CRH3-380动车组技术培训教材-控制系统.ppt

1 CRH380动车组技术培训控制系统 二零一零年十月 2 第一部分 网络控制系统的总体要求 第二部分 网络控制系统的结构与组成 3 第一部分 网络控制系统的总体要求 1 2 16辆编组总体布局 安全 可靠 4 CRH3 380型动车组列车网络控制系统是基于CRH3型动车组网络平台设计的 该系统根据新一代高速动车组的总体技术要求 结合CRH3型动车组在京津线 武广线的试验结果和运用经验 对网络控制系统进行优化 以满足16辆长编组的网络控制需求 动车组的编组形式为8动8拖 分为四个牵引单元 每个单元由4辆车 两动两拖 组成 每个牵引单元都有自己的车辆总线MVB 多功能车辆总线 因此可以组成一个MVB单元 列车的MVB单元通过列车总线WTB 绞接式列车总线 与其它单元相连 1 适应16辆编组总体布局 5 依据总体对列车网络控制系统提出的能力性指标 安全性指标 可靠性指标和可用性指标 CRH3 380型动车组网络控制系统在设计时重点考虑了有以下几点 1 符合IEC61375 1 列车通信网络 标准要求 2 符合UIC556 列车通信网络上的信息传输 标准要求 3 列车级 车辆级总线及重要控制设备或装置采用冗余结构 当上述总线和控制设备或装置单个故障时 动车组能正常运营 提高了系统的可用性 主要有以下冗余 WTB MVB总线冗余 系统能自动选择通讯信号质量好的线路进行通讯 重要网络设备冗余 包括中央控制器 网关冗余 Klip网络I O设备 主要网络设备供电冗余 包括MVB中继器 总线管理器冗余 2 安全可靠 6 4 采用独特的干线型MVB网络结构动车单元内车辆间的MVB通信采用独立的MVB网段作为干线 各车MVB网段通过中继器与之连接 克服了MVB通信距离短 同时将网络通信故障以车为单位隔离 5 TCN网络实时性强 可靠性高 6 采用模块化设计 产品通用性强 易扩展 7 故障诊断功能强大 2 安全可靠 7 第二部分 网络控制系统结构与组成 1 2 3 8 根据CRH3 380编组的变化 速度提升及系统优化的要求 设计了CRH3 380型动车的网络拓扑结构 其拓扑图如下 9 10 连接到列车网络控制系统的设备主要有 中央控制单元 主和从CCU 和附属网关 司机显示屏 司机的MMI 列车保护系统 CTCS 牵引控制单元 TCU 制动箱的制动控制单元 BCU 蓄电池充电机 BC 控制系统 辅助变流器控制单元 ACU 车门控制装置 车门 采暖 通风和空调控制单元 HVAC 旅客信息系统 PIS 的中央系统控制器 STC 列车员显示屏 TA MMI 受电弓 分布式输入 输出设备 包括SIBAS KLIP和MVB CompactI O 11 连接到车辆总线 MVB 的每个MVB设备主要完成下列功能 子系统控制 处理来自中央控制单元 CCU 或其他MVB设备的MVB控制信号 评估由下级传感器和 或子设备 如 主门控制器 提供的信息 通过MVB总线把子系统的工作作状态反馈到中央控制单元 CCU 通过MVB总线把诊断 故障信息传输到列车中央诊断系统 12 CRH3 380型动车组的列车网络控制系统硬件主要包括 中央控制单元CCU 人机界面HMI 输入 输出设备KLIP 紧凑式I O模块 紧凑式Pt100模块 MVB中继器 数据记录仪 MVB WTB连接器及电缆 无限传输设施等 13 中央控制单元CCU主要包括MVB32板卡 各控制板卡及网关板卡等组成 CCU通过收集分布式输入 输出设备和连接到MVB总线上的其他设备信号 进行逻辑判断后发布指令 对动车组实施控制 14 人机界面HMI位于司机室和乘务员室 主要承担的任务有 动车组的人机操作接口 为动车组和牵引单元提供诊断系统 