ABSTRACT

With the increase of train speed, train network control system is more and more important. At the same time, train network control system is one of the key technologies in nine of EMU, therefore the establishment of vehicular communication network security is very necessary.

This paper first analyzes the architecture of train network system, function module and vehicle communication network topology structure, transmission information etc..

Then introduces IEC-61375 standard, namely the train communication network (TCN) standard is IEC combined with UIC after decades of work by using a standard car equipment for data communication standard. This paper introduces the basic structure, the TCN network protocol, data transmission and media access mode. And a detailed discussion of the physical layer, WTB and MVB bus message, media access and link layer control.

Then compares ARCnet and TCN two kinds of vehicular communication network analysis, and sums up their respective advantages. ARCnet for CRH2 EMU, TCN for CRH1, CRH3 and CRH5 emu.

The design specification for TCN, ARCnet and other common train communication network, analyses the communication principle and communication features, the development history and current situation of train network control technology is analyzed, emphasizes on the analysis of HXD2 type electric locomotive topology structure, control function, hardware network control system composition and working principle, points out the common faults network control system, the fault emergency treatment method

Keywords: HXD2 electric locomotive fault train network emergency treatment

6

引言

提高列车运行速度是铁路技术发展的重要目标，保证列车运行安全是实现我国列车提速战略的重要保证，而列车控制系统则是实现这一重要保长的技术支持手段。随着牵引动力交流化和列车运行速度的提高，机车和列车上采用微机实现智能化控制的部件或装置也越来越多。各微机系统间的协调和信息交换显得越来越重要，特别是对动力分散型的动车组，为了提高旅客列车的舒适度，各种辅助装置的控制和服务装置的控制都必须纳入到这个微机控制系统中来。因此，列车控制也由单台机车的牵引传动控制逐渐向列车的网络控制方向发展，列车网络控制技术已经成为高速动车组、城轨车辆的核心技术之一。

本设计以网络通信基础知识和计算机控制基础知识作为铺垫，在此基础上详细讲述了能够用于列车通行的几种网络标准，包括LonWorks、ARCNET、CAN等现场总线标准，TCN列车通行网络标准以及新兴的控制网络——工业以太网等。与此对应还介绍了应用不同网络标准的CRH系列动车组网络控制系统TCMS，最后简单介绍了列车自动运行控制系统。

其主要分析是HXD2电力机车的网络通信，并详细解读HXD2电力机车的各项网络知识。

1

目 录

第一章 网络控制系统的概述 ................................. 错误！未定义书签。 1.1 网络控制系统的概念 .................................... 错误！未定义书签。 1.2 网络控制系统的组成结构及层次模型 ...................... 错误！未定义书签。 1.3 车载通信网络的基本结构 ............................... 错误！未定义书签。 1.4 列车通信网络中的数据传输 .............................. 错误！未定义书签。 1.5 列车通信网络介质访问方式 .............................. 错误！未定义书签。 第二章 列车通信网络TCN ..................................... 错误！未定义书签。 2.1 TCN的标准化进程 ...................................... 错误！未定义书签。 2.1.1 TCN列车网络简介 .................................. 错误！未定义书签。 2.1.2 TCN列车网络雏形 .................................. 错误！未定义书签。 2.1.3 SIBAS系统 ........................................ 错误！未定义书签。 2.1.4 MICAS系统 ........................................ 错误！未定义书签。 2.2 TCN列车网络技术的现状 ................................ 错误！未定义书签。 2.2.1 TCN列车网络产品主要供应商 ........................ 错误！未定义书签。 2.2.2 TCN列车网络产品应用现状 .......................... 错误！未定义书签。 2.2.3 TCN列车网络的研究推广 ............................ 错误！未定义书签。 2.2.4 TCN列车网络的发展趋势 ............................ 错误！未定义书签。 2.3 WTB总线 .............................................. 错误！未定义书签。 2.3.1 绞线式列车总线WTB ................................ 错误！未定义书签。 2.3.2 WTB介质访问 ...................................... 错误！未定义书签。 第三章 微机控制基础 ........................................ 错误！未定义书签。 3.1 微型计算机的概述 ...................................... 错误！未定义书签。 3.1.1 微机简介与发展 ................................... 错误！未定义书签。 3.1.2 微机的特点与应用 ................................. 错误！未定义书签。 3.2 微机网络控制系统结构 .................................. 错误！未定义书签。 3.2.1 WorldFIP网络通信的原理和结构 ..................... 错误！未定义书签。 3.3 HXD2型电力机车的微机网络控制系统结构 .................. 错误！未定义书签。 3.3.1 主处理单元MPU（Main Processor Unit） ............. 错误！未定义书签。 第四章 和谐2型电力机车 .................................... 错误！未定义书签。 4.1和谐2型电力机车概述 .................................. 错误！未定义书签。

2

4.1.1微机网络控制系统结构 .............................. 错误！未定义书签。 4.2 和谐2型电力机车技术特点 .............................. 错误！未定义书签。 4.2.1总体布置 .......................................... 错误！未定义书签。 4.2.2电气系统 .......................................... 错误！未定义书签。 4.2.3控制系统 .......................................... 错误！未定义书签。 4.2.4转向架 ............................................ 错误！未定义书签。 第五章 和谐2型电力机车应急处理 ............................. 错误！未定义书签。 5.1各类故障应急处理 ...................................... 错误！未定义书签。 1.2 设计内容与要求........................................ 错误！未定义书签。 第六章 心得体会 ........................................... 错误！未定义书签。 参考文献 ................................................... 错误！未定义书签。

3

第一章 网络控制系统的概述

1.1 网络控制系统的概念

网络控制系统又被成为基于网络的控制系统，它是一种完全网络化、分布化的控制系统，是通过网络构成闭环的反馈控制系统。

侠义的网络控制系统是以网络为基础，事先传感器、控制器和执行器等系统各部件之间的信息交换，从而实现资源共享、远程检测与控制。例如，基于现成总线技术的网络控制系统就可以堪称是一种侠义的网络控制系统。广义的网络控制系统不但包括侠义的网络控制系统在内，还包括通过Iternet、企业信息网络以及企业内部网络，事先对工厂车间、生产线以及工程现场设备的远程控制、信息传输、信息管理以及信息分布等。

列车网络控制系统主要实现对列车关键设备运行状态监视，并根据需要对设备进行远程控制．列车网络控制系统集列车控制系统、故障检测与诊断系统以放客信息腥务系统于一体， 以车载微机为主要技术手段，通过网络实现列车各系统之间的信息交换，最终达到对车载设备的集散式监视。控制和管理的目的，实现列车控制系统的智能化、网络化与信息化．

通过列车网络连接的列车上各智能控制单元通过传输过程数据、消息数据和监督数据柬实现列车的控制，诊断以及列车状态评估．而其他未与列车网络连接的智C2控制单元则通过硬连线的连接来实现其控制功能．

列车网络控制系统实现以下主要控制功能： (1)实现各动力车的重联控制．

(2)实现全列车(动车和拖车)所有由计算机控制的单元联网通信 和资潭共享．

(3)实现全列车的制动控制、门控制、空调控制及轴温检测等功 能．

1.2 网络控制系统的组成结构及层次模型

4