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1、2023/3/231CRH1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MVBMVB实现通讯，通过网关（GWGW）把各车辆总线连接起来 一、TCMS 的总体情况第1页/共51页2023/3/232TCMS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第2页/共51
2、页2023/3/2331-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 第3页/共51页2023/3/234WTB 列车总线列车总线列车总线 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 由网关控制第4页/共51页2023/3/235MVB 多功能车辆总线多功能车辆总线lMVB是进行几个车辆之间通信的数据总线l 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。l符合IEC标准l使用屏蔽双绞电缆或光缆l 通信速率为1.5 Mbps(X3)(X2)M F M F
3、M F M F MVBT T T=Terminator第5页/共51页2023/3/236TCMS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（TBU 1）M3-Tb车，列车基本单元3（TBU3）Mc2-Tp2-M2车，列车基本单元2（TBU2）M3TbMc1M1Tp1Mc2M2Tp2MVB 多功能车辆总线第6页/共51页2023/3/237在区段内部，TC CCU（Train Control CCU）为控制和监控功能的核心。由TC CCU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TC CCU输入或从TC CCU输出的单元模块，由于
4、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TC CCU来激活、关闭 第7页/共51页2023/3/238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。第8页/共51页2023/3/239冗余MVB总线 第9页/共51页2023/3/2310远程无线通信接口及售后服务以太网 第10页/共51页2023/3/2311独立的牵引MVB总线 第11页/共51页2023/3/2312CRH1 TCMS 系统结构，全部第12页/共51页2023/3/2313Mc车MVB总线所挂的设备 第13页/共
5、51页2023/3/2314TCMS 硬件第14页/共51页2023/3/2315列车计算机系统 MITRAC由许多不同的单元构成IDUGWVCUCOMCBCI/O units第15页/共51页2023/3/2316MITRAC 部件缩写含义GWGate Way 网关VCU liteVehicle Control Unit 车辆控制单元AXSMITRAC Access Unit MITRAC 接口单元COMCCommunication Controller 通信控制器IDUIntelligent Display Unit 智能显示单元DXDigital Input/Output Unit 数字
6、输入/输出单元AXAnalog Input/Output Unit 模拟输入/输出单元BCBus Coupler 总线连接第16页/共51页2023/3/2317网关 概述l连接MVB总线和WTB总线l处理WTB上列车MVB区段之间的数据通信l进行列车级配置l2个冗余的WTB连接l1个MVB连接l定义识别码l-带EEPROM的地址插头是可编程的l-给出网关在一列车中的唯一数字代码Car identity/Code identification第17页/共51页2023/3/2318WTB 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、
7、分析及过滤两种总线间的数据传输。第18页/共51页2023/3/2319VCU-车辆控制单元主车辆控制单元主车辆控制单元 Motorola 68040 处理器处理器电源连接电源连接MVB连接连接与维修与维修PC的连接的连接以太网连接以太网连接CHE列车上共有列车上共有2个型号：个型号：-单单MVB(DCB 0911A)，带，带RS-485 连接连接 -双双MVB(DCB 0911B):有两有两个隔离的个隔离的MVB通信接口通信接口 第19页/共51页2023/3/2320VCU Lite(DCB 0911A)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,4M
8、 EEPROM，4M SRAM（带备用电池）,10Base-T通道,RS232通道（仅用于开发）第20页/共51页2023/3/2321(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。第21页/共51页2023/3/2322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DSUB连接器上接一个终端电阻连接器。第22页/共51页2023/3/2323用于网关的寻
9、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125X02第23页/共51页2023/3/2324（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VCU Lite上，对VCU Lite进行编程或测试。（5）专用RS 485串口VCU Lite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 第24页/共51页2023/3/2325
10、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黄色运行时间系统第25页/共51页2023/3/2326TC CCU控制和监视的系统 第26页/共51页2023/3/2327AXS 远程访问 AXS单元是用于列车上单元是用于列车上的的TCMS和地面站之间无和地面站之间无线通信（线通信（GSM）的装置。）的装置。AXS硬件由硬件由VCU车辆控制车辆控制单元（如前
11、所述）和一个单元（如前所述）和一个安装在安装在VCU顶部的无线电顶部的无线电通信设备（包括无线电通通信设备（包括无线电通信设备和天线的连接）信设备和天线的连接）第27页/共51页2023/3/2328COMC 通信控制器通讯控制器负责通讯控制器负责MVB和下列通讯和下列通讯协议的转换之间的转换：协议的转换之间的转换：RS-485RS-232上部连接器MVB bus-sub-D-9 pol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第28页/共51页2023/3/2329IDU 智能显示单元IDU是是TCMS用于事件陈用于事件陈述和车辆监视的述和车辆监视的HMI（人（人/机界面）。机
