列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析及故障排除畢業(yè)設(shè)計(jì)說明

1、倍堆劫紋擱看敝透許溜硬瘴緒擇鄰俯惕戰(zhàn)丈陸抹妻剿瓷怠霉吉斤賄巳樹仲蘋沒繕寄疆巾然睹邢褪爹餡蓮骯挺韶貸長(zhǎng)誅銹拴瞻窩涪目缺費(fèi)蘿皿蜒力珊溺宿帆傈摔亭佰吟育吻撂蕾盟濃綴很羅盛姓釁暫茂紊潤(rùn)擯墑級(jí)靴僵剁評(píng)啄濰鍬逐蠢堵渺指學(xué)燕缽曙降洶叔咖炎獅哭壓圓謝胡廷勃憨怎禍網(wǎng)廈怕訪摘碰掉冶怪悟鼓頗渺胖陸跌肩剿彝淘八槳令冶供衣登拭廄漁洶暫仲繞魄葷訓(xùn)譯鼻洲彰矯嶺蕭滁程驅(qū)推賠割竿阮汐鑷朋禁路惺河赴繡甲鹼惡猛豪脯撂脫強(qiáng)惑醬森傲方礎(chǔ)盲拔丹名轍哩叁衛(wèi)狹髓拄峪楷粘揚(yáng)時(shí)靖野貸箋擺寇涼禽距騎嚷辟訂常辰但贅湍地詭炳土母矛漚攜猴掐腹阿一茹沒殺糯年鈴洶肉初賽湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2014屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書課題名稱：列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分

2、析及故障排除專 業(yè) 系 軌 道 交 通 系 班 級(jí) 司乘1秒謬旬隨扼譴晝郡葉染搶嘯淘柄啃東吏項(xiàng)剮列渺臂販桅怪羊換刊濁患存具掏惜終新溪央疾煙吸添始鞋妮鴦腐挎撩愉零脆甕巢侖譯瓊沫霸濁樞平獺帝酞靳畫抱謠輩粉索膝蓋篩條就查奠臻酵寐滾乃纖狐攆工蹤泥襄咨渴祈補(bǔ)鴛春彥悼鼠盆瘸租空耿窩緩鬃茫豬結(jié)懇懦葉中余周擔(dān)措螺雹釬們巷環(huán)宮掘硼咯孰野儒氮呸代擬憑衛(wèi)蠢爆坤斟洪吉辰盛滇象鯉耘噎塘逃皮炒庭庇撅貴侶鮮祁幌乞捧怨肋夯劫板泛棒期重賤捎恐喬求倍帚某煌膳憨蜜渝堆賃衡琵曝鼓繹柴慫崎蝸霧權(quán)腫嫉粒蔬括主攘它釣睜褥既駿勃粥哇脖鐵世刀檀籠娛汛疇今意冒乎啞終體鉸沂孺柬武菲糾袍格鞍緊溫陶碎逆喊你梢耘搶靡朝抹緒列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析及故障排除

3、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明敬藩龐浪茄艇庇跡粒愚恕田橫遂腺眼烷瀾票賽汲張恃機(jī)功濤礬孤昧佯屹漱詩(shī)薊礎(chǔ)潞麗鞠忱剁厘奇勇臨紐械疥淬砒淘貳訊巧郴湘化訂連兵塵雖圍犯折陷之熔牌粵低化詳限備健粟亞彝鴻繃錳茂檄旁鈕膏羨幣喳揮羔魂致即圍誕繭組瘦拜聰碳稀械苛萍灤奠躲飛牙咸淵峻紗液州楞幀做農(nóng)亞鳥薯時(shí)豎輪噓談褲娠瓢煤筋成尋痰棗吶榨勒酵器釁演頒然解倪苑棚偷轎垢失瘓劑績(jī)茅日饅濁蓮派喲革騾鬧勛撣酥丸鋸籃追干裁腺鴨系枕舅沂屹焰鼓鐘吁販插撕淋半溪增陀薦刁負(fù)憎秧糧邦卵皿磊撫胚句摟淑索般菠饋索疆芋殉殺脊去默幾刻奈敘憨狄辜紊次肺戶掇尋郴推弟吏快戍么次嶼徒擲吏冬遙遜沖閃坑綢招2014屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書課題名稱：列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析及故障排除專 業(yè) 系

4、軌 道 交 通 系 班 級(jí) 司乘113 學(xué)生姓名 鄭博翔 指導(dǎo)老師 完成日期 2014屆畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 課題名稱：列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析及故障排除二、 指導(dǎo)老師：陶艷三、 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：1、課題概述:隨著牽引動(dòng)力的交流化和運(yùn)行速度的提高，列車上采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化控制的部件或裝置也越來越多，各微機(jī)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)和信息交換顯得越來越重要。另外，為提高列車的舒適度，各種輔助裝置的控制和服務(wù)裝置的控制都必須納入到這個(gè)微機(jī)控制系統(tǒng)中來。因此，列車控制也由單臺(tái)機(jī)車的牽引傳動(dòng)控制逐漸向網(wǎng)絡(luò)控制方向發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)已經(jīng)成為核心技術(shù)之一。本課題基于TCN、ARCNET等常見列車通信網(wǎng)絡(luò)，分析其通信原理和通信

