列车网络控制技术原理与应用复习资料

1.网络控制系统和传统的控制系统有什么不同

传统控制系统采用一对一的设备连线，按控制回路的信号传递进行连线。网络化控制系统则借助网络在传感器、控制器、执行器各单元之间传递信息，通过网络连接形成控制系统。

2.列车网络控制有什么功能和特点

（1）实现牵引控制，即牵引特性曲线的实现和牵引功能的优化。（2）实现列车牵引的黏着控制，使列车在各种运用条件下都能保持轮轨间的牵引力，并尽可能的是机车运用在轮轨间的牵引力实现最大化。（3）实现列车运用过程中各种可能需要的功能关联和电路连接，机逻辑控制功能。（4）实现列车运行过程中的故障信息处理。即进行故障信息的采集、处理、传输、显示和记录，并为列车乘务员提供故障的现场处理和排除的信息提示。（5）提供列车运行的状态信息。 3.列车控制系统功能：（1）牵引、制动控制;（2）速度调节；（3）故障检测与记录；（4）保护。

4.目前城轨车辆和动车组大都采用动力分散的编组方式，其电器设备分散布置在多个车辆上，如何使各设备的动作与控制指令协调一致?列车用计算机控制通信网络。

5.列车通信网络的定义：列车通信网络是一个安装在列车上的计算机局域网络系统，负责对整列车各部分信息的采集与传递，对整列车进行控制、监测、故障诊断以及为旅客提供信息服务。 6.列车通信网络的特点：（1）工作环境恶劣，可靠性要求高；（2）实时性要求高（时间的准确性、传递的快速性）；（3）网络节点的自动配置（列车总线）。 第二章

1. 什么是信号，形式有哪些：

信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式，分为模拟信号和数字信号

2.什么是数据，模拟数据与数字数据的区别

数据是传递信息的实体，通信的目的是为了传递信息，传送之前必须先将信息用数据表示出来。用于描述连续变化量的数据称为模拟数据，用于描述不连续变化量的（离散值）称为数字数据。

3. 简述模拟通信系统和数字通信系统的组成,举例说明 模拟通信系统：通常由信源、调制器、信道、解调器、信宿以及噪声源组成。普通的电话、广播、电视等都属于模拟通信系统。

数字通信系统：由信源、信源编码器、信道编码器、调制器、信道、解调器、信道译码器、信源译码器、信宿、噪声源以及发送端和接收端时钟同步组成。计算机通信、数字电话以及数字电视都属于数字通信系统 4.什么是数据通信速率，包括哪两种

数据通信系统的有效性可用数据传输速率来衡量，数据传输速率越高，系统的有效性越好，码元速率和信息速率两个角度来定义数据传输的速率。

5.计算机网络：是利用通信线路和通信设备，把分布在不同地理位置、具有独立功能的多台计算机系统、终端及其附属设备互相连接，以功能完善的网络软件实现资源共享和网络通信的计算机系统的集合，它是计算机技术和通信技术相结合的产物。（由计算机系统、数据通信系统、网络软件及网络协议三部分组成） 6.具有独立功能的计算机系统：指装有操作系统的完整的计算机系统。 7.通信线路（介质）：有线（双绞线、同轴电缆、光纤等）、无线（无线电波、微波、红外线）