12、界面）。配有触摸屏配有触摸屏无类似于风扇或硬盘的无类似于风扇或硬盘的可移动的部件，无内部可移动的部件，无内部电池电池连接器连接器 -以太网连接器以太网连接器 -USB&COM-供电供电第29页/共51页2023/3/2330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。第30页/共51页2023/3/2331IDU的原理框图 第31页/共51页2023/3/2332DX 数字式输入/输出单元数字输入数字输入/输出输出10个数字输入6个数字输出
13、 上部连接：上部连接：MVB 下部连接：供电，信号，地址下部连接：供电，信号，地址和编码和编码 MC68HC11 处理器处理器 断开输出的延时报警断开输出的延时报警第32页/共51页2023/3/2333AX 模拟输入/输出单元模拟输入模拟输入/输出输出 4个输入，可配置10 V 或 20 mA1个输入，专用与电压测量2个输出，可配置10 V 或 20 mA 上部连接：上部连接：MVB 下部连接：供电，信号，寻址和下部连接：供电，信号，寻址和解码解码 MC68HC11 处理器处理器断开输出的延时报警断开输出的延时报警第33页/共51页2023/3/2334BC 总线连接器放大（再生）放大（再生
14、）MVB信号信号又称“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MVBOptic fibrePower supply and error indicationBC第34页/共51页2023/3/2335Address: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。第35页/共51页2023/3/2336TCMS 主控 受控通信，信号路径 第36页/共51页2023/3/2337TCMS 配置过程，上电配置过程，上电上电后，司机室激活之前，TCMS的配置状态第37页/共51页20
15、23/3/2338司机室激活之后司机室激活之后TCMS 配置配置司机室激活之后TCMS的配置状态，以及配置完成的情况第38页/共51页2023/3/2339TCMS Configuration Process,cab changedTCMS configuration state after the other cab is activated and the configuration is completed第39页/共51页2023/3/2340TCMS 编组程序，连挂编组程序，连挂连挂之前TCMS的编组状态连挂之后TCMS的编组状态Couple连挂第40页/共51页2023/3/234
16、1TCMS 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。第41页/共51页2023/3/2342TCMS 冗余概念 次主控即使在即使在TCMS主要硬件故障的状态下，次主控冗余也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
17、的工作情况。图描述了次主控的工作情况。第42页/共51页2023/3/2343TCMS 冗余概念 网侧电压下图描述了下图描述了TCMS中与网侧电压元件的控制和监视相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关的装置在正常模式下的工作情况第43页/共51页2023/3/2344TCMS 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。网侧电压冗余能为网侧电压元件的控制提供丰富的冗余。下图描述了在下图描述了在DX模块故障的情况下，网侧电压的冗余模块故障的情况下，网侧电压的冗余情况情况第44页/共51页2023/3/2345TCMS 冗余概念 IDU如果激活的司
18、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，监视事件的状态第45页/共51页2023/3/2346Battery蓄电池CRH1列车上TCMS的各种系统接口TCMSLine voltage网侧电压Propuls
19、ion 牵引Brake 制动Air Supply 供风Auxiliary Electrical 辅助供电HVAC 暖通空调Doors 门Train operation&DSD列车操作系统Drivers instruments/HMI司机操作工具Lighting 照明Front&Coupler 前部和车钩Toilet 厕所ATPTrain Diagnostics列车诊断系统PIS 旅客信息系统MotorFire detection 烟火探测器Hotbox 轴箱RVVMS 后视镜Catering 电网第46页/共51页2023/3/2347CRH1的TCMS系统中的单一故障导致什么后果？WTB自动
20、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。TC CCU-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.TDS CCU-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。ATP CCU-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第47页/共51页2023/3/2348DCU除了紧急开门之外，本地的外门无操作.GW-MITRAC系统与列车总线无联系
21、,影响列车驱动的功能，如：制动和牵引无效。本地的车厢功能，如照明和气候控制仍然工作。PCU 该车厢无牵引可用.HVAC无制热或制冷.BCU该车厢无常用制动.紧急刹车仍然可用。DX/AX-与故障单元相连的系统不活动，也不受该单元控制或监督。如果该单元为备用控制，无后果。BC-该单元另一侧的MVB区段不活动，意味着该区段无MITRAC受控或受监督。IDU 与VCU无联系.后果是:实际驾驶室中与列车诊断系统（TDS）无联系第48页/共51页2023/3/2349思考题 描述CRH1动车组列车网控系统的主要结构及特点。从列车级、车辆控制级、车辆诊断级对CRH1动车组、CRH2动车组和CRH5动车组网络
22、系统进行比较和分析。从可靠性角度看，简述CRH1动车组、CRH2动车组和CRH5动车组网络系统采取了哪些措施。第49页/共51页2023/3/2350课间休息打折鲈鱼某兄喜欢吃鱼。沃尔玛的鲈鱼9块一斤，要是死了放冰上的就7块两条，一样新鲜；某兄下班，就赶紧跑去买，还是经常被人买走了。某兄就站鱼缸前等啊，有时候好半天都不死一条某兄就用网进去捞，用把手敲鱼的头服务员实在看不下去了，过来跟该兄说：“先生 昏过去的不算.”船上的魔术师不管变什么戏法都会被他的鹦鹉识破！有一天船触礁沉没了！魔术师和鹦鹉爬在一根木板上对望了三天三夜，鹦鹉终于忍不住说：大哥！我服了！你到底把船变哪去了。第50页/共51页2023/3/2351感谢您的观看！第51页/共51页