CN201193041Y - 基于tcn网络的牵引控制系统 - Google Patents

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CN201193041Y CNU2008201100435U CN200820110043U CN201193041Y CN 201193041 Y CN201193041 Y CN 201193041Y CN U2008201100435 U CNU2008201100435 U CN U2008201100435U CN 200820110043 U CN200820110043 U CN 200820110043U CN 201193041 Y CN201193041 Y CN 201193041Y
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张曙光
孙帮成
杜会谦
赵红卫
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Tangshan Railway Vehicle Co Ltd
China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS
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Abstract

本实用新型的基于TCN网络的牵引控制系统，包括与牵引控制系统有关的列车总线WTB、多功能车辆总线MVB、中央控制单元CCU、列车总线WTB网关及输入输出设备，均采用冗余设计，多功能车辆总线MVB采用主链和分支结构，车辆的多功能车辆总线MVB设备均连接在所述的多功能车辆总线MVB分支上，分支通过多功能车辆总线MVB中继器与主链相连，每个牵引单元有两个中央控制单元CCU，每个牵引单元有两个相同的司机人机接口MMI。以提供一种当某个分支发生故障时，不会影响其它分支的通信，从而提高了网络控制系统的可靠性的基于TCN网络的牵引控制系统。

Description

基于TCN网络的牵引控制系统
技术领域
本实用新型涉及一种牵引控制系统，特别是一种基于TCN网络的牵引控制系统。
背景技术
已知的列车控制网络TCN包括WTB列车总线和MVB多功能车辆总线。列车总线WTB用于经常重联和分离的车辆；多功能车辆总线MVB用于每辆车或一个牵引单元内设备之间的数据通信；WTB总线与MVB总线之间通过WTB网关进行通信连接。
基于列车控制网络TCN的牵引控制系统的主要设备包括中央控制单元CCU、牵引控制单元TCU、输入输出设备I/O及司机信息显示设备DS等。总线结构简单，系统的可靠性不够高。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种主链和分支结构以便提高网络控制系统可靠性的牵引控制系统。
本实用新型的基于TCN网络的牵引控制系统，包括与牵引控制系统有关的列车总线WTB、多功能车辆总线MVB、中央控制单元CCU、列车总线WTB网关及输入输出设备。其中所述的列车总线WTB、多功能车辆总线MVB、中央控制单元CCU、列车总线WTB网关及输入输出设备，是双路冗余的，所述的多功能车辆总线MVB采用主链和分支结构，车辆的多功能车辆总线MVB设备均连接在所述的多功能车辆总线MVB分支上，所述的分支通过多功能车辆总线MVB中继器与主链相连，每个牵引单元有两个中央控制单元CCU，每个牵引单元有两个相同的司机人机接口MMI。
本实用新型的基于TCN网络的牵引控制系统，所述的主链和分支结构中头车设有两个分支，其它车设一个分支。
本实用新型的基于TCN网络的牵引控制系统，所述的两个中央控制单元CCU，一个作为主中央控制单元CCU，负责列车牵引控制，另一个为从中央控制单元CCU，负责牵引系统状态监视。
本实用新型的基于TCN网络的牵引控制系统，所述的两个中央控制单元CCU位于不同的所述的多功能车辆总线MVB分支上，并按预设的条件进行主从转换。
本实用新型的基于TCN网络的牵引控制系统，所述的人机接口MMI之间通过以太网进行数据通信。
本实用新型的基于TCN网络的牵引控制系统，所述的司机人机接口MMI在列车自动控制系统显示屏故障时，通过切换界面作为临时替代设备使用。
本实用新型的基于TCN网络的牵引控制系统，所述的网络控制系统设置了静态自动检测、待机和自动整备功能。
本实用新型的基于TCN网络的牵引控制系统，所述的基于TCN网络的故障诊断系统还配备了远程数据传输功能。
由于采用了冗余设计，采用了主链与分支结构，当某个分支发生故障时，不会影响其它分支的通信。每个牵引单元有两个中央控制单元CCU，一个作为主CCU，负责列车牵引控制，另一个为从CCU，负责牵引系统状态监视。两个CCU位于不同的MVB分支上，并经常按预设的条件进行主从转换，从而提高了网络控制系统的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型的一个牵引单元的结构图；
图2是本实用新型的另一个牵引单元的结构图。
具体实施方式
参见图1、图2，列车控制网络TCN包括列车总线WTB和多功能车辆总线MVB，牵引单元1与牵引单元2之间通过冗余的两路多功能车辆总线WTB连接，通过多功能车辆总线WTB也可以实现两列动车组的重联运行。