8.计算机网络的分类：按距离分类：局域网、城域网、广域网；按传输技术分类：广播式网络、点到点网络；按网络的使用范围分类：公用网、专用网。

9.计算机网络的拓扑结构：星型拓扑、总线型拓扑、树形拓扑、环形拓扑、网状拓扑、混合型拓扑

10.介质访问控制方式：CSMA/CD、令牌访问控制方式（令牌环方式、令牌传递总线方式）

11.通信系统的性能指标：有效性（指信息传输速度的快慢）、可靠性（指接收信息的可靠程度，及信息传输“质量”的好坏）

对于模拟通信系统来说，系统的有效性和可靠性可用信道带宽和输出信噪比来衡量；对于数字通信系统来说，系统的有效性和可靠性可用数据传输速率和误码率来衡量。

12.数字数据的调制：幅移键控法、频移键控法、相移键控法

13.模拟数据的编码：脉冲编码调制技术（步骤：脉冲、编码、调制）

14.数据的传输又称通信方式，通常有三种分类方法： 数据代码传输的顺序分为：串行传输（发送端的并/串变换和接收端再通过串/并变换，数据是一位一位传送，适用于远距离或数据量少的通信）、并行传输（数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输，一次传送多位数据，适用于近距离大数据通信）

按数据传输的同步方式分为：同步传输（以固定的时钟节拍来发送数据信号）、异步传输（每个字符都独立传输）

按数据传输的流向和时间关系分为：单工、半双工、全双工传输

15.通信网络中节点的连接方式：点对点的连接、多点连接

16.数据传输的基本形式：基带传输、频带传输、宽带传输

17.三种数据交换方式：

电路交换、报文交换、分组交换常用的数据交换方式

是电路交换和储存交换。 18.三种交换方式的比较： 连接策略 优点 缺点 由于网络线路是专用电路快速。适用于不允的，所以其他路由不交换 许传输延迟的情况 能使用。和电话通话一样，通信双方必须同时参与 通常报文需要用更长的时间，才能到达目路由是非专用的，的地。由于中间节点报文完成一个报文传输必须存储报文，所以交换 后，可以立刻被重报文过长，也会产生新使用。接收方无问题。报文尾部仍沿须立即接受报文 用原先设定的路由，而不管网络状况是否已经改变 当发生阻塞时，分由于每个分组被单独组交换网络的数据传送，费用将相应增分组报方式会为报文的加。必须为每个分组交换 不同分组选择不同选择路由。在数据报的路由，因此能更方式中，分组可能不好地利用网络 按次序到达 19.信道复用的目的是让不同的计算机连接到相同的信道上，共享信道资源。

四种信道复用方式：频分多路复用FDM、时分多路复用TDM、波分多路复用WDM、码分多址复用。 20.传输介质：双绞线、同轴电缆、光导纤维、无线电传输

21.通信信道中的噪声分为热噪声和冲击噪声。

22.协议：为了在网络节点间正确传输、交换网络数据信息而设立的规则、约定与标准称为网络协议（三要素：语义、语法、交换规则）

23.ISO/OSI参考模型主要包括三个内容：分层及每层功能，服务与层间接口，协议 24.OSI各层的主要功能： 层次 功能（高到低） 应用层 为应用进程提供网络应用的接口服务，如电子邮件服务、文件传输服务等 表示层 数据的公共表示、数据的加密和解密 会话层 会话管理、会话方式、数据交换和异常报告、错误的恢复 传输层 向上层提供可靠、透明的传输服务 网络层 通信子网中的路由选择、拥塞控制、计费信息管理等 数据链数层 成帧、流量控制、差错控制 物理层 为数据比特流的传输提供机械特性、电气特性、规程特性和功能特性 25.TCP/IP参考模型的层次：网络接口层、网际层、传输层、应用层

26.计算机通信为什么要进行差错处理？常用的差错处理方法有哪几种？

答：1）计算机通信进行传输差错处理的目的是:保证信息传输的正确性。保证传输质量降低误码率。 2）常用的差错处理方法有：（1）反馈重发法;(2)前向纠错法（3）混合纠错法。

27.常见的网络物理拓扑结构：

总线型拓扑结构、环形拓扑结构、星型拓扑结构 28.计算机网络采用层次结构模型的好处

对网络进行层次划分就是将计算机网络这个庞大的、复杂的问题划分成若干较小的、简单的问题。通常把一组相近的功能放在一起，形成网络的一个结构层次。

29.什么是同步方式

在网络通信过程中,通信双方交换数据时需要高度的协同工作。为了正确的解释信号的频带。接收方必须确切地知道信号应当何时接收和何时结束，因此定时是至关重要的。在数据通信 中，定时的因素称为同步。 第三章