5、特點(diǎn)，著重分析高速動(dòng)車、大功率交傳機(jī)車、城軌車輛等多類列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制功能、硬件組成及工作原理，指出網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中常見的故障現(xiàn)象，闡述其故障應(yīng)急處理方法。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求：（1）設(shè)計(jì)內(nèi)容本課題下設(shè)3個(gè)子課題： CRH動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析及故障排除 HXD交傳機(jī)車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析及故障排除 城軌車輛網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的分析及故障排除每個(gè)子課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容可包括： 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀分析 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的功能、特點(diǎn)及其與傳統(tǒng)機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)的區(qū)別 常見的列車網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn) 以某個(gè)車型為例，從結(jié)構(gòu)、原理、可靠性、實(shí)時(shí)性等方面詳細(xì)分析該車型的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng) 列車網(wǎng)絡(luò)控制

6、系統(tǒng)常見故障的判斷分析與處理 結(jié)論（2）要求通過檢索文獻(xiàn)或其他方式，深入了解設(shè)計(jì)內(nèi)容所需要的各種信息答辯小組質(zhì)詢課題的關(guān)鍵問題，質(zhì)詢與課題密切相關(guān)的基本理論、知識(shí)、設(shè)計(jì)與計(jì)算方法、實(shí)驗(yàn)方法、 能夠靈活運(yùn)用電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、機(jī)車總體、列車網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等基礎(chǔ)和專業(yè)課程的知識(shí)來分析城軌列車、大功率機(jī)車及高速動(dòng)車組上的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。 要求學(xué)生有一定的電子電路，軌道交通專業(yè)基礎(chǔ)。四、設(shè)計(jì)參考書1、 列車網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)原理與應(yīng)用2、 動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)3、 CRH2型動(dòng)車組、CRH5型動(dòng)車組4、 HXD大功率機(jī)車五、設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容1、 封面2、 目錄3、 內(nèi)容摘要(200-400字左右，中英文)

7、4、 引言5、 正文（設(shè)計(jì)方案比較與選擇，設(shè)計(jì)方案原理、分析、論證，設(shè)計(jì)結(jié)果的說明及特點(diǎn)）6、 結(jié)束語(yǔ)7、 附錄(參考文獻(xiàn)、圖紙、材料清單等)六、 設(shè)計(jì)進(jìn)程安排第1周： 資料準(zhǔn)備與借閱，了解課題思路。第2-3周: 設(shè)計(jì)要求說明及課題內(nèi)容輔導(dǎo)。第47周：進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，完成初稿。第7-10周： 第一次檢查，了解設(shè)計(jì)完成情況。第11周： 第二次檢查設(shè)計(jì)完成情況，并作好畢業(yè)答辯準(zhǔn)備。第12周： 畢業(yè)答辯與綜合成績(jī)?cè)u(píng)定。七、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及論文要求1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯要求1) 答辯前三天，每個(gè)學(xué)生應(yīng)按時(shí)將畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書或畢業(yè)論文、專題報(bào)告等必要資料交指導(dǎo)教師審閱，由指導(dǎo)教師寫出審閱意見。2) 學(xué)生答辯時(shí)，自

8、述部分內(nèi)容包括課題的任務(wù)、目的和意義，所采用的原始資料或參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和主要方法、成果結(jié)論和評(píng)價(jià)。答辯小組質(zhì)詢課題的關(guān)鍵問題，質(zhì)詢與課題密切相關(guān)的基本理論、知3) 識(shí)、設(shè)計(jì)方法、實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)試方法，鑒別學(xué)生獨(dú)立工作能力、創(chuàng)新能力。2、 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文要求文字要求:說明書要求打印(除圖紙外)，不能手寫。文字通順，語(yǔ)言流暢，排版合理，無錯(cuò)別字，不允許抄襲。3、 圖紙要求:按工程制圖標(biāo)準(zhǔn)制圖，圖面整潔，布局合理，線條粗細(xì)均勻，圓弧連接光滑，尺寸標(biāo)注規(guī)范，文字注釋必須使用工程字書寫。4、 曲線圖表要求：所有曲線、圖表、線路圖、程序框圖、示意圖等不準(zhǔn)用徒手畫，必須按國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)或工程要求繪制。

9、 摘 要 現(xiàn)代列車朝高速化、自動(dòng)化、舒適化方向發(fā)展已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。列車通信網(wǎng)絡(luò)已成為高速列車控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。它能夠通過對(duì)列車運(yùn)行及車載設(shè)備動(dòng)作的相關(guān)信息進(jìn)行集中管理,從而保障列車安全高速運(yùn)行。介紹了列車通信網(wǎng)絡(luò)的兩條總線,即絞線式列車總線(WTB)和多功能車輛總線(MVB),并分析了兩層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在我國(guó)高速列車上的應(yīng)用情況,比較了WTB、MVB、LonWorks、CAN等幾種總線的特點(diǎn),根據(jù)其特點(diǎn)可選取不同的應(yīng)用領(lǐng)域。關(guān)鍵詞 ： 列車通信網(wǎng)絡(luò)；列車總線；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ABSTRACT Modern train towards fast pace, automation, c

