專利名稱：時速250km/h動車組列車網絡控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及鐵路列車控制技術，尤其涉及一種時速250km/h動車組列車網絡控制 系統。
背景技術：
列車網絡控制系統是時速250公里每小時(km/h)動車組的神經中樞，承擔著整個 動車組的控制、監視、診斷與保護任務，負責完成列車的運行控制、監視、診斷功能，通過列 車網絡控制和管理列車的牽引設備、制動設備、高壓設備、輔助供電設備、空調、行車安全設 備、車門和照明設備等幾乎所有設備，在列車運行、維護中起著極其重要的作用，
現有的時速250km/h動車組列車網絡控制系統采用符合TCN (Traincommunication network,列車通信網絡)標準的二級總線設備。四輛車組成一個牽 引單元，在每個牽引單元內部采用MVB (Multifunction Vehicle Bus,多功能車輛總線)進 行通信，而在各牽引單元之間采用WTB (Wire Train Bus，絞線式列車總線)進行通信。
圖1是現有的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的結構圖。在圖1中，示出了 應用于第一牽引單元和第二牽引單元的時速250km/h動車組列車網絡控制系統(每個牽引 單元包括端車、帶受電弓的拖車、動車和拖車，圖1中未示出牽引單元包括的各車，而僅示 出了應用于該第一牽引單元和該第二牽引單元的時速250km/h動車組列車網絡控制系統)， 每個牽引單元中的MVB設備通過MVB連接至WTB/MVB網關。
如圖1所示，在該時速250km/h動車組列車網絡控制系統中，第一牽引單元中從左 至右的四條MVB總線分別為與第一牽引單元的端車中的MVB設備連接的MVB總線11、與 第一牽引單元的帶受電弓的拖車中的MVB設備連接的MVB總線12、與第一牽引單元的動車 中的MVB設備連接的MVB總線13，以及與第一牽引單元的拖車中的MVB設備連接的MVB總 線14 ;第二牽引單元中從右至左的四條MVB總線分別為與第二牽引單元的端車中的MVB 設備連接的MVB總線21、與第二牽引單元的帶受電弓的拖車中的MVB設備連接的MVB總線 22、與第二牽引單元的動車中的MVB設備連接的MVB總線23，以及與第二牽引單元的拖車 中的MVB設備連接的MVB總線24。連接于MVB的MVB設備包括HMI (人機界面)、ATC (自 動列車控制單元)、HADS (熱軸監測系統)、HVAC (空調與通風系統)、D⑶(車門控制系統)、 MBCU (主制動控制單元)、RI0M、MVB/RS485網關、DDU (遠程數據傳輸裝置)、BC (充電機)和 PIS (旅客信息系統)等。
如圖1所示，現有的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的拓撲架構為在一個 牽引單元內，所有設備都串在了一個網絡鏈上，即中繼器串聯在兩相鄰的MVB總線之間的 MVB上，并且由于在MVB上串聯中繼器的數量的限制，因此不能在每兩相鄰的MVB總線之間 的MVB上都串聯中繼器，例如在圖1中，在第一牽引單元的網絡控制系統中，中繼器設置于 MVB總線12和MVB總線13之間的MVB上，則若連接于MVB總線11的一 MVB設備或連接于 MVB總線12的一 MVB設備發生故障，則連接于MVB總線11和MVB總線12的所有MVB設備 之間的通訊都發生故障(由于如果不用中繼器區隔，則一旦MVB總線上的一MVB設備故障則會影響整個MVB總線的通訊)，因此現有的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的可靠性 不高。并且在現有的時速250km/h動車組列車網絡控制系統中，CCU(中央控制單元)只具有 MVB通訊接口而不具有IO (輸入輸出)接口，所有的IO信號只能通過RIOM (Remote input/ output module,遠程輸入輸出模塊)的MVB接口與(XU通訊,對于影響列車安全的重要信號 來說，網絡延時相對較大，部分設備還需要MVB/RS485網關接入MVB，也會增加一定網絡延 時，同時不利于提高可靠性。發明內容
本發明的主要目的在于提供一種時速250km/h動車組列車網絡控制系統，以提高 列車網絡控制系統的可靠性并減小傳輸延時。
為了達到上述目的，本發明提供了一種時速250km/h動車組列車網絡控制系統， 包括絞線式列車總線WTB、多功能車輛總線MVB、與牽引單元對應的主中央控制單元CCU、與 牽引單元對應的主列車通信網絡TCN網關、中繼器和車輛的MVB設備；各牽引單元的主TCN 網關之間通過WTB連接，一牽引單元中的車輛的MVB設備通過MVB連接；
所述MVB包括MVB主鏈和多條MVB分支；
各車輛的MVB設備分別連接于各所述MVB分支；
主CXU與主端車MVB分支連接，該主端車MVB分支與端車的主MVB設備連接；該主 C⑶包括輸入輸出模塊；
所述主TCN網關還連接于所述主端車MVB分支；
所述多MVB分支分別通過中繼器與所述MVB主鏈連接。
實施時，各牽引單元的主TCN網關之間通過相互冗余的兩WTB連接。
實施時，一牽引單元中的車輛的MVB設備通過相互冗余的兩MVB連接。
