CRH1型网络控制系统

第四节CRH1列车控制和管理系统(TCMS)

2023/6/191CRH1型网络控制系统CRH1的计算机控制系统主要采用的是瑞士Adtranz公司的MITRAC模块化产品

列车控制和管理系统是负责处理和分配列车运行中各种车载数据的系统。该系统属于分布式、模块化的：所有微处理器、输入/输出单元和显示器通过串行多功能车辆总线MVB实现通讯，通过网关（GW）把各车辆总线连接起来一、TCMS的总体情况2023/6/192CRH1型网络控制系统TCMS是一种用于控制、监督和管理CRH1列车大多数功能的分布式计算机系统。TCMS包括：

带列车控制应用软件的智能硬件装置用于TCMS和列车其它系统连接的硬件接口装置可以实现不同硬件装置之间通信的数据总线2023/6/193CRH1型网络控制系统1-WTB双绞线列车总线；

2-MVB具有冗余电缆的车辆总线TCN拓扑结构

2023/6/194CRH1型网络控制系统WTB—列车总线列车总线连接列车上MVB区段的双绞线可以通过自动车钩实现扩展，允许多重操作由网关控制2023/6/195CRH1型网络控制系统MVB—多功能车辆总线MVB是进行几个车辆之间通信的数据总线

MVB只有静态配置功能，也就是说，挂接在MVB总线上的单元数量不能改变。如果需要在MVB上连挂更多的单元，需要为TCMS装置下载新的软件。符合IEC标准使用屏蔽双绞电缆或光缆通信速率为1.5Mbps(X3)(X2)MFMFMFMFMVBTTT=Terminator2023/6/196CRH1型网络控制系统TCMS可以分为3个MVB区段。这些区段是：Mc1-Tp1-M1车，列车基本单元1（TBU1）M3-Tb车，列车基本单元3（TBU3）Mc2-Tp2-M2车，列车基本单元2（TBU2）M3TbMc1M1Tp1Mc2M2Tp2MVB—多功能车辆总线2023/6/197CRH1型网络控制系统在区段内部，TCCCU（TrainControlCCU）为控制和监控功能的核心。由TCCCU控制和监视的所有模块（如列车诊断、制冷空调、充电器等），综合起来就是一些对TCCCU输入或从TCCCU输出的单元模块，由于这些模块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。这些智能I/O由TCCCU来激活、关闭

2023/6/198CRH1型网络控制系统分区段的MVB总线：装在Mc车和Tb车上用于与ATP、PIS、GPS、烟火探测等功能部件进行串行通信的接口部件。

2023/6/199CRH1型网络控制系统冗余MVB总线

2023/6/1910CRH1型网络控制系统远程无线通信接口及售后服务以太网

2023/6/1911CRH1型网络控制系统独立的牵引MVB总线

2023/6/1912CRH1型网络控制系统

CRH1TCMS系统结构，全部2023/6/1913CRH1型网络控制系统Mc车MVB总线所挂的设备

2023/6/1914CRH1型网络控制系统TCMS硬件2023/6/1915CRH1型网络控制系统列车计算机系统MITRAC由许多不同的单元构成IDUGWVCUCOMCBCI/Ounits2023/6/1916CRH1型网络控制系统

MITRAC部件缩写含义GWGateWay网关VCUliteVehicleControlUnit

车辆控制单元AXSMITRACAccessUnitMITRAC接口单元COMCCommunicationController

通信控制器IDUIntelligentDisplayUnit

智能显示单元DXDigitalInput/OutputUnit

数字输入/输出单元AXAnalogInput/OutputUnit

模拟输入/输出单元BCBusCoupler总线连接2023/6/1917CRH1型网络控制系统网关—概述连接MVB总线和WTB总线处理WTB上列车MVB区段之间的数据通信进行列车级配置2个冗余的WTB连接1个MVB连接定义识别码-带EEPROM的地址插头是可编程的-给出网关在一列车中的唯一数字代码Caridentity/Codeidentification2023/6/1918CRH1型网络控制系统WTB网关