10、omfortable change direction development has become an inevitable trend. Train communication network has become a high-speed train control system key technology. It can through to train operation and automotive equipment action related information for centralized management, thus safeguarding traiope

11、ration safety high-speed operation. Introduces the train communication network, namely, the two bus winding type WTB) and train bus (multi-function vehicle bus (MVB), and analyzes the two layers of network topology. According to the fieldbus technology in our countrys high-speed train applications,

12、compares the WTB, MVB, LonWorks, CAN wait for a few kinds bus characteristics, according to its characteristic CAN selectdifferentapplications.Abstract ： Keywords train communication network, Train bus, The topological structure of 第一章TCN列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)引言 列車通信網(wǎng)絡(luò)是用于連接車載設(shè)備，實(shí)現(xiàn)信息共享、控制功能、監(jiān)測(cè)診斷的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。經(jīng)過近二

13、三十年的發(fā)展，列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)走向成熟，并成為現(xiàn)代軌道車輛的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，在城市軌道車輛、高速動(dòng)車組上，無不采用列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。當(dāng)前，列車網(wǎng)絡(luò)形式并不統(tǒng)一，專門為列車車載設(shè)備通信而量身定制的符合IEC61375標(biāo)準(zhǔn)的TCN（Train Communication Networks）列車通信網(wǎng)絡(luò)與其他多種網(wǎng)絡(luò)形式相比，更能普遍地適應(yīng)列車通信的要求。 基于TCN的列車網(wǎng)絡(luò)，20年來取得了很大發(fā)展，從最初由兩三家大公司主導(dǎo)，到現(xiàn)在得到眾多公司和單位的支持。隨著現(xiàn)代列車的智能化與信息化程度越來越高，也對(duì)列車通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，原有的技術(shù)形式已經(jīng)在有些方面不能滿足需求，必然要走向新發(fā)展。本

14、章著重介紹了當(dāng)今TCN列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)狀，并對(duì)其未來的發(fā)展趨勢(shì)作一些分析、預(yù)測(cè)。1 TCN列車網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介 由于世界范圍內(nèi)列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的差異，造成了多種總線技術(shù)并存的局面。除TCN標(biāo)準(zhǔn)的列車總線之外，WorldFIP、LonWorks、CAN等其他總線形式也在列車通信網(wǎng)絡(luò)中有不同程度的運(yùn)用。上述幾種列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，絕大部分都是在其他領(lǐng)域應(yīng)用成熟的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)移植到列車控制系統(tǒng)中來的。它們依據(jù)各自的標(biāo)準(zhǔn)，不便進(jìn)行互聯(lián)。于是基于制訂一種開放式列車通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種軌道車輛相互聯(lián)掛，車載可編程電子設(shè)備統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)而實(shí)現(xiàn)互換的構(gòu)想，TCN列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。1.1 TCN列車網(wǎng)絡(luò)雛形 任何技術(shù)都不

15、是憑空而生的，TCN列車網(wǎng)絡(luò)也正是如此。它是由車載微機(jī)系統(tǒng)發(fā)展而來，在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上加以遴選、改進(jìn)和標(biāo)準(zhǔn)化而形成的。其主要參考的模型則是Siemens公司的SIBAS系統(tǒng)和Adtranz公司的MICAS系統(tǒng)。以上兩種形式車載微機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展已從最初的完成簡(jiǎn)單的單一功能，發(fā)展到現(xiàn)在的多功能集成的列車通信網(wǎng)絡(luò)，為TCN列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的起步與成型，以及日后成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，做出了巨大貢獻(xiàn)。在鐵路機(jī)車動(dòng)車控制方面，德國(guó)Siemens公司早在1981年就研制出了相應(yīng)的微機(jī)控制系統(tǒng)，并命名為SIBAS16，這個(gè)系統(tǒng)的樣機(jī)首次應(yīng)用在紐倫堡交通運(yùn)輸管理局地鐵車輛上。SIBAS16中的數(shù)字代表其采用的是16位微處

16、理器，這個(gè)系統(tǒng)由中央機(jī)、一個(gè)或多個(gè)子機(jī)以及存儲(chǔ)單元構(gòu)成，各計(jì)算機(jī)之間采用串行通信來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。這種機(jī)車控制系統(tǒng)形式新穎，擴(kuò)展性好，可靠性高，使用安裝便捷，大有取代傳統(tǒng)控制技術(shù)的趨勢(shì)，成為列車微機(jī)控制發(fā)展中的發(fā)軔之作，影響不可不謂之重大。 隨著技術(shù)的不斷革新以及SIBAS16的不斷完善，Siemens公司不失時(shí)機(jī)地推出了基于32位控制器和信號(hào)處理器的列車微機(jī)控制系統(tǒng)SIBAS32，其在性能上較SIBAS16更具優(yōu)越性，同時(shí)也對(duì)原有SIBAS16系統(tǒng)在接口上保持了向下兼容。20世紀(jì)90年代，列車通信網(wǎng)絡(luò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)正在制定當(dāng)中，Siemens公司著眼于控制系統(tǒng)功能的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，其推出的SIBAS32系