實施時，本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統還包括與牽引單元 對應的從CCU和與牽引單元對應的從TCN網關；
該從CCU與從端車MVB分支連接，該從端車MVB分支與端車的從MVB設備連接；
所述從TCN網關分別連接于所述從端車MVB分支和WTB。
實施時，所述從(XU包括輸入輸出模塊。
與現有技術相比，本發明提供的時速250km/h動車組列車網絡控制系統將MVB分 為MVB主鏈和多個MVB分支，各MVB分支分別通過中繼器與MVB主鏈連接，各車輛的MVB設 備分別連接于各所述MVB分支；這樣即使某輛車的其中一MVB設備故障，最多只影響本輛車 的MVB設備與網絡的通訊，而不會影響牽引單元中其他車輛的MVB設備的網絡通訊，可以提 高時速250km/h動車組列車網絡控制系統的可靠性；并且與主端車MVB分支連接的主CXU 包括輸入輸出模塊，輸入輸出信號可以通過該輸入輸出模塊直接接入該主(XU,可以減小傳 輸延時。


圖1為現有的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的結構圖2是本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第一實施例的結構 圖3是本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第二實施例的結構 圖4是本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第三實施例的結構圖。
具體實施方式
如圖2所示，本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第一實施例， 包括絞線式列車總線(WTB)、多功能車輛總線(MVB)、與牽引單元對應的主中央控制單元 (CXU)、與牽引單元對應的主列車通信網絡(TCN)網關、中繼器和車輛的MVB設備；
各牽引單元的主TCN網關之間通過WTB連接，一牽引單元中的車輛的MVB設備通 過MVB連接；
所述MVB包括MVB主鏈和多條MVB分支；
各車輛的MVB設備分別連接于各所述MVB分支；
主CXU與主端車MVB分支連接，該主端車MVB分支與端車的主MVB設備連接；該主 C⑶包括輸入輸出模塊；
所述主TCN網關還連接于所述主端車MVB分支；
所述多MVB分支分別通過所述中繼器與所述MVB主鏈連接。
在圖2中，從左至右的四條MVB分支分別為與第一牽引單元的端車中的主MVB設 備連接的主端車MVB分支31、與第一牽引單元的帶受電弓的拖車中的MVB設備連接的MVB 分支32、與第一牽引單元的動車中的MVB設備連接的MVB分支33,以及與第一牽引單元的 拖車中的MVB設備連接的MVB分支34 ;從右至左的四條MVB總線分別為與第二牽引單元 的端車中的主MVB設備連接的主端車MVB分支41、與第二牽引單元的帶受電弓的拖車中的 MVB設備連接的MVB分支42、與第二牽弓I單元的動車中的MVB設備連接的MVB分支43，以及 與第二牽引單元的拖車中的MVB設備連接的MVB分支44 ；
具體的，主端車MVB分支31通過與第一牽引單元對應的主TCN網關與WTB連接；
與第一牽引單元對應的主CXU連接于主端車MVB分支31 ；
主端車MVB分支41通過與第二牽引單元對應的主TCN網關與WTB連接；
與第二牽引單元對應的主CXU連接于主端車MVB分支41 ；
第一牽引單元的端車中的主MVB設備(即連接于主端車MVB分支31的MVB設備) 包括主麗I (多媒體交互系統)、SKS (輸入輸出模塊)1、SKS2、SKS3和MVB插座；
第一牽弓丨單元的帶受電弓的拖車中的MVB設備(即連接于MVB分支32的MVB設備) 包括SKS4-6、SKSA/B、HVAC, BCU (制動控制單元)和MVB插座；
第一牽引單元的動車中的MVB設備(即連接于MVB分支33的MVB設備)包括 SKS4-6、SKSA/B、TCU (牽引控制單元)、HVAC, BCU 和 MVB 插座；
第一牽引單元的拖車中的MVB設備(即連接于MVB分支34的MVB設備)包括 SKS4-6、SKSA/B、HMI, HVAC, BC、STC (車站接發列車程序安全控制及記錄系統)、BCU和MVB 插座；
第二牽引單元的端車中的主MVB設備(即連接于主端車MVB分支41的MVB設備) 包括主麗I (多媒體交互系統)、SKS (輸入輸出模塊)1、SKS2、SKS3和MVB插座；
第二牽弓丨單元的帶受電弓的拖車中的MVB設備(即連接于MVB分支42的MVB設備) 包括SKS4-6、SKSA/B、HVAC, BCU (制動控制單元)和MVB插座；
第二牽引單元的動車中的MVB設備(即連接于MVB分支43的MVB設備)包括 SKS4-6、SKSA/B、TCU (牽引控制單元)、HVAC, BCU 和 MVB 插座；
第二牽引單元的拖車中的MVB設備(即連接于MVB分支44的MVB設備)包括 SKS4-6、SKSA/B、HVAC、BC 和 MVB 插座。