通过发出声音信号 通知司机有关列车控制方面的特殊情况 15 KLIP由带有许多不同模块组成的数字I O 110VDC 分布式输入 输出设备 通过车辆总线 MVB 与CCU进行通讯 可以将被监控设备的状态信息传输给CCU 或执行CCU的指令 16 MVB中继器是连接网络线路的一种装置 主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发 来扩大网络传输的距离 它的作用是放大信号 补偿信号衰减 支持远距离的通信 17 紧凑式I O是具有许多固定的输入和输出通道的集成装置 用于接收司机室内的专门信号 例如 来自按钮 开关 指示器 断路器 编码插头和主控制器 一个MVB CompactI O有2x16二进制输入 1x8二进制输出以及两个数字式位置编码器接口的数字输入 如主控制器 10个通道 信号电压为24VDC 18 紧凑式PT100是具有许多固定的输入和输出通道集成装置 具有对模拟量进行输入输出的功能 主要用于接收来自温度传感器的信号 例如轴温报警 牵引电机轴承温度 齿轮箱大小齿轮温度等信号 通过检测值限定列车运行速度 19 从一个MVB设备到下一个MVB设备通过MVB电缆进行通讯 MVB电缆通过连接器连接到MVB插件板PC 104模块的一个插孔上 SK1和SK2两个连接器的插针在MVB插件板 MVBPC 104 上相互连接 20 动车组的维修信息传输除了在司机室MMI显示和记录 还可以通过无线传输模块 将维修信息发送到地面的维修站 无论列车处于行使还是静止状态 所有的由动车组中心诊断系统自动记录和由列车人员输入的维修事件可提前通过远程数据传输功能传送到地面的固定维修站 21 22 网络控制系统软件所实现的主要功能如下 23 TCU上电 断电控制切除TCU隔离TCU的主断释放接触器TCU产生的分主断运行方向确定牵引力设定值处理牵引指令生成牵引封锁4QS封锁TCU工作状态反馈 CCU TCU 24 紧急制动指令常用全制动指令停放制动指令全列撒砂指令辅助压缩机供风请求报告主压缩机供电状态制动力设定值 自动速度控制 制动系统工作状态反馈 CCU BCU 25 列车速度信号传递给受电弓受电弓的控制 升 降 封锁 主断的控制 分 合 封锁 车顶高压线路分离开关的控制 打开 闭合 封锁 主变压器封锁 CCU 高压系统 26 充电机控制DC负载上电顺序控制DC供电线路监测外部供电ACU控制AC冗余供电控制AC负载管理 上电顺序 断电 AC供电线路监测 CCU ACU BC 27 空调的集控开关客室温度的集中设定应急通风控制隧道压力波保护信号空调负载的供电管理运行模式的控制和保护空调控制单元的通讯管理空调控制单元的故障诊断 CCU 空调系统 28 门系统的集控打开门系统的集控缓解门系统的集控锁闭门系统的状态监控门系统的故障诊断关门时车内外压力调节运行模式车门保护 CCU 门系统 29 外部照明的控制外部照明的状态监视外部照明的故障诊断内部照明的集控开关内部照明的状态监视内部照明的故障诊断 CCU 照明 30 列控系统的状态监视列控系统的故障诊断 CCU CTCS 31 轮缘润滑装置的允许信号轮缘润滑装置的故障诊断撒沙装置的允许信号撒沙装置的故障诊断给水卫生系统的伴热控制给水卫生系统的故障诊断雨刷风笛装置的故障诊断 CCU 辅助运行设备 32 第三部分 网络控制系统优化比较 第三部分 第三部分 网络控制系统优化比较 第三部分 第三部分 网络控制系统优化比较 第三部分 33 对CRH3 380型动车组的网络控制系统优化主要有 网络拓扑结构的优化 网络IO触点根据设计方案进行相应调整 控制逻辑和故障诊断的调整 优化司机台和乘务员室监视器显示界面 34 