1.微机控制系统有哪些类型，各有什么特点

2.I/O通道：指在计算机和工业对象(过程)之间所设置的信息传递和转换的连接装置。 I/O通道的分类：

检测通道（输入通道）：①模拟量输入通道（AI）②数字量输入通道（DI） 控制通道（输出通道）：①模拟量输出通道（AO）②数字量输出通道（DO）

3.AI工作过程：即指A→D,包括采样和量化两个过程。

4.AO功能：D→A，把计算机输出的控制量转化为模拟量，并输出到控制回路中，完成对执行机构的控制。主要由DAC完成。（基本结构：由DAC和输出保持器组成）

5.DI任务：把被控对象的开关量、脉冲量或编码数字信号送入计算机。

6.DO任务：将计算机输出的数字控制信号按执行器（或控制回路）的要求进行输出。

7.为什么要设置接口电路?（1）CPU与外设两者的信号线不兼容，在信号线功能定义、逻辑定义和时序关系上都不一致；（2）两者的工作速度不兼容，CPU速度高，外设速度低；（3）若不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，就会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低CPU的效率；（4）若外部设备直接由CPU控制，也会使外设的硬件结构依赖于CPU，对外设本身的发展不利。

8.接口电路中的信息：数据信息（数字量、模拟量、开关量）、状态信息、控制信息

9.接口的基本功能：数据缓冲功能、端口选择功能、信号转换功能、接受和执行CPU命令的功能、可编程功能、中断管理功能、返回外设状态的功能、数据宽度与数据格式转换的功能

10.接口基本结构：端口、地址译码电路、数据缓冲器与锁存器

11.接口电路：无条件传送方式的接口电路、查询传送方式输入接口电路、中断方式输入接口电路

12.微机控制系统：用计算机(通常称为工业控制计算机)来实现工业过程自动控制的系统。（自动控制：在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。）

13.微机控制系统的工作原理：实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出

14.控制方式：在线方式或联机方式、离线方式或脱机方式

15.微机控制系统的组成：硬件系统：工业控制机硬件：硬件是指计算机本身及外围设备。 软件系统

计算机硬件：过程输入接口、过程输出接口、人机接口、计算机主机、存储器

软件（软件是指能完成各种功能的计算机程序的总和）：

系统软件：是专门用来使用和管理计算机的程序，包括操作系统、监控管理程序、语言处理程序和故障诊断程序等；应用软件：应用软件是用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序

16.计算机控制系统类型：计算机监督控制系统、分级控制系统、直接数字控制系统、集散型控制系统、数据采集系统、现场总线控制系统

17.机车微机控制系统主要功能：牵引控制、电制动控制、防空转/防滑控制、自动过分相、保护功能

18.身边有哪些微机控制系统，由哪些部分构成，如何实现控制作用。 组成：（1）硬件部分：被控对象，过程通道，微型计算机，人机联系设备等组成；（2）软件部分：支持软件包括程序设计语言，编译程序，服务。诊断程序 控制作用；

19. 微机控制系统有哪些类型，各有什么特点？ 操作指导控制系统：优点：结构简单，控制灵活和安全；缺点：要人工操作，速度受到限制，不适合用于快速过程的控制和多个对象的控制。

直接数字控制系统：不仅能取代模拟调节器，实现多回路的PID（比例，积分，微分）调节，而且只通过改变程序就能有效地实现复杂的控制，如前馈控制，非线性控制，自适应控制，最优控制等。

监督计算控制系统：由计算机按照描述生产过程的数学模型及其他方法，计算出最佳给定值送给模拟调节器或DDC计算机最后又模拟调节器或者DDC计算机控制生产过程，从而实现生产过程始终处于最佳工作状态，（目标如：最低消耗，最低成本，最高产量等）；给定值是预先设定的，不能根据生产过程工艺信息的变化对给定值进行及时修正，所以不能是生产过程处于最优工作状态；

