时速250km/h动车组列车网络控制系统

摘要

本发明提供一种时速250km/h动车组列车网络控制系统，包括绞线式列车总线WTB、多功能车辆总线MVB、与牵引单元对应的主中央控制单元CCU、与牵引单元对应的主列车通信网络TCN网关、中继器和车辆的MVB设备；各牵引单元的主TCN网关之间通过WTB连接，一牵引单元中的车辆的MVB设备通过MVB连接；所述MVB包括MVB主链和多MVB分支；各车辆的MVB设备分别连接于各所述MVB分支；主CCU与主端车MVB分支连接，该主端车MVB分支与端车的主MVB设备连接；该主CCU包括输入输出模块；所述主TCN网关还连接于所述主端车MVB分支；所述多MVB分支分别通过中继器与所述MVB主链连接。本发明可以提高时速250km/h动车组列车网络控制系统的可靠性并减小传输延时。

说明书

技术领域

本发明涉及铁路列车控制技术，尤其涉及一种时速250km/h动车组列车 网络控制系统。

背景技术

列车网络控制系统是时速250公里每小时（km/h）动车组的神经中枢，承 担着整个动车组的控制、监视、诊断与保护任务,负责完成列车的运行控制、 监视、诊断功能，通过列车网络控制和管理列车的牵引设备、制动设备、高 压设备、辅助供电设备、空调、行车安全设备、车门和照明设备等几乎所有 设备，在列车运行、维护中起着极其重要的作用，

现有的时速250km/h动车组列车网络控制系统采用符合TCN（Train communication network，列车通信网络）标准的二级总线设备。四辆车组成一 个牵引单元，在每个牵引单元内部采用MVB（Multifunction Vehicle Bus，多 功能车辆总线）进行通信，而在各牵引单元之间采用WTB（Wire Train Bus， 绞线式列车总线）进行通信。

图1是现有的时速250km/h动车组列车网络控制系统的结构图。在图1中， 示出了应用于第一牵引单元和第二牵引单元的时速250km/h动车组列车网络 控制系统（每个牵引单元包括端车、带受电弓的拖车、动车和拖车，图1中未 示出牵引单元包括的各车，而仅示出了应用于该第一牵引单元和该第二牵引 单元的时速250km/h动车组列车网络控制系统），每个牵引单元中的MVB设 备通过MVB连接至WTB/MVB网关。

如图1所示，在该时速250km/h动车组列车网络控制系统中，第一牵引单 元中从左至右的四条MVB总线分别为：与第一牵引单元的端车中的MVB设备 连接的MVB总线11、与第一牵引单元的带受电弓的拖车中的MVB设备连接的 MVB总线12、与第一牵引单元的动车中的MVB设备连接的MVB总线13，以 及与第一牵引单元的拖车中的MVB设备连接的MVB总线14；第二牵引单元中 从右至左的四条MVB总线分别为：与第二牵引单元的端车中的MVB设备连接 的MVB总线21、与第二牵引单元的带受电弓的拖车中的MVB设备连接的 MVB总线22、与第二牵引单元的动车中的MVB设备连接的MVB总线23，以 及与第二牵引单元的拖车中的MVB设备连接的MVB总线24。连接于MVB的 MVB设备包括：HMI（人机界面）、ATC（自动列车控制单元）、HADS（热 轴监测系统）、HVAC（空调与通风系统）、DCU（车门控制系统）、MBCU （主制动控制单元）、RIOM、MVB/RS485网关、DDU（远程数据传输装置）、 BC（充电机）和PIS（旅客信息系统）等。

