华东交通大学 动车组网络技术 CRH5动车组网络结构

1、1,主要内容,学习目标,新课讲授,本节小结,本节习题,2, 【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,3,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。,4.4 CRH5动车组网络结构,4,4.4 CRH5动车组网络结构,5,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3

2、25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。,4.4 CRH5动车组网络结构,6,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）。,4.4 CRH5动车组网络结构,7,4.4 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

3、1个拖车（M-M-T-M）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。,8,4.4 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。,9,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、

4、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。,CRH5的TCMS功能,10,4.4.1 网络拓扑结构,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。 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。 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。 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。,11

5、,12,网络体系结构示意图,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。,4.4.1 网络拓扑结构,13,注：有重影的设备表示冗余。,15,一个动力单元包含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

6、（冗余设计）对每条总线进行控制。,4.4.1 网络拓扑结构,16,TCMS应用了两种微处理器单元，MPU-LT和MPU-LC。 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。,4.4.1 网络拓扑结构,17,“中继器”来用增加 MVB 总线的长度和连接设备的数量。 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。,4.4.1 网络拓扑结构,18,在CRH5的TCMS系统中，采用了冗余设计。 WTB和MVB

7、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。,4.4.1 网络拓扑结构,19,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。,4.4.2 列车级网络,20,两个动车组之间的连接通过穿过头车自动车钩的“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W

8、TB，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。,1.列车总线WTB,4.4.2 列车级网络,21,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。,2.网 关,4.4.2 列车级网络,22,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

9、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：从用于快速信息的32 ms到用于较次要信息的512 ms。,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。,4.4.3 车厢通信网络,23,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）。,4.4.3 车厢通信网络,24,1.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。,4.4.4 设备通信网络,25,1.总线设备及接口 1）RS-485总线,4.4.4 设备通信网络,26,1.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