVB

下部連接：供電，信號(hào)，尋址和解碼

MC68HC11處理器斷開(kāi)輸出的延時(shí)報(bào)警2023/6/1934CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)BC—總線連接器放大（再生）MVB信號(hào)又稱(chēng)“分區(qū)”當(dāng)多個(gè)單元連接時(shí)用于電纜之間的連接在電纜和光纖之間用于隔離MVBOpticfibrePowersupplyanderrorindicationBC2023/6/1935CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)Address:231684218421設(shè)置地址的連接器MVB/WTB尋址下圖所示的裝置有MVB地址，由AS，DX，COMC和GW連接器中的帶狀電纜設(shè)置。2023/6/1936CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS主控—受控通信，信號(hào)路徑

2023/6/1937CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS配置過(guò)程，上電上電后，司機(jī)室激活之前，TCMS的配置狀態(tài)2023/6/1938CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)司機(jī)室激活之后TCMS配置司機(jī)室激活之后TCMS的配置狀態(tài)，以及配置完成的情況2023/6/1939CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMSConfigurationProcess,cabchanged

TCMSconfigurationstateaftertheothercabisactivatedandtheconfigurationiscompleted2023/6/1940CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS編組程序，連掛連掛之前TCMS的編組狀態(tài)連掛之后TCMS的編組狀態(tài)Couple連掛2023/6/1941CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

TCMS的冗余冗余概念在TCMS內(nèi)部使用，用于提高列車(chē)的可靠性。（TCMS硬件的可靠性也很高。如GW的MTBF是2.7*10e6小時(shí)）如果TCMS的關(guān)鍵硬件裝置發(fā)生故障，TCMS系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)激活硬件和軟件的冗余功能，以保證在將有故障的硬件拆卸修理之前，列車(chē)能繼續(xù)運(yùn)行。在冗余模式下，車(chē)輛的性能會(huì)受到限制，但能保證關(guān)鍵的駕駛功能正常使用。2023/6/1942CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS冗余概念——次主控即使在TCMS主要硬件故障的狀態(tài)下，次主控冗余也能提供重要的駕駛功能，以保證列車(chē)的安全運(yùn)行。下圖描述了次主控的工作情況。2023/6/1943CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS冗余概念——網(wǎng)側(cè)電壓下圖描述了TCMS中與網(wǎng)側(cè)電壓元件的控制和監(jiān)視相關(guān)的裝置在正常模式下的工作情況2023/6/1944CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS冗余概念——網(wǎng)側(cè)電壓網(wǎng)側(cè)電壓冗余能為網(wǎng)側(cè)電壓元件的控制提供豐富的冗余。下圖描述了在DX模塊故障的情況下，網(wǎng)側(cè)電壓的冗余情況2023/6/1945CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS冗余概念——IDU如果激活的司機(jī)室內(nèi)的IDU發(fā)生故障，智能顯示單元冗余能通過(guò)下列方式提供冗余，支持實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能如果列車(chē)上發(fā)生主要的報(bào)警事件，首先會(huì)在司機(jī)室發(fā)出報(bào)警聲，或者司機(jī)臺(tái)上的指示燈會(huì)亮起，顯示列車(chē)上正有警報(bào)發(fā)出。如果涉及列車(chē)安全的重大故障發(fā)生，激活的司機(jī)室內(nèi)會(huì)有報(bào)警聲，司機(jī)臺(tái)上的“停車(chē)故障”指示燈也會(huì)亮起這些司機(jī)室內(nèi)指示燈和報(bào)警聲不論IDU是否有故障都會(huì)工作司機(jī)也可以使用旅客信息系統(tǒng)和乘務(wù)員交流，乘務(wù)員能夠通過(guò)乘務(wù)員室或非工作的司機(jī)室內(nèi)的里的其它IDU，監(jiān)視事件的狀態(tài)2023/6/1946CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)Battery蓄電池CRH1列車(chē)上TCMS的各種系統(tǒng)接口TCMSLinevoltage網(wǎng)側(cè)電壓Propulsion牽引Brake制動(dòng)AirSupply供風(fēng)AuxiliaryElectrical輔助供電HVAC暖通空調(diào)Doors門(mén)Trainoperation&DSD列車(chē)操作系統(tǒng)Driver’sinstruments/HMI司機(jī)操作工具Lighting照明Front&Coupler前部和車(chē)鉤Toilet廁所ATPTrainDiagnostics列車(chē)診斷系統(tǒng)PIS旅客信息系統(tǒng)MotorFiredetection煙火探測(cè)器Hotbox軸箱RVVMS后視鏡Catering電網(wǎng)2023/6/1947CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)CRH1的TCMS系統(tǒng)中的單一故障導(dǎo)致什么后果？WTB–自動(dòng)切換到其它并行WTB，無(wú)后果.MVB-僅與列車(chē)基本單元本地MVB相連的所有單元不活動(dòng)。由于操縱臺(tái)的部分和受電弓的控制是備用的，車(chē)組／列車(chē)仍能夠驅(qū)動(dòng)。TCCCU-僅與列車(chē)基本單元當(dāng)?shù)豈VB相連的所有單元不活動(dòng)。由于駕駛臺(tái)的部分和受電弓的控制是備用的，車(chē)組／列車(chē)仍能夠驅(qū)動(dòng).TDSCCU-列車(chē)基本單元無(wú)有效的診斷數(shù)據(jù)。同一列車(chē)基本單元中的IDU也不活動(dòng)。ATPCCU-與ATP系統(tǒng)無(wú)串行通信AXS–車(chē)組和地面站之間無(wú)遠(yuǎn)程訪問(wèn)通訊.COMC-與GPS接收器、PIS和火災(zāi)探測(cè)無(wú)串行通訊2023/6/1948CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)DCU–除了緊急開(kāi)門(mén)之外，本地的外門(mén)無(wú)操作.GW-MITRAC