如图1所示，现有的时速250km/h动车组列车网络控制系统的拓扑架构为： 在一个牵引单元内，所有设备都串在了一个网络链上，即中继器串联在两相 邻的MVB总线之间的MVB上，并且由于在MVB上串联中继器的数量的限制， 因此不能在每两相邻的MVB总线之间的MVB上都串联中继器，例如在图1中， 在第一牵引单元的网络控制系统中，中继器设置于MVB总线12和MVB总线13 之间的MVB上，则若连接于MVB总线11的一MVB设备或连接于MVB总线12 的一MVB设备发生故障，则连接于MVB总线11和MVB总线12的所有MVB设 备之间的通讯都发生故障（由于如果不用中继器区隔，则一旦MVB总线上的 一MVB设备故障则会影响整个MVB总线的通讯），因此现有的时速250km/h 动车组列车网络控制系统的可靠性不高。并且在现有的时速250km/h动车组列 车网络控制系统中，CCU（中央控制单元）只具有MVB通讯接口而不具有IO （输入输出）接口，所有的IO信号只能通过RIOM（Remote input/output module， 远程输入输出模块）的MVB接口与CCU通讯，对于影响列车安全的重要信号 来说，网络延时相对较大，部分设备还需要MVB/RS485网关接入MVB，也会 增加一定网络延时，同时不利于提高可靠性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种时速250km/h动车组列车网络控制系 统，以提高列车网络控制系统的可靠性并减小传输延时。

为了达到上述目的，本发明提供了一种时速250km/h动车组列车网络 控制系统，包括绞线式列车总线WTB、多功能车辆总线MVB、与牵引单元 对应的主中央控制单元CCU、与牵引单元对应的主列车通信网络TCN网关、 中继器和车辆的MVB设备；各牵引单元的主TCN网关之间通过WTB连接， 一牵引单元中的车辆的MVB设备通过MVB连接；

所述MVB包括MVB主链和多条MVB分支；

各车辆的MVB设备分别连接于各所述MVB分支；

主CCU与主端车MVB分支连接，该主端车MVB分支与端车的主MVB 设备连接；该主CCU包括输入输出模块；

所述主TCN网关还连接于所述主端车MVB分支；

所述多MVB分支分别通过中继器与所述MVB主链连接。

实施时，各牵引单元的主TCN网关之间通过相互冗余的两WTB连接。

实施时，一牵引单元中的车辆的MVB设备通过相互冗余的两MVB连接。

实施时，本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统还包括与 牵引单元对应的从CCU和与牵引单元对应的从TCN网关；

该从CCU与从端车MVB分支连接，该从端车MVB分支与端车的从 MVB设备连接；

所述从TCN网关分别连接于所述从端车MVB分支和WTB。

实施时，所述从CCU包括输入输出模块。

与现有技术相比，本发明提供的时速250km/h动车组列车网络控制系统 将MVB分为MVB主链和多个MVB分支，各MVB分支分别通过中继器与 MVB主链连接，各车辆的MVB设备分别连接于各所述MVB分支；这样即 使某辆车的其中一MVB设备故障，最多只影响本辆车的MVB设备与网络的 通讯，而不会影响牵引单元中其他车辆的MVB设备的网络通讯，可以提高 时速250km/h动车组列车网络控制系统的可靠性；并且与主端车MVB分支 连接的主CCU包括输入输出模块，输入输出信号可以通过该输入输出模块直 接接入该主CCU，可以减小传输延时。

附图说明

图1为现有的时速250km/h动车组列车网络控制系统的结构图；

图2是本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第一实施 例的结构图；

图3是本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第二实施 例的结构图；

图4是本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第三实施 例的结构图。

具体实施方式

如图2所示，本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第 一实施例，包括绞线式列车总线（WTB）、多功能车辆总线（MVB）、与牵 引单元对应的主中央控制单元（CCU）、与牵引单元对应的主列车通信网络 （TCN）网关、中继器和车辆的MVB设备；

各牵引单元的主TCN网关之间通过WTB连接，一牵引单元中的车辆的 MVB设备通过MVB连接；

所述MVB包括MVB主链和多条MVB分支；

各车辆的MVB设备分别连接于各所述MVB分支；

主CCU与主端车MVB分支连接，该主端车MVB分支与端车的主MVB 设备连接；该主CCU包括输入输出模块；

所述主TCN网关还连接于所述主端车MVB分支；

所述多MVB分支分别通过所述中继器与所述MVB主链连接。

在图2中，从左至右的四条MVB分支分别为：与第一牵引单元的端车中 的主MVB设备连接的主端车MVB分支31、与第一牵引单元的带受电弓的拖车 中的MVB设备连接的MVB分支32、与第一牵引单元的动车中的MVB设备连 接的MVB分支33，以及与第一牵引单元的拖车中的MVB设备连接的MVB分 支34；从右至左的四条MVB总线分别为：与第二牵引单元的端车中的主MVB 设备连接的主端车MVB分支41、与第二牵引单元的带受电弓的拖车中的MVB 设备连接的MVB分支42、与第二牵引单元的动车中的MVB设备连接的MVB 分支43，以及与第二牵引单元的拖车中的MVB设备连接的MVB分支44；