集散控制系统：分布式控制系统（DCS)又称分散式控制系统或集散控制系统，其基本思想是集中管理，分散控制。分散了控制，也就分散了危险，因此系统的可靠性大大提高。集散系统的体系结构特点是层次化，把不同层次的多种监测控制和计划管理功能有机地、层次分明地组织起来，使系统的性能大为提高。分布式系统适用于复杂的控制过程，在我国许多大型石油化工企业就是依赖各种形式的集散控制系统保证了它们的生产优质、高产、连续不断地进行的。 四个层次，每层的功能：直接控制级，过程优化级，生产管理级

现场总线控制系统：现场总线控制系统的核心是现场总线，现场总线的节点是现场设备或现场仪表。

20.微机控制系统中为什莫要设置输入/输出通道和接口电路？

为了实现对生产过程的监督，需要将在生产现场测量的过程参数以数字量的形式传送给计算机，计算机经过计算和处理后，将结果以数字量的形式输出，并转化为适合生产过程的控制量。因此在计算机和生产过程之间必须设置信息传递和变换的连接通道，即io通道。Io作用1.对输入/输出数据进行缓冲隔离和锁存2.对信号的形式和数据的格式进行交换与匹配3.提供信息相互交换的应答联络信号4.根据寻址信息选择相应的外设。

21.io有哪些部分组成，各部分的作用。

输入：1.一般结构：由信号处理，多路开关，采样保持器，A/D转换器等环节构成

2.信号调整----I/V变换3.信号调整-----信号标度转换 4.多路模拟信号输入5.采样与保持6.A/D转换器 输出：1.一般结构2.D/A转换器

22.微机控制系统中数据传送的控制方式由哪些?

1．程序控制传送方式（1）无条件传送方式（2）查询传送方式

2.DMA传送方式 第四章

1.现场总线的概念：是应用在生产现场、连接智能现场设备和自动化测量控制系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。

2.现场总线的特点：全数字通信、开放式系统、互可操作性、分散控制、对环境的高度适应、一对多的总线型结构

3.现场总线的特殊功能：经济、安全、可靠地传输信

息；正确使用所传信息；及时处理所传信息。 4.现场总线的网络结构：线状（总线、菊花链型）、星型、树型（以线状结构为多，节点间的通信路径是比较固定的）

5.计算机通信的基本功能：可靠地传递信息。（计算机通信系统的结构是网络状的，节点间的通信路径是不固定的）

6.TCN（列车通信网络）功能：列车牵引及车辆控制（如车门、车灯等的远程控制）；远程诊断及维护；旅客信息及舒适性。

7.TCN三层结构：列车级控制、车厢级控制、设备级控制

8.连接各车辆的绞线式列车总线（WireTrainBus,WTB）；连接一节车辆内或车辆组各设备的多功能车辆总线（MultifunctionVehicleBus,MVB) 9.MVB传输三种类型的数据：

（1）过程数据：源寻址数据的周期性广播,最快的周期为1ms；

（2）消息数据：根据需要,目标寻址的单播或广播； （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。 10.MVB有两种帧：

（1）主控帧：总线的某个总线管理器发送的帧；

（2）从属帧：由总线从设备发送，回应某个主控帧。 11.MVB介质访问控制采用主从方式。WTB介质为双绞屏蔽线。

12.WTB的MAC（介质访问控制）：在正常运行时，总线主循环工作，它把总线活动分成基本周期，每个基本周期由周期相和偶发相组成。

12.WTB列车初运行：当列车的组成改变时，特别是每次车辆连挂或解挂时，总线主要重新组态总线，这个过程叫做列车初运行。

13.LonWorks网络结构：拓扑结构

14.LonWorks节点基本组成：基于Neuron芯片的节点：I/O设备、Neuron芯片、收发器；基于主机（单片机、PC机）的节点：I/O设备、主处理器、Neuron芯片、收发器