(GW)应用软件的作用是建立起不同物理层上采用不同通信协议的MVB和WTB总线之间互联，网关可操纵、分析及过滤两种总线间的数据传输。

2023/6/1919CRH1型网络控制系统VCU-车辆控制单元主车辆控制单元

Motorola68040处理器电源连接MVB连接与维修PC的连接以太网连接CHE列车上共有2个型号：

-单MVB(DCB0911A)，带RS-485连接

-双MVB(DCB0911B):有两个隔离的MVB通信接口

2023/6/1920CRH1型网络控制系统VCU–Lite(DCB0911A)的组成

:DC/DC变换器,MVB通信（ESD+）,全双工通信信道,半双工通信信道,4MEEPROM，4MSRAM（带备用电池）,10Base-T通道,RS232通道（仅用于开发）

2023/6/1921CRH1型网络控制系统(1)VCU–Lite的供电直接蓄电池供电，内置的DC/DC变换器能够支持多种蓄电池配置，允许10ms的断电

（2）MVB连接与终结X1(插头)和X2（插座）为两个9引脚D-SUB连接器，引脚分配相同，但极性相对（“插头”对“插座”），便于网络连接。

2023/6/1922CRH1型网络控制系统几个VCU–Lite连到同一个MVB总线上的情况如上图，如果处于网络的终端，需要在空的D－SUB连接器上接一个终端电阻连接器。

2023/6/1923CRH1型网络控制系统用于网关的寻址插头12SX02用与车辆控制单元的寻址插头MOBAD2MVB/WTB寻址可编程的地址插头车辆控制单元和AXS的MVB寻址插头称为MOBAD2。这个插头包括该模块的电池网关的WTB地址插头为125X022023/6/1924CRH1型网络控制系统（4）MVB服务端口可以将编程器或电脑用一条MVB电缆，通过MVB服务端口（9针D-Sub插头X6）直接连接到VCULite上，对VCULite进行编程或测试。（5）专用RS485串口VCULite配备两个专用RS485串行接口COM3和COM4，COM3可用于半双工通信，COM4可用于全双工或半双工通信

2023/6/1925CRH1型网络控制系统VCU-Lite有8个LED，其显示含义如下表

LED名称颜色描述（亮时）POW绿色电源正常TX黄色在RS232上或10base-T上传输数据RX黄色在RS232上或10base-T上接收数据ERR红色检测到错误MVB黄色MVB通信信道上的活动SC黄色服务串口上的活动WA黄色警告RTS黄色运行时间系统2023/6/1926CRH1型网络控制系统TCCCU控制和监视的系统

2023/6/1927CRH1型网络控制系统AXS—远程访问AXS单元是用于列车上的TCMS和地面站之间无线通信（GSM）的装置。AXS硬件由VCU车辆控制单元（如前所述）和一个安装在VCU顶部的无线电通信设备（包括无线电通信设备和天线的连接）2023/6/1928CRH1型网络控制系统COMC—通信控制器通讯控制器负责MVB和下列通讯协议的转换之间的转换：RS-485RS-232上部连接器MVBbus-sub-D-9pol下部连接器供电地址编码外部串行通信连接与维修电脑的连接2023/6/1929CRH1型网络控制系统IDU—智能显示单元IDU是TCMS用于事件陈述和车辆监视的HMI（人/机界面）。配有触摸屏无类似于风扇或硬盘的可移动的部件，无内部电池连接器

-以太网连接器

-USB&COM

-供电2023/6/1930CRH1型网络控制系统智能显示单元

(IDU)为彩色触摸屏显示，是TCMS的人-机界面（HMI），用以进行事件显示和车辆监控，包括彩色触摸屏、两个10Base-T通讯通道（Ethernet）、USB&COM、处理器和内存等。

2023/6/1931CRH1型网络控制系统IDU的原理框图

2023/6/1932CRH1型网络控制系统DX—数字式输入/输出单元数字输入/输出10个数字输入6个数字输出上部连接：MVB

下部连接：供电，信号，地址和编码

MC68HC11处理器断开输出的延时报警2023/6/1933CRH1型网络控制系统AX—模拟输入/输出单元模拟输入/输出

4个输入，可配置±10V或±20mA1个输入，专用与电压测量2个输出，可配置±10V或±20mA

上部连接：MVB

下部连接：供电，信号，寻址和解码

MC68HC11处理器断开输出的延时报警2023/6/1934CRH1型网络控制系统BC—总线连接器放大（再生）MVB信号又称“分区”当多个单元连接时用于电缆之间的连接在电缆和光纤之间用于隔离MVBOpticfibrePowersupplyanderrorindicationBC2023/6/1935CRH1型网络控制系统Address:231684218421设置地址的连接器MVB/WTB寻址下图所示的装置有MVB地址，由AS，DX，COMC和GW连接器中的带状电缆设置。2023/6/1936CRH1型网络控制系统TCMS主控—受控通信，信号路径

