高速列车网络控制系统简介.ppt

列车网络控制系统简介主要内容o 高速列车总体系统 o 列车通信网络简介 o 半实物仿真平台CRH3列车编组方式（4M4T）列车网络控制单元（1－4节）列车网络控制结构车速测量辅助控制制动控制牵引控制车辆控制N机车控制列车故障诊断列车运行自动控制供电控制空调控制车门控制轴温检测制动控制车 辆 总 线车辆控制1车 辆 总 线列 车 总 线车 辆 总 线TCN作用o 牵引和车辆控制（遥控、门、灯， o 远程诊断及维护 o 旅客信息及舒适性列车通信网络（TCN）o 绞线式列车总线（WTB） o 多功能车辆总线（MVB）驾驶室电机变流器制动电力线轨道信号列车总线诊断系统无线列调车辆总线特征绞线式列车总线WTB多功能车辆总线MVB结构结构可变，构成改变时，具有自适应性结构及设备的地址固定不变介质屏蔽双绞线（860米，32个节点，相当于 22个UIC车厢）双绞线，RS-485（20米32设备）； 变压器隔离屏蔽双绞线（200米32设备）； 星型光纤网（2000米，2个设备） 物理冗余双份物理介质双份物理介质信号带16-32位前同步码的曼彻斯特编码带定界符的曼彻斯特编码信号速率1Mbit/s1.5Mbit/s地址空间8 bit地址12 bit地址物理地址点对点及广播点对点及广播有效的帧长度在4-132个字节之间可变量化的：16，32，64，128或者256 bits完整性帧FCS-16，帧校验以及曼彻斯特编码IEC60870 校验序列及帧尺寸校验介质分配由一台主设备完成由一台主设备完成主设备权传送主设备，强主设备或弱主设备总线管理器通过令牌传送成为主设备主设备冗余初运行后，主设备权传递给另一节点令牌传递自动进行主设备权转换冗余校验链路层服务过程数据 循环 源寻址广播数据 消息数据 偶发 点对点或广播数据报 监督数据 循环/偶发 用于总线管理的数据TCN服务实时协议栈RTP数据类型o 过程数据：源寻址数据的周期性广播、 周 期可达1ms（MVB）或25ms（WTB） o 消息数据：根据需要发送，目标寻址的单播 或广播； o 监视数据：为了事件辨别、主权转移、设备 状态发送而进行的数据交换。