15.Neuron芯片包括3个8位CPU

16.LonTalk协议遵循ISO定义(OSI)模型，并提供了OSI所定义的全部7层服务。

17.LonTalk寻址体系分级：域、子网、节点

18.令牌总线原理：令牌总线的物理连接一般采用总线拓扑；采用令牌标记的介质访问控制方式。

19.ARCNET定义了ISO/OSI七层参考模型当中的数据链路层和物理层，在数据链路层，采用令牌传递(TokenPassing)实现介质访问。 20.ARCNET：、

1、TCN采用网络拓扑结构有什么特点

列车通信网络TCN的基本结构是两条总线组成的三层结构，两条总线指列车总线WTB和多功能车辆总线MVB，三层结构是列车级控制、车厢级控制、设备级控制。每一列车在运行中必须有一个且只能有一个控制总线上的节点，称为控制节点。正常情况下以启动的司机室的主节点为控制节点，称为主控节点。 2、TCN网络必要的硬件设备有哪些

0类设备不参与通信，1类设备连接简单的传感器或执行机构，他们的工作完全由其总线控制器支配，不参与通信，2类设备是配有应用处理器的智能输入和输出设备，可组态，有预处理信息的功能，但是程序是固定的，参与通信。3类设备是完整的站，含有大量的端口，典型的是256个，4类设备有与2，3类设备相同的结构，但能提供更多的服务。

工作原理：MVB报文由一个主帧及其相应的从帧形成一个报文。

3、WTB采用哪种介质访问控制方式，试述其原理 WTB介质为规定型号的双绞屏蔽线，总线主节点负责介质访问，所有工作的节点只有当总线主对其轮询时才响应

4、WTB列车初运行是什么意思

当列车组成改变时，特别是每次车辆连挂或解连时，总线主要重新组态总线，这个过程称为初运行。 组态过程。在初运行时，所有节点接收到-个唯的标识它们在列车中的位置地址，节点还必须能确定列车的定向，以便区分左右，例如，门控制。在初运行结束时，所有节点都知道新的构形，并且总线进人常规操作。 5、请问有哪些办法可以保证TCN网络的可靠性

（1）WTB的介质备份。WTB支持介质备份方案，即电缆备份，而节点不冗余。（2）总线主冗余。多总线主冗余结构可保证在一个单一设备故障时不会妨碍其他设备工作。

6、LonWorks有哪些技术特点

（1）开放性和互操作性（2）通信介质。可采用包括双绞线、电力线、无线、红外线、光缆在内的多种介质进行通信，并且多种介质可以在同一网络中混合使用（3）网络结构，能够使用所有现有的网络结构（4）系统结构灵活（5）分布式无主站控制 7、lonworks常见的网络拓扑结构 核心：网络协议（lontalk协议）。网络传输媒体，网络设备，执行机构和管理软件 8、lonworks网络有哪些硬件

节点：Neuron芯片、收发器、I/O驱动器，电源。通信介质：双绞线、无线、红外、光纤、同轴电缆 9、lontalk协议有哪些特点

(1)支持广泛的通信介质，包括双绞线、电力线和IP网上的通信。(2)支持以混合介质类型构建的网络及其通信速度。(3)支持小报文的有效发送，优化网络的控制应用。(4)支持可靠通信，包括防止非授权的使用系统。(5)消除单点故障，进一步提高系统可靠性。(6)不论网络大小，

能够提供可预测的反应时间。(7)支持低成本的设备、工具和应用程序的实施。(8)使安装和维护成本最小化，达到较低的工作生命周期成本。(9) 支持成千上万的设备，但对只有少数设备的网络也同样有效。(10)允许灵活和方便的设备间可重配置的连通性。(11)允许对等通信，这样，使其既可用于集中化控制系统，也可用于分布式控制系统。(12)为产品互可操作性提供有效机制，使得一个制造商能和其他制造商共享有关标准物理量的信息。 10、试画出ARCNET的网络拓扑结构示意图，并说明工作原理