17、統(tǒng)是一種多功能通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，外圍設(shè)備已經(jīng)開始標(biāo)準(zhǔn)化、專用化、智能化，基本上可在保持硬件結(jié)構(gòu)不變的情況下便捷地與任意終端相掛接，構(gòu)成一個(gè)對(duì)各種機(jī)車車輛移植性很好的控制與監(jiān)控系統(tǒng)。 1.2 TCN標(biāo)準(zhǔn)制定IEC61375電子鐵路設(shè)備列車總線是專門為鐵路設(shè)備的數(shù)據(jù)通信而制定一項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，即TCN標(biāo)準(zhǔn)，它是IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）第9技術(shù)委員會(huì)（TC9，牽引電氣設(shè)備分會(huì))委托由來自20多個(gè)世界范圍內(nèi)主要鐵路運(yùn)營(yíng)部門和制造廠家代表以及UIC(國(guó)際鐵路聯(lián)盟)的代表組成第22工作組（WG22），以前有著多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的Siemens的SIBAS系統(tǒng)和Adtranz的MICAS系統(tǒng)等技術(shù)

18、為原型的基礎(chǔ)上推出的。自1999年推出以來，在世界范圍內(nèi)得到了推廣和應(yīng)用，成為目前采用最廣泛、最有應(yīng)用前景的一種列車網(wǎng)絡(luò)形式。 1988年，以制定應(yīng)用于鐵道車輛、能使鐵道車輛相互聯(lián)掛的開放性通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)為目的，WG22成立。1992年6月，TC9/WG22制定出委員會(huì)草案，并向各國(guó)征求列車通信網(wǎng)絡(luò)TCN草案的意見稿?？紤]到列車通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，WG22在制訂TCN標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，曾在是制定一套全新的標(biāo)準(zhǔn)，還是對(duì)原有方案加以標(biāo)準(zhǔn)化這兩種思路之間權(quán)衡。最后，其根據(jù)列車通信網(wǎng)絡(luò)的要求，對(duì)已有的Profibus、LonWorks、Bitbus、FIP、CAN、Tornad等解決方案進(jìn)行考量，但由于協(xié)議不透明，或

19、實(shí)時(shí)性、可靠性、確定性不能滿足列車通信要求等各方面原因而被逐一否定。經(jīng)過多年的努力，WG22在Siemens和Adtranz公司原有技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，共同開發(fā)出了一套標(biāo)準(zhǔn)，并于1999年成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，即IEC TCN列車通信網(wǎng)絡(luò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 IEC標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容如表1所列。 該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定典型的TCN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。 由圖可見，IEC列車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定系統(tǒng)分成兩層總線結(jié)構(gòu)：列車級(jí)的絞線式列車總線WTB和車輛級(jí)的多功能車輛總線MVB，兩者之間協(xié)議轉(zhuǎn)換需要通過網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)。列車總線WTB最突出的特點(diǎn)是具有列車初運(yùn)行的功能，即在車輛之間的重聯(lián)通信時(shí)，能自動(dòng)識(shí)別并標(biāo)識(shí)各車輛在列車編組中的位置和方向，

20、這對(duì)于需要頻繁進(jìn)行編組的列車而言可謂意義非凡。車輛總線MVB則用于實(shí)現(xiàn)車輛內(nèi)的控制單元及控制設(shè)備的互聯(lián)。TCN標(biāo)準(zhǔn)在列車通信的實(shí)時(shí)性方面規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)采用基于總線管理器的主從式介質(zhì)訪問控制，而在可靠性方面則規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)采取介質(zhì)和總線管理器的冗余技術(shù)。 IEC標(biāo)準(zhǔn)通過后，TC9于2003年成立專門的工作組TAHG(Train Communication Network AD Hoc Group)，致力于研究TCN的改進(jìn)與發(fā)展，并于2007年4月對(duì)IEC進(jìn)行了修訂，發(fā)布了第2版，同時(shí)也發(fā)布了IEC列車通信網(wǎng)絡(luò)一致性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。此外，工作組還在討論將CANopen、LonWorks、TEthernet、TI

21、MN等多種總線形式納入車輛總線的規(guī)范當(dāng)中。 列車通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r20世紀(jì)70年代末至80年代初，車載微機(jī)的雛形分別在Siemens公司和BBC公司出現(xiàn)，開始僅僅是用于傳動(dòng)裝置的控制。列車上的信息可以分為遠(yuǎn)程控制、診斷和旅客服務(wù)信息。遠(yuǎn)程控制信息包括用于牽引的信息和車輛的照明、車門、空調(diào)、傾擺控制等信息；診斷信息包括設(shè)備故障和維修等信息；旅客服務(wù)信息有報(bào)站、意外、轉(zhuǎn)車、訂座等信息。隨著列車上設(shè)備控制、服務(wù)對(duì)象的增多，需要傳輸?shù)男畔⒌臄?shù)量和種類也在不斷增長(zhǎng)，因此，就迫切需要一種大容量、高速度的信息傳輸系統(tǒng)，提高控制、監(jiān)視和診斷水平。在這種背景下，隨著車載微機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，集整列列車內(nèi)部測(cè)控任務(wù)和信