增加数据记录仪 CRH3 380在EC01 EC16车增加数据记录仪 用于记录重要事件和故障记录信息 35 人机接口数量调整 CRH3型车设5个MMI 2端司机室各设2个MMI 乘务员室设1个MMI CRH3 380型车设8个MMI 1 8 9 16车各设2个互为冗余的MMI 36 主要网络设备数量对比表 主要网络设备的调整 37 主要网络设备数量对比表 续 38 新一代高速动车组采用16辆编组的新平面布置 其中PIS 空调 内部照明 外门 自动车钩 卫生间 给水 火灾报警 厨房 制动 CTCS VIP座椅等子系统的IO变量分布与CRH3型车相比都有一定程度的变化 如新一代高速动车组PIS系统在TC07车设置手机中继器后 网络增加监视手机中继器空开的DI变量 39 40 41 42 43 PIS旅客信息系统通讯协议基于16辆编组设计 CRH3原型车基于8辆编组 通讯协议中取消UIC车厢号变量 影视系统部件增加引起监视变量增加 通讯协议增加头车信号变量 44 空调系统增加压缩机启动管理信号 增加手动选择开关监视触点 诊断信息按部件变化做相应调整 45 新增数据记录仪对重要系统的状态监视 记录重要系统发生的主要事件 记录重要系统发生的主要故障 制动系统电制动力变量定义随电制动功率的变化而改变 46 针对CRH3型车的运用经验 并结合新一代高速动车组采用16辆固定编组的情况 对司机室显示器显示界面中的基本页面 轴温显示界面 编组显示界面 车门 列车自动保护系统 停放制动等页面进行了一系列优化 47 根据行车需要 由网压 网流 受电弓 主断 牵引电制动力 牵引变流器 辅助变流器 充电机状态集成主界面 48 为更直观更快速的判断目标轴温 按车辆轴端位置显示轴温 49 根据新一代高速动车组编组情况显示16编组的各车厢号信息 50 其他如停放制动 门 列车控制系统等按照需要做微小调整 51 牵引力和电制动力值定义变化 牵引力和电制动力的范围增大 力对照表需要重新调整 主变压器冷却风扇控制变化 主变压器的冷却风扇由2个增加为3个 控制方式与原CRH3相同 网络仅增加相应的控制信号和反馈信号 52 牵引系统主要部件温度检测变量 温度保护限值的设置与CRH3 350一致 53 通过网络信号能够监视过分相的动态过程 确保安全过分相 54 采用主动控制的受电弓后 对网络系统的变更如下 1 每个MVB网段增加1个用于受电弓控制的MVB网络设备 2 该网络设备配置1个大小为16字节的源端口 发送受电弓升降状态 接触压力 故障状态等 3 该网络设备配置若干个接收其它受电弓状态的宿端口 接收配置状态 速度信息等 4 对网关进行配置 便于几个受电弓信息的WTB路由 5 对CCU的MVB的网络扫描表进行修改 增加过程数据的轮询端口 55 250km h 轴温预报警 大于120度 215km h 车轮轴温温度传感器故障 215km h 转向架横向加速度传感器报警或故障 200km h 齿轮箱温度传感器预报警 200km h 牵引电机轴承温度传感器预报警 200km h 隔离转向架安全回路旁路开关 200km h DNRA速度传感器故障 140km h 齿轮箱温度传感器报警 140km h 牵引电机轴承温度传感器报警 40km h 轴温报警 大于140度 40km h 检测到不旋转轴 最高限制速度 故障限速条件 56 220km h 50 00 240km h 56 25 260km h 62 50 280km h 68 75 300km h 75 00 320km h 81 25 340km h 87 50 360km h 93 75 CRH3 380最高限制速度 制动有效率 制动有效率丢失情况下限速表如下 57 58 59 谢谢