令牌总线采用半双工的通信方式，令牌在网络节点之间是顺着一个逻辑环路来传递的

11、ARCNTE为什么适合列车通信网络

效率高，节点进退网操作比较简单，实时性好。所有总站是平等的，共享总线带宽。 12、ARCNTE适合办公网络

（1）安全机制（2）数据吞吐量和总开销 13、ARCNET网络工作机制

（1）逻辑环的建立（2）帧的发送与接受（3）节点的进网与退网（令牌维护） 14．简述profinet特点：profinet成功的实现了工业以太网和实时以太网技术的统一，并在应用层使用大量的软件新技术，如Micrososoft的COM技术，OPC，XML，TCP/IPand ActiveX等，由于profinet能够完全透明兼容各种的传统的现场工业控制网络和办公室以太网，因此通过使用profinet可以在整个工厂内实现统一的网络架构，实现一网到底 1·profinet的网络连接

拓扑形式可分为星型，树型，总线型，环型以及混合型等各种形式 （1）电缆

-包括传输信号和对设备供电，一般有Cu/Cu型铜芯电缆或者CuFo铜缆光缆两种 （2）Switch

通常称为交换机，在profinet网络中扮演者重要的角色。switch将快速以太网分成不会发生传输冲突的单个网段，并实现全双工传输，即在一个端口可以同时接收和发送数据，避免了传输冲突。 2.io设备模型即其数据交换 定义了两种交换方式，分散式io设备和分散式自动化方式。前者适应于具有简单io接口的现场设备的数据通信，后者适用于就有可编程功能的这能现场设备和自动化设备，以便对profinet网络中各种设备的交换数据进行组态，定义，集成和控制。 Rofinet通信的实时性，（1）在一个网段上同时存在实时通信和TCP/IP的标准以太网通信。（2）实时协议适用于所有应用，包括分布系统中组件之间的通信以及控制器与分散式现场设备之间的通信（3）从一般性能到高性能时间同步的实时通信。

82551568200255156200a网络拓扑结构b逻辑环图3-19 逻辑环的建立 21.CAN总线物理层通常是双绞线，当逻辑“1”被写进总线里，两条线的电平是2.5V并被定义为“隐性”位；当逻辑“0”被写进总线里，一条线被上拉到为5V（CAN高），另一条线被下拉到地（CAN低），这叫做“显形”位。但是如果显形位和隐性位都被不同的节点同时写进总线里，总线显示“显形”位，所以“显性”位覆盖了“隐性”位。（通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维）CAN总线的诸多优势，促使其在各个领域得到日益广泛的应用，成为公认的最有前途的现场总线之一。

22.CAN总线帧类型：数据帧、远程帧、错误帧、过载帧

23.两种操作模式：BasicCAN模式、PeliCAN模式 24.两种状态模式：操作模式、复位模式

25.CAN协议分层：应用层、数据链路层、物理层 26.CAN总线驱动器PCA82C250/PCA82C251工作模式：高速模式、斜率模式、准备模式

27.本质安全：指将送往易燃易爆危险场合的能量，控制在引起火花所需能量的限度之内，从根本上防止在危险场合产生电火花从而使系统安全得到保障。 28.IP地址：TCP/IP体系中的网络层协议。

