高速列車網絡控制系統簡介

1、列車網絡控制系統簡介,主要內容,高速列車總體系統列車通信網絡簡介半實物仿真平臺,CRH3列車編組方式（4M4T）,列車網絡控制單元（1－4節(jié)）,列車網絡控制結構,,TCN作用,牽引和車輛控制（遙控、門、燈，。。。）遠程診斷及維護旅客信息及舒適性,列車通信網絡（TCN）,絞線式列車總線（WTB）多功能車輛總線（MVB）,,,,,駕駛室,,,電機,,,變流器,,,制動,,,電力線,,,,,,,軌道信號,,,,,,,,,,,,,,,

2、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,列車總線,,,診斷系統,,無線列調,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,TCN服務,,實時協議棧RTP,,數據類型,過程數據：源尋址數據的周期性廣播、 周期可達1ms（MVB）或25ms（WTB） 消息數據：根據需要發(fā)送，目標尋址的單播或廣播； 監(jiān)視數據：為了事件辨別、主權轉移、設備狀態(tài)發(fā)送而進行的數據交換。,曼切斯特編碼（MVB）,MVB報文,,從幀格式,,功

3、能碼,,MVB介質分配,特征輪詢周期是基本周期的2n-1倍N<=10周期掃描表中定義,數據集,,變量名,變量名={通信存儲器，端口地址，變量偏置},消息數據報文,Message_Data是對包含F_code＝12和設備地址的Master_Frame的響應，其長度固定為256 bits。Message_Data包含一個供所有設備譯碼的12-bit目的地址。,通信存儲器中的內容,過程數據采用邏輯地址消息數據物理地址過程數據

4、可隨時覆蓋消息數據內容不可覆蓋,監(jiān)督數據報文,對F_code＝8、9、13、14或15的Master_Frame的響應。其長度總是16 bits。F=15查詢設備狀態(tài),總線主轉移（F=8）,令牌轉移算法,令牌轉移算法,上電或總線主丟失時，超時的策略保證幾個總線管理器中只有一個能成為總線主；總線主在依次一定時間內執(zhí)行總線主權；在輪到它以后，總線主查閱下一個總線管理器并讀出它設備狀態(tài)，該設備狀態(tài)指明該設備是否是一個已組態(tài)的總線管理器

5、；總線主只可以把總線主權傳給一個已組態(tài)的實際有效的總線管理器； 如果該設備不是一個已組態(tài)的實際有效的總線管理器，則總線主在下一輪尋找下一個總線管理器；如果該設備是一個已組態(tài)的實際有效的總線管理器，總線主發(fā)送總線主權轉移請求將主權傳遞給它；如果設備以它的總線主權轉移響應接受了總線主權或是沒有回答，起始總線主成為退休待機的主設備，并監(jiān)視總線主權遞交的總線通信或是總線寂靜； 如果其它設備拒絕總線主權，則當前的總線主再執(zhí)行一輪總線主權

6、，然后再試圖把總線主權交給總線管理器表中的下一個設備；一個待機狀態(tài)下的總線管理器如果接收到一個總線主權轉移請求或是它檢測到在大于規(guī)定的超時時間內無總線活動，它就成為總線主,事件仲裁（F=9,13,14),,WTB幀格式,,正常運行時的幀摘要,,WTB特點,曼徹斯特編碼與MVB不同介質分配類似于MVB，主設備自己發(fā)送數據時，可自輪詢消息數據不采用仲裁，而采用多次輪詢的方法，（WTB最多32個節(jié)點，MVB可掛4096個設備）總輪詢

7、端節(jié)點，檢查組成的完整性和是否有變化,TCN典型拓撲,,,,,,,,,,,,,,,線 A,,,,,,線 B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,從,設備1,,,,,,,從,設備2,,從,設備3,,從,設備4,,,---------,,從,設備N,,線 B,,,WTB 節(jié)點,(網關),冗余總線管理器,,,,,總線管理器,1,,,,,總線管理器,2,MVB,網關節(jié)點,,,

8、,,鏈路層,,,,,,網絡層,,,傳送層,,,會話層,,,表示層,,,,外族段,MVB 段,網關,,,應用程序,,,,應用程序,物理層,,,,實時協議,,,,鏈路層,物理層,,,鏈路層,物理層,,,過程數據排列,,,,,,,,,鏈路層,物理層,,,,,,,,,,,,,過程變量,,,轉換,,,,,,,,,,,,,網絡層,,,傳送層,,,會話層,,,表示層,過程變量,過程數據傳輸,由組態(tài)決定傳輸關系過程變量會重新組織，換成節(jié)點地址＋

9、偏置,路由功能,功能索引幀譯碼,初運行,列車連掛或解掛時，WTB總線主重新組織總線，確定每個節(jié)點位置和方向的過程。主設備地址為01，主設備定義方向1為“底部” ，方向2為“頂部” 時間不超過1s,網絡管理,列車網絡管理制定了一系列服務，用于列車通信網的試運行、測試、運行和維護，例如：a）站標識和控制；b）組態(tài)控制：列車總線和車輛總線鏈路層管理；c）路由和拓撲的分布；d）變量的遠程讀出和強制；e）下載和上載。所有服務都

10、可被一個經營者進程遠程請求。這些服務在每個站中通過各代理者進程得到執(zhí)行。,網絡管理的階段,測試調試運行維護,測試階段,檢查一個設備確認它的能力及強制某種操作。這樣避免制造廠開啟設備內部接口及編寫專用的試驗應用程序。,調試階段,當網絡第一次上電，它的設備是未知的或是未組態(tài)的。網絡管理用下列方法使網絡投入工作：探查所連接的設備和確認它們的能力；組態(tài)站的參量，并下載程序到該站；為建立消息通信鏈路設定路由選擇索引；給管理器裝周期掃

11、描表；讀變量或強制變量來模擬工作條件或故障條件,維護階段,運行期間出錯統計和記錄的累計被讀出，以確認設備的故障。,被管理設備,站是提供消息及管理服務的設備；管理器是能成為總線主的車輛總線設備；節(jié)點是能路由選擇消息和安排變量的列車總線站；現場設備是無消息能力的簡單的車輛總線設備。,被管理的對象,,一致性測試,一致性測試是測定一個實現是否與IEC 61375-1標準一致以及展示IEC 61375-1標準規(guī)定行為的過程。有專門的I

12、EC 61375-2規(guī)定一致性測試的內容。用來保證不同廠家的產品可安全互聯,一致性測試方法,,一致性測試內容,一致性等級1：物理一致性一致性等級2：鏈路層一致性一致性等級3：RTP一致性一致性等級4：應用接口一致性一致性等級5：網絡管理一致性一致性等級6：功能概要一致性,物理層測試,,物理層測試歸類,,列車控制系統層次,半實物仿真平臺建設目標,實現TCN網絡的數據通信實現一司機操縱的仿真平臺實現基于TCN網絡對牽引電機