每个单元内的车辆3～6之间和7～10之间分别通过冗余的两路多功能车辆总线MVB相连。
在每个牵引单元内，列车总线WTB与多功能车辆总线MVB之间通过位于头车的两个冗余的列车总线WTB网关相连。
在每个牵引单元内采用多功能车辆总线MVB主链与分支结构以限制故障的影响。每辆车设一个多功能车辆总线MVB分支并通过中继器与多功能车辆总线MVB主链相连。这种结构的优点是当一辆车的多功能车辆总线MVB分支发生故障时，不会对其它车的通讯产生影响。
头车3和10上各设有两个分支，其中一个分支上连接的牵引控制设备包括中央控制单元111及网关13、人机接口115、外围设备输入输出站18、集成输入输出设备19和列车自动控制系统显示屏24；另一个分支上连接的牵引控制设备包括中央控制单元212及其网关14、人机接口216、外围设备输入输出站18、集成输入输出设备19、牵引控制单元21、制动控制单元22和列车自动控制系统23。他们之间通过冗余的两路多功能车辆总线MVB相连，通过中继器20连接到多功能车辆总线MVB的主链上。
车4、车6、车7和车9各设有1个MVB分支，分支上连接的牵引控制设备包括外围设备输入输出站18、集成输入输出设备19和制动控制单元22。他们之间通过冗余的两路多功能车辆总线MVB相连，通过中继器20连接到多功能车辆总线MVB的主链上。
车5和车8各设有1个MVB分支，分支上连接的牵引控制设备包括外围设备输入输出站18、集成输入输出设备19、牵引控制单元21和制动控制单元22。他们之间通过冗余的两路多功能车辆总线MVB相连，通过中继器20连接到多功能车辆总线MVB的主链上
其中，每个牵引单元有两个互为冗余的中央控制单元CCU 11、12，一个作为主中央控制单元CCU工作，另一个作为从中央控制单元CCU工作。
主中央控制单元CCU负责其本身牵引单元内的车辆控制，它从列车总线WTB和外围设备读取指令和信息，并向列车总线WTB和外围设备发送控制信号和反馈信息。另外，主中央控制单元CCU还完成下列牵引控制任务：主断路器和受电弓控制；牵引设置点的生成；牵引变压器保护。通过外围设备输入输出站和集成输入输出设备进行输入输出控制；中央控制单元CCU诊断以及列车总线WTB和多功能车辆总线MVB的通讯诊断；通过列车总线WTB和网关实现动车组和列车的编组配置和检查。驾驶端的主中央控制单元CCU还要实现如下动车组更高等级的控制：执行来自司机操纵台上控制元件的指令；速度自动控制；司机安全装置的控制和距离、速度检测；重联和解编控制；动车组自动保护控制系统与动车组牵引制动控制系统的配合；静态自动检测、待机和自动整备功能控制；
从中央控制单元CCU与主中央控制单元CCU的运行程序相同，但不执行控制功能(高压设备的硬件保护功能除外)，而是监视主中央控制单元CCU的工作状态，当主中央控制单元CCU发生故障时，随时接管主中央控制单元CCU的工作任务。在正常情况下，两个中央控制单元CCU会按预设的条件经常进行主从转换从而交替作为主中央控制单元CCU工作，这样设计的优点在于能够及时发现中央控制单元CCU本身出现的故障，以提高网络系统工作的可靠性。
每个牵引单元有两个网关，但只有主中央控制单元CCU所配属的网关才参与列车总线WTB和多功能车辆总线MVB的通讯，从中央控制单元CCU的网关未被激活。
每个牵引单元设有两个司机人机接口MMI，作为动车组和重联列车的信息显示和输入设备，并承担动车组和重联列车的中央诊断任务，可以向司机发送有关控制事件的显示信息和音频信号。
各子系统可以通过车辆总线MVB与司机人机接口MMI中的中央诊断系统进行数据交换。两个冗余人机接口MMI之间还可以通过相互连接的以太网进行数据通信。动车组两个司机室内人机接口MMI的诊断系统通过WTB列车总线和网关进行通信。另外作为冗余，在列车自动控制系统显示屏故障时，司机可以将其中一个人机接口MMI切换到列车自动控制系统界面使用。
在车辆3、5、8、10上各有1个牵引控制单元。主中央控制单元CCU通过车辆总线MVB向牵引控制单元TCU发送牵引设定值，并接收来自牵引控制单元TCU的牵引系统状态信息。
每辆车均设有制动控制单元、以实现制动装置的控制和诊断，包括防滑控制功能，头车上的制动控制单元BCU通过多功能车辆总线MVB对本牵引单元进行分段制动管理，操纵端头车的制动控制单元BCU还负责整列车的制动管理。
通过外围设备输入输出站和集成输入输出设备可以实现对控制信号和状态信号的转换，以便通过多功能车辆总线MVB总线实现对不具备多功能车辆总线MVB通信功能的外围设备的控制和信号处理，例如使中央控制单元CCU通过多功能车辆总线MVB总线接收来自司机室的开关控制信号和继电器状态信号。
通过列车控制网络TCN控制系统，除了实现牵引与制动功能外，还实现动车组的故障诊断：各子系统可以通过多功能车辆总线MVB与司机人机接口MMI中的中央诊断系统进行数据交换。司机室的两个冗余人机接口MMI之间还可以通过相互连接的以太网进行数据通信。动车组两个司机室中人机接口MMI的诊断系统通过WTB列车总线连接。
中央诊断系统可以将子系统的故障信息定向发送给司机、列车员，并可以通过GSM无线通信系统提前将故障诊断报告提供给地面维修中心。
动车组的配置(如重联与解编)、换端操作、静态自动检测、待机和自动整备功能也通过TCN网络实现。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (6)