29.子网掩码：用来标识在一个IP地址中那些位用于表示网络，哪些位用于表示子网号，以及哪些位用来表示主机号。

30.TCN采用网络拓扑结构，有什末特点？

列车通信网络TCN的基本结构是两条总线组成的三层结构。两条总线是指列车总线WTB和多功能车辆总线MVB。三层结构是列车级控制，车厢级控制，设备级控制三层 第五章

1.CRH2网络控制系统设备：中央装置、终端装置、显示装置、IC卡

2.CRH5网络控制系统（TCMS）的网络拓扑结构：基于TCN标准，具有WTB(列车总线)和MVB(车辆总线)串行接口，使用冗余的MPU模块，每个动力单元两对。

3.CRH5列车网络功能：进行两个动力单元之间的通讯，每四节车为一个动力单元，传输介质是双绞线。网关作为列车总线和车辆总线之间的协议转换器。 主要设备：列车总线WTB和网关构成。

4.车辆级网络设备：车辆总线、微处理单元MPU、中继器、RIOM（远程输入/输出模块）、司机显示单元、

牵引控制单元、制动控制单元、辅助控制单元、充电机、门控单元、空调控制单元、卫生间、自动车钩单元

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。

5：维持仪表工作的能量全部从传输信号的两根总线上获取的供电方式为总线供电

6.实时性是现场总线区别于一般计算机通信的最主要因素

7.常见串行接口有RS-232C RS-422A RS-485

第一章

WTB 列车总线 MVB 车辆总线

1.列车传动系统组成及作用： 交-直传动和交-直-交传动（交流供电，直流电机驱动） 受电弓：从接触网接触导线上受取电流 主变流器：将单相交流电压25kv降至900v 变流器：交流电压转换成直流电压 直流电机：将电能转换成机械能

2.动车组动力分散与动力集中各有何优缺点

动力分散：优：轴重小，牵引动力大，驱动动轴多，粘着性能稳定，制动功率大

缺：电气设备分散，总重大，造价高，维修工作量大

动力集中：优：便于检修和集中通风冷却，拖车减少重

量和噪声干扰，编组灵活，设备集中，噪声小

缺：轴重大，黏着重量小，制动功率小 第二章

1.直流电机组成：（两者存在间隙）

（1）定子：建立主磁场作电机机械支撑（主磁极、换向

极、机座、电刷装置）

（2）转子（电枢）：用来感应电动势流通电流，产生电

磁转矩，实现机电能量转换（电枢铁芯绕组、换向器）

励磁方式：他励直流电机：励磁绕组由其他直流电单独

供电

自励直流电机：并励：励磁绕组和电枢绕组

并联

串励 复励

2.直流电动机电磁功率：电能转换为机械能的转换功率 𝑃𝑃𝑍𝑒=𝐸𝑎𝐼𝑎=

𝑎

2𝜋𝑎ΩΦ𝐼𝑎=𝑇𝑒Ω 𝐸𝑎𝐼𝑎—感应电动势电功率；𝑇𝑒Ω—电磁转矩机械功率 3.直流电动机调速：（1）磁场控制，调节励磁电流 （2）调节电枢电压：恒转矩 （3）电枢电路中接入电阻调速 机械特性（转速、转矩）：他励：转速随所需电磁转矩的

增加稍有变化

串励：转速随随着转矩的增

加而迅速下降

硬特性、软特性图P28 第三章

异步电动机（转子转速n低于旋转磁场转速n0）： 按定子相数：单相、两相、三相异步电动机 按转子结构：绕线型异步电动机、鼠笼式异步电动机（自

行闭合，直接、降压启动）

当旋转磁场具有p对磁极时：n0=60f1/p（f1为三相交流

电流频率）

转速差：∆𝑛=𝑛0−𝑛 转差率：s=

𝑛0−𝑛𝑛

0

机械特性曲线P58：𝑇=9550𝑃𝑛

（额定转矩n下输出功率

P,T为电动机额定转矩）

硬机械特性P59 三相调速：（1）变极调速：改变电动机旋转磁场的磁极

对数p：只用于鼠笼；

（2）变频调速；（3）变转差调速（调压调速、转子电路

串电阻调速）。

同步电机如何实现电能转换为机械能？

同步电机工作时，定子的三相绕组中通入三相对称电流，转子的励磁绕组通入直流电流。在定子三相对称绕组中通入三相交变电流时，将在气隙中产生旋转磁场。在转子励磁绕组中通入直流电流时，将产生极性恒定的静止磁场。若转子磁场的磁极对数与定子磁场的磁极对数相等，转子磁场因受定子磁场磁拉力作用而随定子旋转磁场同步旋转，即转子以等同于旋转磁场的速度、方向旋转。 第四章