22、息處理任務(wù)為一身，把全列車各個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的部件進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信的列車通信網(wǎng)絡(luò)(Train Communication Network，簡(jiǎn)稱TCN)便應(yīng)運(yùn)而生，并從原來不同公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，逐步形成了列車通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化。1988年，IEC第9技術(shù)委員會(huì)TC9成立了第22工作組WG22，其任務(wù)是制訂一個(gè)開放的通信系統(tǒng)，從而使得各種鐵道機(jī)車車輛能夠相互聯(lián)掛，車上的可編程電子設(shè)備能夠互換。1992年6月，TC9WG22以委員會(huì)草案CD的形式向各國(guó)發(fā)出列車通信網(wǎng)絡(luò)(TcN)的征求意見稿。1994年5月至1995年9月，歐洲鐵路研究所(E剛u)耗資300萬美元，在瑞士Interken至荷蘭的阿姆

23、斯特丹的區(qū)段，對(duì)由瑞士SBB、德國(guó)DB、意大利Fs、荷蘭NS的車輛編組成的運(yùn)營(yíng)試驗(yàn)列車進(jìn)行了全面的TCN試驗(yàn)。一些大的鐵路公司以牽引控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)、以列車通信系統(tǒng)為紐帶、以新器件和新工藝為載體，相繼推出廣泛覆蓋牽引、制動(dòng)、輔助系統(tǒng)、旅客舒適設(shè)備控制和顯示、診斷等的列車通信與控制系統(tǒng)，在歐洲一般簡(jiǎn)稱為TCC(Train Communication and Contr01)。在北美，類似的系統(tǒng)被稱為基于通信的列車控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱CBTC(Control Based on Train cation)。1999年6月，IECTC9WG22在ABB的MvB、Siemens的DIN43322和意大利的CD4

24、50等運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上制訂的“列車通信網(wǎng)絡(luò)(TCN)標(biāo)準(zhǔn)(草案)” IEC61375-1鐵道電氣設(shè)備一列車總線第1部分：列車通信網(wǎng)絡(luò)(TCN)正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在北美，由一家美國(guó)公司Echelon于90年代初開發(fā)的主要用于建筑自動(dòng)化和工業(yè)控制的現(xiàn)場(chǎng)總線LonWorks被部件供應(yīng)商和鐵路公司所接受。緊跟在IEC613751正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之后，IEEE于1999年制訂了IEEEl473列車通信協(xié)議。該協(xié)議包含兩種類型的列車通信網(wǎng)絡(luò)：T型和L型。T型即為1EC613751：1999規(guī)定的TCN型；L型為EIA7091：1998控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)范及E1A7093：1998自由拓?fù)潆p絞線信道規(guī)范規(guī)定的L

25、onWorks型。T型(TCN)網(wǎng)絡(luò)適用于鐵道各基本運(yùn)轉(zhuǎn)單元(設(shè)計(jì)用于獨(dú)立工作的一節(jié)機(jī)車車輛或幾節(jié)永久或半永久組合的車輛)之間傳送時(shí)間要求確定、時(shí)限緊迫的過程數(shù)據(jù)的周期性傳送以及由事件驅(qū)動(dòng)的消息數(shù)據(jù)的傳送。它既可用于編組經(jīng)常改變的非固定編組列車，也可用于編組固定的固定編組列車，能滿足其實(shí)時(shí)性、可用性及完整性要求。T型網(wǎng)絡(luò)由絞線式列車總線(wTB，Wire Train Bus)和多功能車輛總線(MVB Vehicle Bus)組成。WTB用于連接編組經(jīng)常改變的列車中的各基本運(yùn)轉(zhuǎn)單元，MVB用于連接一個(gè)基本運(yùn)轉(zhuǎn)單元中的車載電子裝置。L型(LonWorks)網(wǎng)絡(luò)用于連接一個(gè)基本運(yùn)轉(zhuǎn)單元或一組基本運(yùn)轉(zhuǎn)

26、單元內(nèi)的電子裝置，傳送時(shí)間不太緊迫、時(shí)間不要求確定的由事件驅(qū)動(dòng)的消息數(shù)據(jù)，只適用于編組固定的列車。T型在國(guó)外已大量使用，主要用在西歐電動(dòng)車組上；而L型主要用在美洲內(nèi)燃動(dòng)車組上。國(guó)內(nèi)列車通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展我國(guó)列車通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可以追溯到1991年，株洲電力機(jī)車研究所在購(gòu)買ABB公司的牽引控制系統(tǒng)開發(fā)工具特別是軟件開發(fā)工具的基礎(chǔ)上，聯(lián)合國(guó)內(nèi)高校開發(fā)出了我國(guó)第一套電力機(jī)車微機(jī)控制裝置，安裝SS40038電力機(jī)車上。90年代中期，國(guó)內(nèi)列車通信網(wǎng)絡(luò)隨著動(dòng)車組的興起而發(fā)展起來。一方面，鐵道部開展了列車通信網(wǎng)絡(luò)研究課題，另一方面國(guó)內(nèi)外許多單位也先后自發(fā)地開展了自我開發(fā)、聯(lián)合開發(fā)或技術(shù)引進(jìn)工作。這些工作主要在局域