曼切斯特编码（MVB）MVB报文从帧格式功能码F_code（功能码）报文类型016位过程数据请求帧132位过程数据请求帧264位过程数据请求帧3128位过程数据请求帧4256位过程数据请求帧5(保留)6(保留)7(保留)8主设备权传送请求帧9总体事件请求帧10(保留)11(保留)12256位消息数据请求帧13组事件请求帧14单事件请求帧15设备状态请求帧MVB介质分配特征轮询周期是 基本周期的2n-1倍 N<=10周期扫描表中定义数据集变量名o 变量名={通信存储器，端口地址，变量偏置}消息数据报文o Message_Data是对包含F_code＝12和设 备地址的Master_Frame的响应，其长度固 定为256 bitsMessage_Data包含一个 供所有设备译码的12-bit目的地址通信存储器中的内容o 过程数据采 用逻辑地址 o 消息数据物 理地址 o 过程数据可 随时覆盖 o 消息数据内 容不可覆盖监督数据报文o 对F_code＝8、9、13、14或15的 Master_Frame的响应其长度总是16 bits o F=15查询设备状态总线主转移（F=8）o 令牌转移算法令牌转移算法o上电或总线主丢失时，超时的策略保证几个总线管理器中只有一个能成为总线 主； o总线主在依次一定时间内执行总线主权； o在轮到它以后，总线主查阅下一个总线管理器并读出它设备状态，该设备状态 指明该设备是否是一个已组态的总线管理器； o总线主只可以把总线主权传给一个已组态的实际有效的总线管理器； o 如果该设备不是一个已组态的实际有效的总线管理器，则总线主在下一轮寻 找下一个总线管理器； o如果该设备是一个已组态的实际有效的总线管理器，总线主发送总线主权转移 请求将主权传递给它； o如果设备以它的总线主权转移响应接受了总线主权或是没有回答，起始总线主 成为退休待机的主设备，并监视总线主权递交的总线通信或是总线寂静； o 如果其它设备拒绝总线主权，则当前的总线主再执行一轮总线主权，然后再 试图把总线主权交给总线管理器表中的下一个设备； o一个待机状态下的总线管理器如果接收到一个总线主权转移请求或是它检测到 在大于规定的超时时间内无总线活动，它就成为总线主事件仲裁（F=9,13,14)WTB帧格式正常运行时的帧摘要WTB特点o 曼彻斯特编码与MVB不同 o 介质分配类似于MVB， o 主设备自己发送数据时，可自轮询 o 消息数据不采用仲裁，而采用多次轮询的方 法，（WTB最多32个节点，MVB可挂 4096个设备） o 总轮询端节点，检查组成的完整性和是否有 变化TCN典型拓扑线 A 线 B从 设备1从 设备2从 设备3从 设备4---------从 设备N线 BWTB 节点 (网关)冗余总线管理器总线管理器 1总线管理器 2MVB网关节点链路层网络层传送层会话层表示层外族段MVB 段网关应用程序应用程序物理层实时协议 链路层物理层链路层物理层过程数据排列链路层物理层过程 变量转换网络层传送层会话层表示层过程 变量过程数据 传输o 由组态决 定传输关 系 o 过程变量 会重新组 织，换成 节点地址 ＋偏置路由功能p 功能索引 p 帧译码初运行o 列车连挂或解挂时，WTB总线主重新组织 总线，确定每个节点位置和方向的过程。

o 主设备地址为01，主设备定义方向1为“底部 ” ，方向2为“顶部” o 时间不超过1s网络管理o 列车网络管理制定了一系列服务，用于列车通信网 的试运行、测试、运行和维护，例如： a）站标识和控制； b）组态控制：列车总线和车辆总线链路层管理； c）路由和拓扑的分布； d）变量的远程读出和强制； e）下载和上载o 所有服务都可被一个经营者进程远程请求这些服 务在每个站中通过各代理者进程得到执行网络管理的阶段o 测试 o 调试 o 运行 o 维护测试阶段o 检查一个设备确认它的能力及强制某种操作 这样避免制造厂开启设备内部接口及编写 专用的试验应用程序调试阶段o 当网络第一次上电，它的设备是未知的或是 未组态的网络管理用下列方法使网络投入 工作： n 探查所连接的设备和确认它们的能力； n 组态站的参量，并下载程序到该站； n 为建立消息通信链路设定路由选择索引； n 给管理器装周期扫描表； n 读变量或强制变量来模拟工作条件或故障条件维护阶段o 运行期间出错统计和记录的累计被读出，以 确认设备的故障被管理设备o 站是提供消息及管理服务的设备； o 管理器是能成为总线主的车辆总线设备； o 节点是能路由选择消息和安排变量的列车总 线站； o 现场设备是无消息能力的简单的车辆总线设 备。

被管理的对象一致性测试o 一致性测试是测定一个实现是否与IEC 61375-1标准一致以及展示IEC 61375-1 标准规定行为的过程o 有专门的IEC 61375-2规定一致性测试的 内容o 用来保证不同厂家的产品可安全互联一致性测试方法一致性测试内容o 一致性等级1：物理一致性 o 一致性等级2：链路层一致性 o 一致性等级3：RTP一致性 o 一致性等级4：应用接口一致性 o 一致性等级5：网络管理一致性 o 一致性等级6：功能概要一致性物理层测试物理层测试归类列车控制系统层次半实物仿真平台建设目标o 实现TCN网络的数据通信 o 实现一司机操纵的仿真平台 o 实现基于TCN网络对牵引电机和门的控制 o 实现对TCN网络一致性、可靠性、实时性的 测试 o 研究保证安全行驶的TCN网络性能的提高半实物仿真平台司机操纵台。