列车网络控制技术(1)

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1、第一章列车通信网络系统概述主讲老师：胡汉春西南交通大学机械工程学院列车网络控制技术一、列车通信网络的任务与功能（1）实现各动力车的牵引重联控制（2）实现全列车（动车和拖车）所有由计算机控制的部件联网通信和资源共享（3）实现全列车的制动控制、自动门控制、轴温监测及空调控制等功能（4）完成全列车的自检及故障诊断决策将分布于列车上不同位置具有不同功能的控制节点（计算机控制单元）以一定的规则用通信介质连接起来，形成信息通道；在一定的计算机软、硬件的支持下，为连接于其上的节点提供稳定、可靠的通信服务。2列车

2、网络控制技术二、国内外列车控制系统的现状与发展20世纪70年代末至80年代初，车载微机的雏形分别在西门子公司和BBC公司出现。开始仅仅是用于传动装置的控制。随着控制、服务对象的增多，人们把铁路系统依次划分为5个层次：公司管理列车通信网络在初期的串行通信总线的基础上应运铁路运营而生，并从原来不同公司的列车控制企业标准推向国际标准，逐步形成了列车通信与控制系机车车辆控制统的标准化、模块化的硬件系列和全方位的开发、调试传动控制和过程驱动、维护、管理软件工具。3列车网络控制技术二、国内外列车控制系统的现状

3、与发展1988年IEC第9技术委员会TC9成立了第22工作组WG22，其任务是制订一个开放的通信系统，从而使得各种铁道机车车辆能够相互联挂，车上的可编程电子设备能够互换。1992年6月,TC9WG22以委员会草案CD（committeeDraft）的形式向各国发出列车通信网TCN（TrainCommunicationNetwork）的征求意见稿。该稿分成4个部分：第1部分-总体结构，第2部分-实时协议，第3部分-多功能车辆总线MVB，第4部分-绞式列车总线WTB。1994年5月至1995年9月，欧

4、洲铁路研究所（ERRI）耗资300万美元，在瑞士的Interlaken至荷兰的阿姆斯特丹的区段，对由瑞士SBB、德国DB、意大利FS、荷兰NS的车辆编组成的运营试验列车进行了全面的TCN试验。1999年6月，TCN标准草案正式成为国际标准，即IEC61735。4列车网络控制技术二、国内外列车控制系统的现状与发展1991年，株洲电力机车研究所在购买ABB公司的牵引控制系统开发工具的基础上，联合路内高校开发出了我国第一套电力机车微机控制装置，安装于SS0038电力机车上。该系统被明确划分为人机界面显示

5、级、机车4控制级和传动控制级三级，级与级之间通过串行总线连接，形成了二级总线的雏形。90年代中期，随着动车组在我国升温，对列车通信网络的需求十分迫切。一方面，铁道部开展了列车通信网络研究课题，另一方面路内外许多单位也先后自发地开展了自我开发、联合开发或技术引进工作，这些工作主线在局域网、现场总线、TCN、通信介质、基于RS485的通信协议等领域展开。“新曙光”号和“神州”号是采用Lonworks列车总线技术的内燃动车组。“先锋”号和“中原之星”号是采用株洲电力机车研究所的TEC列车通信与控制系统的

6、动力分散交流传动电动车组。5列车网络控制技术三、列车通信网络的构成、特点及发展趋势1、列车通信网络的结构列车通信网络是列车总线和车辆总线的二层结构，列车总线连接不同的车辆或动车组单元，贯穿整个列车；车辆总线连接车辆内部的控制单元或诊断单元等智能装置，车辆总线通过网关（或类似的装置）挂接于列车总线上。列车总线网关网关网关车辆总线车辆总线车辆总线控制控制控制控制控制控制控制控制控制单元1单元2单元n单元1单元2单元n单元1单元2单元n6列车网络控制技术三、列车通信网络的构成、特点及发展趋势2、对列车通

7、信网的要求（1）实时性；（2）协议简单性；（3）短帧信息传送；（4）信息交换的频繁性、网络负载的稳定性；（5）较高的安全性、容错能力；（6）低成本需要。列车通信网络是用于列车这一流动性大、环境恶劣、可靠性要求高、实时性强、与控制系统紧密相关的特殊的计算机网络。7列车网络控制技术三、列车通信网络的构成、特点及发展趋势3、列车通信网的特点EC/TC9/WG22在制订了TCN标准时，首先考虑的是用户，特别是UIC的需求。现有的一些解决方案如Profibus、Lonworks、Bitbus、CAN等由于其

8、开发商不愿意公开其协议，或实时性、可靠性、确定件不能满足要求而被一一否定。更重要的是标准要建立在已被实践验证的技术的基础上，并能得到大部分铁路公司的支持。TCN最终被定位于由绞线式列车总线（WTB）连接多功能车辆总线（MVB）的二层拓扑结构。车辆总线以MICAS车辆总线MVB为基础，而列车总线以DIN43322、CD4500的运用经验为基础。列车总线上的报务可以分为远程控制、诊断和旅客服务信息。为了不同来源的车辆能够相互通信，UIC556规定了在WTB上传输的数据及其格式。为了来自