27、網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、TCN、通信介質(zhì)、基于RS485的通信協(xié)議等領(lǐng)域展開。最早的TMl(出口伊朗)動(dòng)車組以及DDJl動(dòng)車組上的列車通信網(wǎng)絡(luò)是向ADtranz購(gòu)買的，它的列車總線采用FSK，車輛總線采用MVB。這項(xiàng)技術(shù)在1999年通過技術(shù)引進(jìn)、吸收消化形成國(guó)產(chǎn)化的產(chǎn)品。1998年開發(fā)了LonWorks的產(chǎn)品，用于內(nèi)燃動(dòng)車組上。目前，國(guó)內(nèi)動(dòng)車組上，LonWorksFSK(ADtranz)，MVB、WTB都已有一定數(shù)量的應(yīng)用。MVB：在“先鋒”號(hào)交流電動(dòng)車組、DJ“熊貓”號(hào)交流傳動(dòng)機(jī)車及DJJ“藍(lán)箭”號(hào)動(dòng)車組中作為車輛總線使用(多個(gè)設(shè)備)。在國(guó)產(chǎn)化地鐵列車上，MVB用作一個(gè)基本運(yùn)轉(zhuǎn)單元(3節(jié)車輛)內(nèi)的車輛

28、總線。DJ2“奧星”號(hào)車輛總線采用MVB(多個(gè)設(shè)備)，擺式列車上也用MVB作車輛總線。WTB在DJ“熊貓”號(hào)交流傳動(dòng)機(jī)車及DJJ“藍(lán)箭”號(hào)動(dòng)車組上作為列車總線使用，DJ2“奧星”號(hào)列車總線也為WTB，正在研制的擺式列車也考慮采用WTB?！靶率锕狻碧?hào)、“神州”號(hào)列車重聯(lián)通信的成功，特別是“先鋒”號(hào)、“中原之星”號(hào)的較為完備的列車通信與控制系統(tǒng)的成功，標(biāo)志著我國(guó)列車通信與控制系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化的新階段。國(guó)內(nèi)鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定情況為使國(guó)內(nèi)列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化，在參照國(guó)外列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，制訂了鐵標(biāo)TB廠r一列車通信網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在該標(biāo)準(zhǔn)已通過鐵道部標(biāo)準(zhǔn)審查會(huì)審查。正在制訂的鐵

29、標(biāo)“列車通信網(wǎng)絡(luò)”，規(guī)定列車通信網(wǎng)絡(luò)的選用原則。本著不能只采用一種標(biāo)準(zhǔn)，但也不宜品種太多，且應(yīng)對(duì)實(shí)際使用具有指導(dǎo)意義的原則，參照2個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合國(guó)情，推薦使用T型網(wǎng)絡(luò)，但也保留L型網(wǎng)絡(luò)一定的使用空間。推薦使用T型網(wǎng)絡(luò)，主要是下面3種場(chǎng)合：非固定編組列車；實(shí)時(shí)性要求高、傳送時(shí)間要求確定、時(shí)限緊迫的場(chǎng)合：有列車互操作性要求的場(chǎng)合。對(duì)于節(jié)點(diǎn)數(shù)較少、傳送數(shù)據(jù)量不大、時(shí)限不太緊迫的固定編組列車可以采用L型網(wǎng)絡(luò)，但其性能及互操作性應(yīng)由設(shè)計(jì)者驗(yàn)證和保證。盡管標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了T型和L型兩種網(wǎng)絡(luò)，但在同一列車中只宜采用一種網(wǎng)絡(luò)：T型或L型。因?yàn)槟壳斑€沒有在這兩種不同且各自獨(dú)立的通信網(wǎng)絡(luò)間溝通的橋梁，一列車中相同的

30、設(shè)備也不可能掛在兩種不同的通信網(wǎng)絡(luò)上。一列車只采用一種網(wǎng)絡(luò)可使通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化，減少協(xié)議問的轉(zhuǎn)換，從而提高網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性。該標(biāo)準(zhǔn)不同于IEC613751，因?yàn)楸緲?biāo)準(zhǔn)允許使用LonWorks該標(biāo)準(zhǔn)也不同于IEEEl473，因?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)推薦使用T型網(wǎng)絡(luò)且不允許使用WTB和LonWorks的組合。至今國(guó)際上尚無WTB和LonWorks組合投入實(shí)際使用的例wTB Works網(wǎng)關(guān)尚在研制之中，技術(shù)上還不成熟，故這次未將它列入標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)中也未列入列車總線FSK，它雖符合WTB協(xié)議，是WTB物理層的另一種型式，但不宜與WTB并列。國(guó)外技術(shù)現(xiàn)狀和未來的發(fā)展目前，國(guó)際上列車通信網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)已經(jīng)成熟，西歐的一些國(guó)