1.基于TCN网络的牵引控制系统，包括与牵引控制系统有关的列车总线WTB、多功能车辆总线MVB、中央控制单元CCU(11、12)、列车总线WTB网关及输入输出设备。其特征在于所述的列车总线WTB、多功能车辆总线MVB、中央控制单元CCU(11、12)、列车总线WTB网关及输入输出设备，是双路冗余的，所述的多功能车辆总线MVB采用主链和分支结构，车辆的多功能车辆总线MVB设备均连接在所述的多功能车辆总线MVB分支上，所述的分支通过多功能车辆总线MVB中继器与主链相连，每个牵引单元有两个中央控制单元CCU(11、12)，每个牵引单元有两个相同的司机人机接口MMI(15、16)。
2.根据权利要求1所述的基于TCN网络的牵引控制系统，其特征在于所述的主链和分支结构中头车设有两个分支，其它车设一个分支。
3.根据权利要求2所述的基于TCN网络的牵引控制系统，其特征在于所述的两个中央控制单元CCU，一个作为主中央控制单元CCU，负责列车牵引控制，另一个为从中央控制单元CCU，负责牵引系统状态监视。
4.根据权利要求3所述的基于TCN网络的牵引控制系统，其特征在于所述的两个中央控制单元CCU位于不同的所述的多功能车辆总线MVB分支上，并按预设的条件进行主从转换。
5.根据权利要求4所述的基于TCN网络的牵引控制系统，其特征在于所述的人机接口MMI之间通过以太网进行数据通信。
6.根据权利要求5所述的基于TCN网络的牵引控制系统，其特征在于所述的司机人机接口MMI在列车自动控制系统显示屏故障时，通过切换界面作为临时替代设备使用。
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