本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第一實施例在工作時， SKS (輸入輸出模塊)l、SKS2、SKS3、SKS4-6和SKSA/B負責采集其它系統和部件的相關信息， 并通過MVB傳到主CCU，由其進行處理后發出相應指令和信息給相關系統和部件；同時SKS (輸入輸出模塊)l、SKS2、SKS3、SKS4-6和SKSA/B傳來的信息，進行相應的信號輸出，以控制 各系統和部件的相關功能。其它MVB設備通過MVB、主TCN網關以及WTB與主CXU通信，反 饋相應的信號給主CCU，并根據MVB傳來的相應信號進行相應的運輸和動作。
本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第一實施例將MVB分為 MVB主鏈和多個MVB分支，各MVB分支分別通過中繼器與MVB主鏈連接，各車輛的MVB設備 分別連接于各所述MVB分支；這樣即使某輛車的其中一MVB設備故障，最多只影響本輛車的 MVB設備與網絡的通訊，而不會影響牽引單元中其他車輛的MVB設備的網絡通訊(而如果不 用中繼器區隔，則一旦MVB上的一 MVB設備故障則會影響整個MVB的通訊)，有助于提高時 速250km/h動車組列車網絡控制系統的可靠性；
并且在本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第一實施例中，主 CXU與主端車MVB分支連接；該主CXU包括輸入輸出模塊，輸入輸出信號可以通過該輸入輸 出模塊直接接入該主(XU，傳輸延時極小，對于影響列車安全的重要信號可以接入該主CXU 的輸入輸出模塊，該主CCU可以對該重要信號作出更快的響應并處理，不需要轉換網關，可 以減小傳輸延時。
圖3是本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第二實施例的結構 圖。本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第二實施例基于本發明所述的 時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第一實施例。
如圖3所示，本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第二實施例 還包括與牽引單元對應的從CXU和與牽引單元對應的從TCN網關；
與第一牽弓I單元對應的從CXU連接于從端車MVB分支35，該從端車MVB分支35與 第一牽引單元的端車的從MVB設備連接；
所述從端車MVB分支35通過與第一牽引單元對應的從TCN網關與WTB連接；該與 第一牽引單元對應的該從CCU包括輸入輸出模塊；
與第二牽弓I單元對應的從CXU連接于從端車MVB分支45，該從端車MVB分支45與 第二牽引單元的端車的從MVB設備連接；
所述從端車MVB分支45通過與第一牽引單元對應的從TCN網關與WTB連接；該從 C⑶包括輸入輸出模塊；
第一牽引單元的端車中的從MVB設備(即連接于從端車MVB分支35的MVB設備) 包括從 MM1、SKS4-6、SKS7、SKS8、SKS9、SKSA/B、HVAC, TCU、BCU、遠程裝置和 MVB 插座；
第二牽引單元的端車中的從MVB設備(即連接于從端車MVB分支45的MVB設備)包括從 MM1、SKS4-6、SKS7、SKS8、SKS9、SKSA/B、HVAC, TCU、BCU、遠程裝置和 MVB 插座；
主麗I和從麗I之間通過以太網線連接(圖中未示)。
在該第二實施例中，每個牽弓丨單元有互為冗余的主CXU和從CCU，若主CXU故障，從 CXU接替工作，對時速250km/h動車組列車網絡控制系統無影響；
并且該從(XU也具有輸入輸出模塊,輸入輸出信號可以通過該輸入輸出模塊直接 接入該從CCU，傳輸延時極小，對于影響列車安全的重要信號可以接入該從CCU的輸入輸出 模塊，該從CCU可以對該重要信號作出更快的響應并處理，不需要轉換網關，有助于提高時 速250km/h動車組列車網絡控制系統的可靠性。
圖4是本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第三實施例的結構 圖。本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第三實施例基于本發明所述的 時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第一實施例或第二實施例。
在本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的第三實施例中，
各牽引單元的主TCN網關之間通過相互冗余的兩WTB連接；
一牽引單元中的車輛的MVB設備通過相互冗余的兩MVB連接。
如圖4所示，第一牽引單元的端車中的主MVB設備分別連接于相互冗余的主端車 MVB分支311和主端車MVB分支312 ；
第一牽引單元的端車中的從MVB設備分別連接于相互冗余的主端車MVB分支351 和主端車MVB分支352 ；
第一牽引單元的帶受電弓的拖車中的MVB設備分別連接于相互冗余的MVB分支 321 和 MVB 分支 322 ；
第一牽引單元的動車中的MVB設備分別連接于相互冗余的MVB分支331和MVB分 支 332 ；
第一牽引單元的拖車中的MVB設備分別連接于相互冗余的MVB分支341和MVB分 支 342 ；