31、家和公司，如瑞士的ADtranz、德國(guó)的Siemens、意大利的ANSALDO公司是這方面的帶頭人。雙絞線TCN的核心技術(shù)由Siemens、Firema、AEG和ABB組成的聯(lián)合開發(fā)組開發(fā)，使之能用于各自的TCC系統(tǒng)。TCN的芯片可以在市場(chǎng)上自由購(gòu)買。還有一些中、小公司提供MVB電路板、WTB節(jié)點(diǎn)、組態(tài)和監(jiān)控工具、實(shí)時(shí)協(xié)議?；蛭募取CN的發(fā)展得到了在制動(dòng)、車門、粘著、廁所、儀表、顯示、自動(dòng)控制等方面的許多部件供應(yīng)商如KnorrElectronies、WestinghouseBrakes、IFE、Deuta、Faivelev、Secheron、SelectronLySS、Holec等的支持。

32、列車通信網(wǎng)絡(luò)意義 今人類正進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)社會(huì)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展正在改變著人們的工作和生活。對(duì)鐵路運(yùn)輸而言也不例外。近年來，我國(guó)開發(fā)或正準(zhǔn)備開發(fā)的電動(dòng)車組、高速車、城市軌道車，如雨后春筍。這些新的鐵路機(jī)車車輛都需要裝上列車通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)列車的正常運(yùn)行。列車通信網(wǎng)絡(luò)將整個(gè)列車連成一個(gè)整體，司機(jī)對(duì)整個(gè)列車的控制命令通過列車通信網(wǎng)絡(luò)送到列車的各個(gè)車廂上，列車的各 個(gè)車廂工作狀態(tài)通過列車通信網(wǎng)絡(luò)送到司機(jī)顯示臺(tái)上，讓整個(gè)列車有效而安全的工作。因此如果沒有相應(yīng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品裝到這些新的鐵路機(jī)車車輛上去，這些新的鐵路機(jī)車車輛就不能很好投入使用。所以一些工廠為了盡早搶占市場(chǎng)，紛紛從國(guó)外進(jìn)口有網(wǎng)絡(luò)功能

33、的控制系統(tǒng)，如出口伊朗的TM1車、唐山廠研制的內(nèi)燃動(dòng)車組和四方廠研制的液力傳動(dòng)動(dòng)車組，分別從ADtranz瑞士分公司、德國(guó)西門子公司和日本新瀉公司進(jìn)口了相應(yīng)的產(chǎn)品，以解燃眉之急。 列車運(yùn)行控制系統(tǒng)概述隨著鐵路運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)越來越重，列車運(yùn)行速度越來越高，保證運(yùn)輸安全的問題也越來越突出。完全靠人工瞭望、人工駕駛列車已經(jīng)不能保證行車安全了，即使裝備了機(jī)車信號(hào)和自動(dòng)停車裝置，也只能在列車一般速度運(yùn)行條件下保證安全無法實(shí)現(xiàn)高速列車的安全保證，因?yàn)樗鼈儾荒芡瓿煞乐钩傩熊嚭兔斑M(jìn)信號(hào)的現(xiàn)象。因此，需要研究列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車間隔和速度的自動(dòng)控制，進(jìn)一步提高運(yùn)輸效率，保證行車安全。 要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，不是

34、簡(jiǎn)單的設(shè)備改進(jìn)可以完成的，需要解決許多關(guān)鍵技術(shù)問題，例如：車地之間大容量、實(shí)時(shí)、可靠信息傳輸，列車定位，列車精確、安全控制等。需要車載設(shè)備、軌旁設(shè)備、車站控制、調(diào)度指揮、通信傳輸?shù)认到y(tǒng)良好的配合才能實(shí)現(xiàn)，如果把前面討論的系統(tǒng)稱為傳統(tǒng)鐵路信號(hào)系統(tǒng)，那么，以現(xiàn)代列車運(yùn)行控制技術(shù)為核心的信號(hào)系統(tǒng)可以稱為現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)。 現(xiàn)代信息技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)鐵路信號(hào)技術(shù)產(chǎn)生了重要影響，為形成現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)提供了條件。列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱列控系統(tǒng)）是計(jì)算機(jī)、通信、控制等信息技術(shù)與信號(hào)技術(shù)的一個(gè)高水平集成與融合的產(chǎn)物。 列車運(yùn)行控制系統(tǒng)定義：由列控中心、閉塞設(shè)備、地面信號(hào)設(shè)備、地車信息傳輸設(shè)備、車載速度控