2023/6/1937CRH1型网络控制系统TCMS配置过程，上电上电后，司机室激活之前，TCMS的配置状态2023/6/1938CRH1型网络控制系统司机室激活之后TCMS配置司机室激活之后TCMS的配置状态，以及配置完成的情况2023/6/1939CRH1型网络控制系统TCMSConfigurationProcess,cabchanged

TCMSconfigurationstateaftertheothercabisactivatedandtheconfigurationiscompleted2023/6/1940CRH1型网络控制系统TCMS编组程序，连挂连挂之前TCMS的编组状态连挂之后TCMS的编组状态Couple连挂2023/6/1941CRH1型网络控制系统

TCMS的冗余冗余概念在TCMS内部使用，用于提高列车的可靠性。（TCMS硬件的可靠性也很高。如GW的MTBF是2.7*10e6小时）如果TCMS的关键硬件装置发生故障，TCMS系统会自动激活硬件和软件的冗余功能，以保证在将有故障的硬件拆卸修理之前，列车能继续运行。在冗余模式下，车辆的性能会受到限制，但能保证关键的驾驶功能正常使用。2023/6/1942CRH1型网络控制系统TCMS冗余概念——次主控即使在TCMS主要硬件故障的状态下，次主控冗余也能提供重要的驾驶功能，以保证列车的安全运行。下图描述了次主控的工作情况。2023/6/1943CRH1型网络控制系统TCMS冗余概念——网侧电压下图描述了TCMS中与网侧电压元件的控制和监视相关的装置在正常模式下的工作情况2023/6/1944CRH1型网络控制系统TCMS冗余概念——网侧电压网侧电压冗余能为网侧电压元件的控制提供丰富的冗余。下图描述了在DX模块故障的情况下，网侧电压的冗余情况2023/6/1945CRH1型网络控制系统TCMS冗余概念——IDU如果激活的司机室内的IDU发生故障，智能显示单元冗余能通过下列方式提供冗余，支持实现报警功能如果列车上发生主要的报警事件，首先会在司机室发出报警声，或者司机台上的指示灯会亮起，显示列车上正有警报发出。如果涉及列车安全的重大故障发生，激活的司机室内会有报警声，司机台上的“停车故障”指示灯也会亮起这些司机室内指示灯和报警声不论IDU是否有故障都会工作司机也可以使用旅客信息系统和乘务员交流，乘务员能够通过乘务员室或非工作的司机室内的里的其它IDU，监视事件的状态2023/6/1946CRH1型网络控制系统Battery蓄电池CRH1列车上TCMS的各种系统接口TCMSLinevoltage网侧电压Propulsion牵引Brake制动AirSupply供风AuxiliaryElectrical辅助供电HVAC暖通空调Doors门Trainoperation&DSD列车操作系统Driver’sinstruments/HMI司机操作工具Lighting照明Front&Coupler前部和车钩Toilet厕所ATPTrainDiagnostics列车诊断系统PIS旅客信息系统MotorFiredetection烟火探测器Hotbox轴箱RVVMS后视镜Catering电网2023/6/1947CRH1型网络控制系统CRH1的TCMS系统中的单一故障导致什么后果？WTB–自动切换到其它并行WTB，无后果.MVB-仅与列车基本单元本地MVB相连的所有单元不活动。由于操纵台的部分和受电弓的控制是备用的，车组／列车仍能够驱动。TCCCU-仅与列车基本单元当地MVB相连的所有单元不活动。由于驾驶台的部分和受电弓的控制是备用的，车组／列车仍能够驱动.TDSCCU-列车基本单元无有效的诊断数据。同一列车基本单元中的IDU也不活动。ATPCCU-与ATP系统无串行通信AXS–车组和地面站之间无远程访问通讯.COMC-与GPS接收器、PIS和火灾探测无串行通讯2023/6/1948CRH1型网络控制系统DCU–除了紧急开门之外，本地的外门无操作.GW-MITRAC