列车网络控制技术

1．归纳FF，CAN,MVB三种现场总线的数据链路层要点。

MVB链路层数据

有效的帧格式见图1

1)主帧格式:以主起动定界符开始,接着是16位报文数据,然后是8位校验序列。

4位F_code码限制下面的12位并指示从帧大小,如图2所示。

2)从帧格式:以从起动定界符开始,接着是16,32,64,128或256位帧数据,8位校验序列

在64位数据的每个字后或在16,32位数据后。帧文每64位后就有一个校验序列,如图3所示。

3）报文时序:主帧和响应它的从帧称为一个报文。

4）报文类型:过程数据、信息数据和监管数据报文。

MVB/WTB消息链路层实现消息数据通信；对于监视数据，应用层调用MVB/WTB监

视数据接口函数实现消息数据通信

2．针对控制网络传送数据，一般分为三种数据类型，试解释哪三种类型，通常采用何种传输方式。

3．根据HDLC协议，设计一个带有信号帧、监控帧和无编号帧的一次数据交换传输帧格式及内容。

（1）信息帧（I）：用于传输用户数据，控制字段的第0位规定为‘0’；

Ns（发送帧序号）：说明本帧对应的帧序号（采用模8计数），发送端可以不必等待确认，而连续地发送若干帧（不超过8帧），每发一帧，Ns模8计数一次；

Nr（待收帧序号）：说明希望接收对方帧的序号（采用模8计数），Nr隐含指示该序号之前的所有帧已被正确接收；

P/F（查询/终止指示符）：对于不同的传输模式，该位具有不同的含义。当采用ARM和ABM传输模式时，P=1要求对方立即予以响应，并在响应中置F=1。无论使用何种传输模式，P/F总是一一对应的，在接到F=1的帧之前，不允许再发P=1的帧。

（2）监控帧（S）：用于表示接收状态，其控制字段的第0、1位规定为“10”；第2、3位表示了四种类型的监控帧。

Type=00,接收准备就绪(RR)，发送该RR监控帧的一方准备接收编号为Nr的帧；

Type=10,未准备就绪(RNR)，发送该RNR监控帧的一方说明已经收妥Nr以前的所有帧，但希望对方暂缓发送Nr帧；

Type=01,拒绝接收(REJ)，发送该REJ监控帧的一方说明已经收妥Nr以前的所有帧，但编号为Nr的帧有差错，希望对方重发编号为Nr及其以后的所有帧；

Type=11,选择接收(SREJ)，该帧的含义类似REJ监控帧，但希望对方仅仅重发第Nr 帧。

（3）无编号帧(U)：用于命令的传输（建立/拆除链路）等；

控制字段的第0、1位规定为“11”，第2－3位（M1）和第5－7位（M2）表示U帧的类型。例如：

M(M1M2)=11100(SABM)，某一复合站置本次链路为异步平衡模式；M(M1M2)=00010(DISC)，主站请求释放(拆除)本次链路；

M(M1M2)=00110(UA)，次站对主站命令的确认，类似BSC中的ACK；M(M1M2)=10001(CMDR)，次站对主站命令的否认，类似BSC中的NAK；

1)信息帧I：N(S)、N(R)表示发送帧序号与接收帧序号。表示该站下一接收帧的序号，

捎带确认的作用，已知该站已正确接收序号为[N(R)-1]帧及以前各帧。

2)监控帧S：无I字段，只有48位长，S位表示帧内容：

S=00：接收准备好，准备接收下一帧。=10：接收未准备好，暂停接收下一帧。=01：拒绝；否认N(R)发的所有帧，要求重发。=11：选择拒绝，只否认N(R)发的帧。重发该

帧。协调通信双方状态。

3)无编号帧U：5位M位表示无编号帧内容，目前已定义15种，如：正常响应模式帧SNRM；异步响应模式帧SARM；异步平衡模式帧SABM；断开连接帧DISC；UP/UA （无编号探询/响应）等。

4．解释MVB帧数据中功能码F为9、12、13、14主帧的功能及作用。

主帧格式:以主起动定界符开始,接着是16位报文数据,然后是8位校验序列。4位

F_code码限制下面的12位并指示从帧大小（连续出现5个1就要插入0）

5．简要描述MVB中过程数据传输过程。

1过程数据：定时广播的带源地址的数据，定时间隔小于1ms；2,消息数据：有请求是应答，带有目的地址的点对点或广播数据。3管理数据：用于事件判决，主设备转换，设备状态发送的数据。