第二牽引單元的端車中的主MVB設備分別連接于相互冗余的主端車MVB分支411 和主端車分支412 ;
第二牽引單元的端車中的從MVB設備分別連接于相互冗余的從端車MVB分支451 和從端車分支452 ；
第二牽引單元的帶受電弓的拖車中的MVB設備分別連接于相互冗余的MVB分支 421 和 MVB 分支 422 ；
第二牽引單元的動車中的MVB設備分別連接于相互冗余的MVB分支431和MVB分 支 432 ；
第二牽引單元的拖車中的MVB設備分別連接于相互冗余的MVB分支441和MVB分 支 442 ；
在該第三實施例中，WTB物理層上采用兩根雙絞線(A線和B線)連接的冗余結構， 一條線為定義為信任線，另一條線定義為監視線。如果信任線(假定為A線)出現故障，TCN 網關上的冗余控制單元將切換B線為信任線，CCU將采用B線的數據，對時速250km/h動車 組列車網絡控制系統無影響；
一牽引單元中的車輛的MVB設備通過相互冗余的兩MVB連接，即便其中一 MVB發生故障，時速250km/h動車組列車網絡控制系統通訊能正常進行。
需要說明的是，在本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統的實施例 中，連接于MVB的MVB設備并不局限于以上所列出的各MVB設備，在實際操作時可以根據情 況更換MVB設備。
本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統可以應用于250km/h (千米 /小時)動車組，但是需說明的是，本發明所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統不 僅可以應用于上述列車組，凡是可以采用WTB+MVB 二級總線的列車組都可適用本發明所述 的時速250km/h動車組列車網絡控制系統。
最后應說明的是以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制； 盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其 依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征 進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技 術方案的范圍。
權利要求
1.一種時速250km/h動車組列車網絡控制系統，包括絞線式列車總線WTB、多功能車輛總線MVB、與牽引單元對應的主中央控制單元(XU、與牽引單元對應的主列車通信網絡TCN 網關、中繼器和車輛的MVB設備；各牽引單元的主TCN網關之間通過WTB連接，一牽引單元中的車輛的MVB設備通過MVB連接，其特征在于，所述MVB包括MVB主鏈和多條MVB分支；各車輛的MVB設備分別連接于各所述MVB分支；主CXU與主端車MVB分支連接，該主端車MVB分支與端車的主MVB設備連接；該主CXU 包括輸入輸出模塊；所述主TCN網關還連接于所述主端車MVB分支；所述多MVB分支分別通過中繼器與所述MVB主鏈連接。
2.根據權利要求1所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統，其特征在于，各牽引單元的主TCN網關之間通過相互冗余的兩WTB連接。
3.根據權利要求2所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統，其特征在于，一牽引單元中的車輛的MVB設備通過相互冗余的兩MVB連接。
4.根據權利要求1至3中任一權利要求所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統，其特征在于，還包括與牽引單元對應的從CCU和與牽引單元對應的從TCN網關；該從CCU與從端車MVB分支連接，該從端車MVB分支與端車的從MVB設備連接；所述從TCN網關分別連接于所述從端車MVB分支和WTB。
5.根據權利要求4所述的時速250km/h動車組列車網絡控制系統，其特征在于，所述從 CXU包括輸入輸出模塊。
全文摘要
本發明提供一種時速250km/h動車組列車網絡控制系統，包括絞線式列車總線WTB、多功能車輛總線MVB、與牽引單元對應的主中央控制單元CCU、與牽引單元對應的主列車通信網絡TCN網關、中繼器和車輛的MVB設備；各牽引單元的主TCN網關之間通過WTB連接，一牽引單元中的車輛的MVB設備通過MVB連接；所述MVB包括MVB主鏈和多MVB分支；各車輛的MVB設備分別連接于各所述MVB分支；主CCU與主端車MVB分支連接，該主端車MVB分支與端車的主MVB設備連接；該主CCU包括輸入輸出模塊；所述主TCN網關還連接于所述主端車MVB分支；所述多MVB分支分別通過中繼器與所述MVB主鏈連接。本發明可以提高時速250km/h動車組列車網絡控制系統的可靠性并減小傳輸延時。
文檔編號B61L27/00GK102991536SQ20121053896
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者孫景輝, 陳偉, 樊永梅, 穆俊斌 申請人:唐山軌道客車有限責任公司