具体的，主端车MVB分支31通过与第一牵引单元对应的主TCN网关与 WTB连接；

与第一牵引单元对应的主CCU连接于主端车MVB分支31；

主端车MVB分支41通过与第二牵引单元对应的主TCN网关与WTB连接；

与第二牵引单元对应的主CCU连接于主端车MVB分支41；

第一牵引单元的端车中的主MVB设备（即连接于主端车MVB分支31的 MVB设备）包括：主MMI（多媒体交互系统）、SKS（输入输出模块）1、 SKS2、SKS3和MVB插座；

第一牵引单元的带受电弓的拖车中的MVB设备（即连接于MVB分支32 的MVB设备）包括：SKS4-6、SKSA/B、HVAC、BCU（制动控制单元）和 MVB插座；

第一牵引单元的动车中的MVB设备（即连接于MVB分支33的MVB设备） 包括：SKS4-6、SKSA/B、TCU（牵引控制单元）、HVAC、BCU和MVB插 座；

第一牵引单元的拖车中的MVB设备（即连接于MVB分支34的MVB设备） 包括：SKS4-6、SKSA/B、HMI、HVAC、BC、STC（车站接发列车程序安全 控制及记录系统）、BCU和MVB插座；

第二牵引单元的端车中的主MVB设备（即连接于主端车MVB分支41的 MVB设备）包括：主MMI（多媒体交互系统）、SKS（输入输出模块）1、 SKS2、SKS3和MVB插座；

第二牵引单元的带受电弓的拖车中的MVB设备（即连接于MVB分支42 的MVB设备）包括：SKS4-6、SKSA/B、HVAC、BCU（制动控制单元）和 MVB插座；

第二牵引单元的动车中的MVB设备（即连接于MVB分支43的MVB设备） 包括：SKS4-6、SKSA/B、TCU（牵引控制单元）、HVAC、BCU和MVB插 座；

第二牵引单元的拖车中的MVB设备（即连接于MVB分支44的MVB设备） 包括：SKS4-6、SKSA/B、HVAC、BC和MVB插座。

本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第一实施例在工 作时，SKS（输入输出模块）1、SKS2、SKS3、SKS4-6和SKSA/B负责采集其 它系统和部件的相关信息，并通过MVB传到主CCU，由其进行处理后发出相 应指令和信息给相关系统和部件；同时SKS（输入输出模块）1、SKS2、SKS3、 SKS4-6和SKSA/B传来的信息，进行相应的信号输出，以控制各系统和部件的 相关功能。其它MVB设备通过MVB、主TCN网关以及WTB与主CCU通信， 反馈相应的信号给主CCU，并根据MVB传来的相应信号进行相应的运输和动 作。

本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第一实施例将 MVB分为MVB主链和多个MVB分支，各MVB分支分别通过中继器与MVB 主链连接，各车辆的MVB设备分别连接于各所述MVB分支；这样即使某辆 车的其中一MVB设备故障，最多只影响本辆车的MVB设备与网络的通讯， 而不会影响牵引单元中其他车辆的MVB设备的网络通讯（而如果不用中继 器区隔，则一旦MVB上的一MVB设备故障则会影响整个MVB的通讯）， 有助于提高时速250km/h动车组列车网络控制系统的可靠性；

并且在本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第一实施 例中，主CCU与主端车MVB分支连接；该主CCU包括输入输出模块，输 入输出信号可以通过该输入输出模块直接接入该主CCU，传输延时极小，对 于影响列车安全的重要信号可以接入该主CCU的输入输出模块，该主CCU 可以对该重要信号作出更快的响应并处理，不需要转换网关，可以减小传输 延时。

图3是本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第二实施 例的结构图。本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第二实 施例基于本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第一实施 例。

如图3所示，本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第 二实施例还包括与牵引单元对应的从CCU和与牵引单元对应的从TCN网关；

