CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

第四節(jié)CRH1列車控制和管理系統(tǒng)(TCMS)

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

列車控制和管理系統(tǒng)是負責(zé)處理和分配列車運行中各種車載數(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串行多功能車輛總線MVB實現(xiàn)通訊，通過網(wǎng)關(guān)（GW）把各車輛總線連接起來一、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列車大多數(shù)功能的分布式計算機系統(tǒng)。TCMS包括：

帶列車控制應(yīng)用軟件的智能硬件裝置用于TCMS和列車其它系統(tǒng)連接的硬件接口裝置可以實現(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雙絞線列車總線；

2-MVB具有冗余電纜的車輛總線TCN拓撲結(jié)構(gòu)

2023/6/194CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)WTB—列車總線列車總線連接列車上MVB區(qū)段的雙絞線可以通過自動車鉤實現(xiàn)擴展，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—多功能車輛總線MVB是進行幾個車輛之間通信的數(shù)據(jù)總線

MVB只有靜態(tài)配置功能，也就是說，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TCMS裝置下載新的軟件。符合IEC標(biāo)準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MVB區(qū)段。這些區(qū)段是：Mc1-Tp1-M1車，列車基本單元1（TBU1）M3-Tb車，列車基本單元3（TBU3）Mc2-Tp2-M2車，列車基本單元2（TBU2）M3TbMc1M1Tp1Mc2M2Tp2MVB—多功能車輛總線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（如列車診斷、制冷空調(diào)、充電器等），綜合起來就是一些對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車和Tb車上用于與ATP、PIS、GPS、煙火探測等功能部件進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)遠程無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)列車計算機系統(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部件縮寫含義GWGateWay網(wǎng)關(guān)VCUliteVehicleControlUnit

車輛控制單元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MVB區(qū)段之間的數(shù)據(jù)通信進行列車級配置2個冗余的WTB連接1個MVB連接定義識別碼-帶EEPROM的地址插頭是可編程的-給出網(wǎng)關(guān)在一列車中的唯一數(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-車輛控制單元主車輛控制單元

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列車上共有2個型號：

-單MVB(DCB0911A)，帶RS-485連接

-雙MVB(DCB0911B):有兩個隔離的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9引腳D-SUB連接器，引腳分配相同，但極性相對（“插頭”對“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VCU–Lite連到同一個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用與車輛控制單元的尋址插頭MOBAD2MVB/WTB尋址可編程的地址插頭車輛控制單元和AXS的MVB尋址插頭稱為MOBAD2。這個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MVB服務(wù)端口（9針D-Sub插頭X6）直接連接到VCULite上，對VCULite進行編程或測試。（5）專用RS485串口VCULite配備兩個專用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LED，其顯示含義如下表

LED名稱顏色描述（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紅色檢測到錯誤MVB黃色MVB通信信道上的活動SC黃色服務(wù)串口上的活動WA黃色警告RTS黃色運行時間系統(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—遠程訪問AXS單元是用于列車上的TCMS和地面站之間無線通信（GSM）的裝置。AXS硬件由VCU車輛控制單元（如前所述）和一個安裝在VCU頂部的無線電通信設(shè)備（包括無線電通信設(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用于事件陳述和車輛監(jiān)視的HMI（人/機界面）。配有觸摸屏無類似于風(fēng)扇或硬盤的可移動的部件，無內(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-機界面（HMI），用以進行事件顯示和車輛監(jiān)控，包括彩色觸摸屏、兩個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個數(shù)字輸入6個數(shù)字輸出上部連接：MVB

下部連接：供電，信號，地址和編碼

MC68HC11處理器斷開輸出的延時報警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個輸入，可配置±10V或±20mA1個輸入，專用與電壓測量2個輸出，可配置±10V或±20mA

上部連接：MVB

下部連接：供電，信號，尋址和解碼

MC68HC11處理器斷開輸出的延時報警2023/6/1934CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)BC—總線連接器放大（再生）MVB信號又稱“分區(qū)”當(dāng)多個單元連接時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，信號路徑

2023/6/1937CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)TCMS配置過程，上電上電后，司機室激活之前，TCMS的配置狀態(tài)2023/6/1938CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)司機室激活之后TCMS配置司機室激活之后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，用于提高列車的可靠性。（TCMS硬件的可靠性也很高。如GW的MTBF是2.7*10e6小時）如果TCMS的關(guān)鍵硬件裝置發(fā)生故障，TCMS系統(tǒng)會自動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，列車能繼續(xù)運行。在冗余模式下，車輛的性能會受到限制，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，以保證列車的安全運行。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如果激活的司機室內(nèi)的IDU發(fā)生故障，智能顯示單元冗余能通過下列方式提供冗余，支持實現(xiàn)報警功能如果列車上發(fā)生主要的報警事件，首先會在司機室發(fā)出報警聲，或者司機臺上的指示燈會亮起，顯示列車上正有警報發(fā)出。如果涉及列車安全的重大故障發(fā)生，激活的司機室內(nèi)會有報警聲，司機臺上的“停車故障”指示燈也會亮起這些司機室內(nèi)指示燈和報警聲不論IDU是否有故障都會工作司機也可以使用旅客信息系統(tǒng)和乘務(wù)員交流，乘務(wù)員能夠通過乘務(wù)員室或非工作的司機室內(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列車上TCMS的各種系統(tǒng)接口TCMSLinevoltage網(wǎng)側(cè)電壓Propulsion牽引Brake制動AirSupply供風(fēng)AuxiliaryElectrical輔助供電HVAC暖通空調(diào)Doors門Trainoperation&DSD列車操作系統(tǒng)Driver’sinstruments/HMI司機操作工具Lighting照明Front&Coupler前部和車鉤Toilet廁所ATPTrainDiagnostics列車診斷系統(tǒng)PIS旅客信息系統(tǒng)MotorFiredetection煙火探測器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–自動切換到其它并行WTB，無后果.MVB-僅與列車基本單元本地MVB相連的所有單元不活動。由于操縱臺的部分和受電弓的控制是備用的，車組／列車仍能夠驅(qū)動。TCCCU-僅與列車基本單元當(dāng)?shù)豈VB相連的所有單元不活動。由于駕駛臺的部分和受電弓的控制是備用的，車組／列車仍能夠驅(qū)動.TDSCCU-列車基本單元無有效的診斷數(shù)據(jù)。同一列車基本單元中的IDU也不活動。ATPCCU-與ATP系統(tǒng)無串行通信AXS–車組和地面站之間無遠程訪問通訊.COMC-與GPS接收器、PIS和火災(zāi)探測無串行通訊2023/6/1948CRH1型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)DCU–除了緊急開門之外，本地的外門無操作.GW-MITRAC