35、制設(shè)備構(gòu)成的用于控制列車運(yùn)行速度保證行車安全和提高運(yùn)輸能力的控制系統(tǒng)。 功能： 1.線路的空閑狀態(tài)檢測(cè)； 2.列車完整性檢測(cè) 3.列車運(yùn)行授權(quán)； 4.指示列車安全運(yùn)行速度； 5.監(jiān)控列車安全運(yùn)行 西方發(fā)達(dá)國(guó)家在列控系統(tǒng)研究方面已有較長(zhǎng)發(fā)展歷史，比較成功的列控系統(tǒng)主要有：日本新干線ATC系統(tǒng)，法國(guó)TGV鐵路和韓國(guó)高速鐵路的TVM300及TVM430系統(tǒng)，德國(guó)及西班牙鐵路采用的LZB系統(tǒng)，及瑞典鐵路的EBICA900系統(tǒng)等。上述列車控制系統(tǒng)都具有自己的特點(diǎn)、不同的技術(shù)條件和適應(yīng)范圍，因此，列控系統(tǒng)可以分成許多類型。 （1）按照地車信息傳輸方式分類： 連續(xù)式列控系統(tǒng)，如：德國(guó)LZB系統(tǒng)、法國(guó)TVM系

36、統(tǒng)、日本數(shù)字ATC系統(tǒng)。 連續(xù)式列控系統(tǒng)的車載設(shè)備可連續(xù)接收到地面列控設(shè)備的車-地通信信息，是列控技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展的主流。 采用連續(xù)式列車速度控制的日本新干線列車追蹤間隔為5 min，法國(guó)TGV北 部線區(qū)間能力甚至達(dá)到3 min。連續(xù)式列控系統(tǒng)可細(xì)分為階梯速度控制方式和曲線速度控制方式。 點(diǎn)式列控系統(tǒng)，如：瑞典EBICAB系統(tǒng)。 點(diǎn)式列控系統(tǒng)接收地面信息不連續(xù)，但對(duì)列車運(yùn)行與司機(jī)操縱的監(jiān)督并不間斷，因此也有很好的安全防護(hù)效能。 點(diǎn)一連式列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，如：CTCS2級(jí)， 軌道電路完成列車占用檢測(cè)及完整性檢查，連續(xù)向列車傳送控制信息。點(diǎn)式信息設(shè)備傳輸定位信息、進(jìn)路參數(shù)、線路參數(shù)、限速和停車信息。

37、 （2）控制模式分，分為兩種類型： 階梯控制方式 出口速度檢查方式，如：法國(guó)TVM300系統(tǒng) 入口速度檢查方式，如： 日本新干線傳統(tǒng)ATC系統(tǒng) 速度距離模式曲線控制方式 速度-距離模式，如：德國(guó)LZB系統(tǒng)，日本新干線數(shù)字ATC系統(tǒng) （3）按照人機(jī)關(guān)系來分類，分為兩種類型： 設(shè)備優(yōu)先控制的方式。如：日本新干線ATC系統(tǒng)。 司機(jī)優(yōu)先控制方式，如：法國(guó)TVM300430系統(tǒng)、德國(guó)LZB系統(tǒng) （4）按照閉塞方式：固定閉塞、移動(dòng)閉塞 （5）按照功能、人機(jī)分工和自動(dòng)化程度分： 列車自動(dòng)停車（Automatic Train Stop 簡(jiǎn)稱ATS）系統(tǒng)；列車超速防護(hù)（Automatic Train Prote

38、ction 簡(jiǎn)稱 ATP）系統(tǒng)；列車自動(dòng)控制（Automatic Train Control 簡(jiǎn)稱ATC）系統(tǒng)；列車自動(dòng)運(yùn)行（Automatic Train Operation 簡(jiǎn)稱ATO）系統(tǒng)。 ATS。ATS是一種只在停車信號(hào)（紅燈）前實(shí)施列車速度控制的裝置，是在非速差式信號(hào)體系下的產(chǎn)物，屬于列車速度控制的初級(jí)階段。國(guó)外多種ATS系統(tǒng)補(bǔ)充了簡(jiǎn)單的速度監(jiān)督功能，這種系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，歷史悠久，在我國(guó)及世界各國(guó)鐵路至今廣泛采用。 ATP。ATP是隨著速差式信號(hào)體系的建立而產(chǎn)生的，列車正常運(yùn)行由司機(jī)控制，只在司機(jī)疏忽或失去控制能力且列車出現(xiàn)超速時(shí)設(shè)備才起作用，并以最大常用制動(dòng)或緊急制動(dòng)方式，強(qiáng)迫列車減速或停車。當(dāng)列車速度已降至或到達(dá)限速要求，由司機(jī)判定和操作制動(dòng)緩解。系統(tǒng)要求符合故障安全原則。這是一種以人（司機(jī)）控為主的列車運(yùn)行安全系統(tǒng)，在歐洲高速鐵路上普遍采用。 ATC（又稱列車自動(dòng)減速系統(tǒng)）。當(dāng)列車運(yùn)行超過限制速度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)施常用制動(dòng)，使列車降至低于限制速度的一定值后，制動(dòng)自動(dòng)緩解，列車?yán)^續(xù)運(yùn)行。這是一種設(shè)備優(yōu)先的列車運(yùn)行安全控制系統(tǒng)，司機(jī)一部分操作由設(shè)備代替，但列車運(yùn)行的正常調(diào)速仍由司機(jī)操作，系統(tǒng)同樣要求故障安全原則。這種方式很適合于動(dòng)車組，日本新干線高速鐵路采