与第一牵引单元对应的从CCU连接于从端车MVB分支35，该从端车 MVB分支35与第一牵引单元的端车的从MVB设备连接；

所述从端车MVB分支35通过与第一牵引单元对应的从TCN网关与 WTB连接；该与第一牵引单元对应的该从CCU包括输入输出模块；

与第二牵引单元对应的从CCU连接于从端车MVB分支45，该从端车 MVB分支45与第二牵引单元的端车的从MVB设备连接；

所述从端车MVB分支45通过与第一牵引单元对应的从TCN网关与 WTB连接；该从CCU包括输入输出模块；

第一牵引单元的端车中的从MVB设备（即连接于从端车MVB分支35 的MVB设备）包括：从MMI、SKS4-6、SKS7、SKS8、SKS9、SKSA/B、 HVAC、TCU、BCU、远程装置和MVB插座；

第二牵引单元的端车中的从MVB设备（即连接于从端车MVB分支45 的MVB设备）包括：从MMI、SKS4-6、SKS7、SKS8、SKS9、SKSA/B、 HVAC、TCU、BCU、远程装置和MVB插座；

主MMI和从MMI之间通过以太网线连接（图中未示）。

在该第二实施例中，每个牵引单元有互为冗余的主CCU和从CCU，若 主CCU故障，从CCU接替工作，对时速250km/h动车组列车网络控制系统 无影响；

并且该从CCU也具有输入输出模块，输入输出信号可以通过该输入输出 模块直接接入该从CCU，传输延时极小，对于影响列车安全的重要信号可以 接入该从CCU的输入输出模块，该从CCU可以对该重要信号作出更快的响 应并处理，不需要转换网关，有助于提高时速250km/h动车组列车网络控制 系统的可靠性。

图4是本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第三实施 例的结构图。本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第三实 施例基于本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第一实施例 或第二实施例。

在本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统的第三实施例 中，

各牵引单元的主TCN网关之间通过相互冗余的两WTB连接；

一牵引单元中的车辆的MVB设备通过相互冗余的两MVB连接。

如图4所示，第一牵引单元的端车中的主MVB设备分别连接于相互冗 余的主端车MVB分支311和主端车MVB分支312；

第一牵引单元的端车中的从MVB设备分别连接于相互冗余的主端车 MVB分支351和主端车MVB分支352；

第一牵引单元的带受电弓的拖车中的MVB设备分别连接于相互冗余的 MVB分支321和MVB分支322；

第一牵引单元的动车中的MVB设备分别连接于相互冗余的MVB分支 331和MVB分支332；

第一牵引单元的拖车中的MVB设备分别连接于相互冗余的MVB分支 341和MVB分支342；

第二牵引单元的端车中的主MVB设备分别连接于相互冗余的主端车 MVB分支411和主端车分支412；

第二牵引单元的端车中的从MVB设备分别连接于相互冗余的从端车 MVB分支451和从端车分支452；

第二牵引单元的带受电弓的拖车中的MVB设备分别连接于相互冗余的 MVB分支421和MVB分支422；

第二牵引单元的动车中的MVB设备分别连接于相互冗余的MVB分支 431和MVB分支432；

第二牵引单元的拖车中的MVB设备分别连接于相互冗余的MVB分支 441和MVB分支442；

在该第三实施例中，WTB物理层上采用两根双绞线(A线和B线)连接的 冗余结构，一条线为定义为信任线，另一条线定义为监视线。如果信任线（假 定为A线）出现故障，TCN网关上的冗余控制单元将切换B线为信任线， CCU将采用B线的数据，对时速250km/h动车组列车网络控制系统无影响；

一牵引单元中的车辆的MVB设备通过相互冗余的两MVB连接，即便其 中一MVB发生故障，时速250km/h动车组列车网络控制系统通讯能正常进 行。

需要说明的是，在本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统 的实施例中，连接于MVB的MVB设备并不局限于以上所列出的各MVB设 备，在实际操作时可以根据情况更换MVB设备。

本发明所述的时速250km/h动车组列车网络控制系统可以应用于 250km/h（千米/小时）动车组，但是需说明的是，本发明所述的时速250km/h 动车组列车网络控制系统不仅可以应用于上述列车组，凡是可以采用 WTB+MVB二级总线的列车组都可适用本发明所述的时速250km/h动车组列 车网络控制系统。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并 不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。