城市轨道交通列车网络控制技术

第1章绪论 1

1.1 网络化控制系统 1

1.1.1 控制系统的发展历程 1

1.1.2 网络化控制系统的结构 5

1.1.3 网络化控制系统的特点 6

1.2 列车网络控制系统概述 6

1.2.1 列车网络控制系统的结构和功能 6

1.2.2 列车网络控制技术的发展 7

1.2.3 我国列车网络控制技术的应用 9

1.3 列车网络通信 (TCN) 9

1.3.1 TCN总体结构 9

1.3.2 WTB的主要特点 10

1.3.4 MVB的主要特点 10

第2章网络通信与计算机控制基础 12

2.1 网络通信基础 12

2.1.1 网络通信概述 12

2.1.2 数据编码与传输方式 14

2.1.3 线路工作方式与信号传输方式 18

2.1.4 差错控制技术 21

2.1.5 数据交换和多路复用技术 25

2.2 计算机网络拓扑结构 31

2.2.1 环形拓扑 31

2.2.2 星形拓扑 32

2.2.3 总线型拓扑 33

2.2.4 树形拓扑 33

2.3 网络传输硬件设备 34

2.3.1 双绞线 34

2.3.2 同轴电缆 34

2.3.3 光缆 35

2.3.4 无线通信 36

2.4 介质访问控制方式与网络互联参考模型 37

2.4.1 介质访问控制方式 37

2.4.2 网络互连参考模型 38

2.5 计算机控制系统 50

2.5.1 计算机控制系统概述 50

2.5.2 计算机控制系统的形式和组成 51

2.5.3 典型的计算机网络控制系统 55

第3章列车通信网络类型 60

3.1列车通信网络概述 60

3.1.1 列车通信网络概念 60

3.1.2 列车通信网络的特点 61

3.2列车通信网络TCN 61

3.2.1 列车通信网络(TCN)概述 61

3.2.2 多功能车辆总线(MVB) 63

3.2.3 绞线式列车总线(WTB) 66

3.2.4 TCN通信网络在地铁控制系统中的应用 72

3.3 LonWorks网络 76

3.3.1 LonWorks网络概述 76

3.3.2神经元芯片 76

3.3.3 LonTalk通信协议 77

3.3.4 LonWorks控制系统及其现场控制节点79

3.3.5 LonWorks产品 80

3.3.6 LonWorks技术在地铁控制系统中的应用81

3.4 ARCNET网络 84

3.4.1令牌环（taken-ring） 84

3.4.2令牌总线（token-passingbus） 86

3.4.3 ARCNET令牌总线 89

3.4.4 ARCNET网络在地铁控制系统中的应用 91

3.5 WorldFIP现场总线 92

3.5.1 WorldFIP 现场总线的特点和功能 93

3.5.2 WorldFIP总线的体系结构 93

3.5.3 WorldFIP的数据类型 95

3.5.4 WorldFIP的介质访问 96

3.5.3 WorldRIP总线技术列车控制网络应用98

3.6 CAN总线 99

3.6.1 概述 99

3.6.2 CAN2.0总线规范 100

3.6.3 CAN应用层协议 113

3.6.4 CAN组网 114

3.6.5 CAN总线技术应用实例 116

3.7 工业以太网 117

3.7.1 工业以太网概述 117

3.7.2 工业以太网特色技术 118

3.7.3 主要的工业以太网标准 119

3.7.4PROFINET 120

3.7.5 工业以太网技术在地铁系统应用 125

第4章列车网络控制系统 129

4.1 列车网络控制系统概述 129

4.1.1 列车网络控制系统的任务 129

4.1.2 列车网络控制系统的功能 129

4.2 列车微机控制系统 130

4.2.1 SIBAS系统 130

4.2.2 MITRAC系统 130

4.2.3 AGATE系统 132

4.2.4 TIS信息系统 135

4.2.5 DETECS系统 137

4.3 列车网络控制管理系统（TCMS） 139

4.3.1 网络控制系统的基本功能 139

4.3.2 网络控制系统的拓扑结构 141

4.3.3 网络控制与诊断 143

4.3.4 网络控制系统主要部件 144

4.3.5 设备运行管理 147

4.3.6 TCMS的冗余性及故障对策 151

4.4 列车通信控制系统（TCC） 152

4.4.1 列车通信控制系统结构 152

4.4.2 列车通信控制系统功能及原理 157

4.4.3 列车通信控制系统部件 158

4.4.4 列车通信控制系统与其他系统的接口关系164

第5章列车运行控制系统 167

5.1 列车运行控制系统概述 167

5.1.1 列车运行控制系统的功能 167

5.1.2 列车运行控制系统的分类 168

5.1.3 国内外列车运行控制系统的发展 171

5.2 列车自动运行控制系统 173

5.2.1城轨列车自动控制系统ATC 173

5.2.2 城轨列车自动保护系统ATP 178

5.2.3 城轨列车自动驾驶系统ATO 182

5.2.4 城轨列车自动监控系统ATS 185

5.3 基于通信的列车控制系统CBTC 190

5.3.1 CBTC系统概述 190

5.3.2 CBTC系统的分类 191

5.3.3 CBTC系统的结构和组成 193

5.3.4 CBTC系统的功能 196

第6章网络化列车故障诊断系统 198

6.1 检测与诊断技术 198

6.1.1 常用检测和诊断方法 198

6.1.2 多传感器融合故障诊断方法 199

6.1.3 列车故障诊断现状 200

6.2 地铁车辆故障诊断及其信息管理系统 202

6.2.1 系统总体结构 202

6.2.2 故障诊断及显示 204

6.2.3 故障等级 205

6.2.4 诊断数据地面分析软件 206

6.3 基于CAN的磁浮车载网络监控与诊断系统 206

6.3.1 车载监控与诊断系统的总体设计 207

6.3.2 列车通信网络方案 208

6.3.3 地面监控与诊断系统总体设计 211

6.4 基于TCN的铁路列车故障诊断系统211

6.4.1 电力机车故障诊断系统 213

6.4.2 内燃机车故障诊断系统 215

6.4.3 旅客列车故障诊断系统 216