HXD型电力机车网络拓扑结构和冗余控制郑州铁路列车高速列.pptx

主讲人：毕红雪HXD3型电力机车网络拓扑结构和冗余控制郑州铁路职业技术学院列车高速列车网络技术

网络拓扑结构01目录CONTENTS冗余控制02重联控制03

PART01网络拓扑结构

网络拓扑结构HXD3型电力机车网络系统拓扑结构HXD3型电力机车采用星型拓扑结构，TCMS系统为中央节点，主变流器、辅助变流器和显示单元通过RS485总线与中央节点TCMS相连接。同时，采用冗余设计方式，master为主控系统，slave为辅助系统，其中，slave作为冗余系统。车与车之间采用总线式10Mbps实时以太网进行信息传输。TCMS同时完成列车级信息与车辆级信息的转换。

网络拓扑结构HXD3型机车的TCMS列车控制监视系统将实时以太网中的（Ethernet）引入列车控制中解决了TCN网络的上述问题。该网络控制系统以日本成熟的列车通信网络技术为基础,结合TCN网络技术的优点开发研制而成。列车总线采用?10Mbps实时以太网车辆总线则采用基于高级数据链路控制（HDLC)的RS485总线,具有较高的性价比。

网络拓扑结构从控制方式来分，计算机体系结构分为集中式控制和分布式控制。HXD3机机车网络控制系统为分布式计算机体系结构按按功能可划分为3种控制级列车控制级车辆控制级、列车及车辆级功能均由TCMS实现传动控制级,传动控制级功能由?CI?来实现一二三

HXD3机车网络拓扑结构采用的实时以太网是基于?UDP/IP协议开发的半双工通信网络。总线上各个节点信息由令牌控制，按照先后顺序以广播的形式定周期发送，因此避免了冲突的产生。它的传输速率为10Mbps，接口为符合IEEE802.3标准的串行链路，传输介质是屏蔽双绞线。该实时以太网具有传输速率高、实时性强、结构简单、造价低廉、易于维护等特点。

网络控制系统的组成与功能网络拓扑结构HXD3机车网络控制系统包含控制监视系统装置（TCMS）、主变流器（CI1～CI6）、辅变流器（APU1、APU2）、显示单元（DisplayUnitl、DisplayUnit2）。TCMS既是车辆级控制核心，又是列车级的控制节点，在整个机车控制中占有主导地位。TCMS与各控制设备的通信接口性能参数如表4.2所示。记住

信息流向网络拓扑结构TCMS将计算结果、故障信息、有关参数发送至显示单元，从而完成整车的控制、监视和保护功能。信息流向如图4.9所示。TCMS通过各种人机接口接收司机控制命令，通过RS-485接接口送给主变流器、辅变流器完成相应功能通过实时以太网发送给它车的TCMS，并由该TCMS发送至它车的主变流器、辅变流器，使其执行相应操作。各车内的主变流器、辅变流器的状态信息以相反的方向传输至TCMS进行汇总和处理。

网络拓扑结构

网络拓扑结构TCMS功能TCMS既是车辆级控制核心,又是列车级的控制节点,在整个机车控制中占有主导地位列车级控制包含机车重联控制、司机指令运算。TCMS主要完成列车总线管理、车辆级接口管理、列车级控制、车辆级控制、故障保护、故障记忆以及通信协议转换等功能。车辆级控制包含机车逻辑控制、机车牵引?/再生制动特性控制、主变流器控制、辅变流器控制、定速控制、电空互锁制动控制、冗余控制

PART02冗余控制

故障正常冗余控制1.控制信号的切换TCMS的的控制单元(M-CPU)由相同的2重系统(Mas-ter、Slave)构成,可根据不同情况自动完成切换功能,实现资源的优化配置。正常运行时,Master与Slave同时工作,输入信号完全并列地输入到双系统中,软件处理同时动作。Master的输出连接到外部设备,而Slave的输出悬空。当Master出现故障,不能实施功能时,Slave到的输出自动切换到外部设备,继续执行控制功能行,维持机车继续运行。

正常故障冗余控制2.网络传输的切换TCMS的的控制单元(M-CPU)由相同的2重系统(Mas-ter、Slave)构成,可根据不同情况自动完成切换功能,实现资源的优化配置。正常情况下，TCMS的Master和Slave同时接收来自CI的数据帧,而CI只能接收TCMS的Master发出的数据帧。当Master不能发挥功能时，系统相应切换继电器动作，则来自Slave的数据帧会传送至CI网络接口。

冗余控制如图所示TCMS与CI的网络接口为TCMS与CI的网络接口，主控系统和辅控系统切换由切换继电器来完成。

PART03重联控制

重联控制HXD3型机车两端各设有2个重联插座，系统能够实现4台车重联运行。其以太网数据总线接口如图所示。

重联控制重联车组中每台车的TCMS根据重联插座内的硬线连接来识别其它机车的Ⅰ端或Ⅱ端，并默认一个正方向。重联时，系统以一台机车的TCMS正方向为基准当检测出其它机车TCM