6．简要归纳列车网络控制系统功能及内容。

7．简要归纳国内动车组CRH1、CRH2、CRH5型列车网络控制特点。

●CRH1动车组网络控制系统划分成3个MVB通信总线段，每个MVB总线段分

别通过网关（GW）连接到WTB总线进行各MVB总线段间的通信。当某个Mc车的司机室启动后，其上的网关为主控制器，其它网关为从控制器，主从关系的配置由网络自动完成。

在区段内部，TCCCU用来控制和监视的所有模块，AXSCCU用于远程无线通信接口及售后服务以太网。各MVB区段并不是完全独立的，通过列车内部贯穿整车的冗余MVB总线在列车两端的Mc车之间互为冗余，排除了单一故障影响系统功能的可能性，如图1虚线部分所示。另外，该网络控制系统中还设有独立的用于牵引控制的MVB总线，主要实现网侧变流器（LCM）、电机侧变流器（MCM）和辅助变流器（ACM）单元的信息传输功能。

●CRH2动车组列车信息控制网络主要由2台列车信息中央装置（头车各一台）、8

台列车信息终端装置（每车各一台）、列车监控显示器、显示控制装置、IC卡读写装置及服务乘客的信息显示器等组成[2]。中央装置具有列车信息管理和向列车信息终端装置传输数据的功能；终端装置实现各车厢中车载设备的信息传输。

CRH2的网络控制系统采用列车和车辆两级网络结构。列车级网络连接各中央装置和终端装置，主要有两种类型：一是以光纤为传输介质的列车信息传输总线，采用ARCNET双重环网结构。光节点之间传输控制采用令牌传递方式，中央装置可以同时向2个方向发送信息，如果在环路的一个方向没有检测到应答时，就向环路的另一个方向发送信息，能够避开故障部位。二是以双绞线为传输介质的自我诊断传输网，主要采用HDLC作为通信协议。当环形网络发生故障时可以传输控制指令，对各设备进行控制，自我诊断信息通过段站总线结构进行单向传输，采用固定长度的循环传输方式。车辆级网络则用于车厢内各设备间的信息传输，主要传输介质为光纤线和电流环传输线。

●CRH5动车组分为两个对称的网络单元。网关被用于动力单元之间的信息传输并实现

节点的协议转换。每个动力单元建立车辆总线，又称MVB总线。根据设备的数量或线路的长度，可利用“中继器”来增加MVB总线的长度。每个单元根据设备的功能设置了MVB-A、MVB-B和MVB-C三类MVB总线，分别用于传输一般的输入输出信号、用于传输牵引、制动等控制信号和用于传输旅客服务信息。此外还采用了CAN总线用于车辆级的充电器、轴温检测单元和厕所单元间的信息传输。

通过2个冗余设计的微处理器单元MPU对每条总线进行控制，MC1车和MC2车配置MPU_LT和MPU_LC各两个，其中的2个（MPU-LT）控制牵引和信号总线上的所有设备，而另外2个（MPU-LC）则控制旅客服务线和CAN总线上的所有设备。WTB和MVB 总线都是采用双通道冗余设计，GW网关、MPU微处理器单元、中继器和重要设备的RIOM 均采用完全冗余设计。冗余设备采用热备方式，无需手动切换。当某个设备发生功能性故障时不会影响该总线上其他设备的正常通信和工作，但如果传输介质故障的影响范围较大，比如牵引线MVBB有断点且断点发生在2车，那么该故障的影响范围可能会是2车所在的牵引单元中所有牵引线MVB-B上的设备。

8．（编号为单号的同学）总结本课程学习的收获。（相关技术的体会、课程学习的感受、某技术专题的探讨。不少于800字）（编号为双号的同学）阅读一篇有关控制网络通信的文

章，总结文章主要内容、技术要点。MVB链路层软件实现过程数据、消息数据和监视数据的链路层通信功能。其中MVB过程数据为周期性源寻址数据，在总线活动基本周期的周期相中发送。由MVB总线主按主帧表的配置周期性发送过程数据主帧(共有F-code0～F-code4的5种过程数据主帧)，在MVB总线上配置为相应的含有该过程数据源端口的设备以从帧响应，从而实现MVB过程数据的通信。MVB消息数据为非周期性数据，在总线活动基本周期的偶发相中发送。由MVB链路调用链路层消息发送请求函数，进行事件声明，并参加事件仲裁。如果总线管理器仲裁出本站，并点名要本站发送时，MVBC控制器将消息源端口中的消息发送出去。MVB监视数据主要实现设备状态查询、事件仲裁和总

线主权转移