1.标量控制和矢量控制的区别： （1）标量控制：只对变量的幅值进行控制，忽略电机耦

合效应，传动系统性能差

（2）矢量控制：以转子磁链定向，对变量的幅值和相位

进行控制

2.直接矢量控制系统和间接矢量控制系统区别： （1）直接矢量控制系统：又称磁场反馈控制，在系统中有磁链闭环，必须获得磁链反馈信号方可实现。 （2）间接矢量控制系统：又称为转差频率矢量控制或磁场前馈系统，系统中无磁链闭环，转矩和磁链的幅值和相角由控制系统给定值计算出来，靠矢量控制方程保证。二者本质的区别在于转子磁链相对于𝛼轴的相位角𝜑是如何产生的。

3.直接转矩控制的基本思想：是将逆变器的控制模式和电机运行性能作为一个整体来考虑的，它具有两层含义：一是保持定子总磁链基本恒定；二是对电机转矩进行直接控制。通过对逆变器的开关控制，既能实现磁链的幅值控制，又能实现电机转矩的控制，两者均通过闭环控制实现。

4.异步电机矢量控制基本原理：认为异步电动机与直流电动机具有相同的转矩产生机理。因为直流电动机的励磁电流和电磁转矩电流是独立的、解耦的。异步电动机的矢量控制就是仿照直流电机解耦的思路，把定子电流分解为磁场电流分量和力矩电流分量，并加以控制。实际上是借助坐标等效变换，把异步电动机的物理模型等效地变换成类似于直流电机的物理模型，变换前后在不同坐标系下电动机模型的功率相同及磁动势不变。 第六章

1.CRH1型动车组牵引传动系统主要构成部件基本原理与作用：

（CRH1牵引系统：3个列车基本单元（动拖动、动拖、动拖动），共有两个受电弓，20台牵引电动机。）

牵引系统功能：牵引系统的用途是将主变压器牵引绕组的交流变压转换成幅值和频率可调的三相电压，用于连接在齿轮箱上的牵引电机的驱动或制动。

牵引系统主要包括网侧高压系统、牵引变压器、牵引变流器和牵引电动机组成，网侧高压系统主要包括受电弓、主断路器、避雷器、电压和电流互感器、接地开关等。

工作原理：采用交—直—交传动方式，CRH1的受电弓从接触网接受25kv/50Hz高压交流电能，经过安装在车底架上的主变压器降成900V/50Hz交流电，降压后的交流电经网侧变流器转换成DC1650V直流电能，该直流电再由牵引逆变器转换成可变频率可变电压的三相交流电送给牵引电机，将电能转换成牵引列车的机械能。

受电弓：是电力机车、电动车辆从接触网接触导线上受取电流的一种受流装置。（在接触导线高度允许变化的范围内，要求受电弓滑板对接触导线有一定的接触压力）

主变压器：用来将接触网上取得的单项工频交流25kv高压电降为列车各电路所需的电压。（在每个拖车底部采用悬挂方式，一个基本动力单元一个）

主变流器：将AC转换为DC电压，给电机交流模块和辅助电流模块供电，组成包括网侧变流器模块、电机变流器模块、辅助变流模块（悬挂在动车底部，一个动车一个）

牵引电机：在牵引模式下将电能转化为机械能，在制动模式下将机械能转换成电能。 2.CRH1网侧高压装置有哪些部件？

受电弓、主断路器、避雷器、高压电流互感器、高压电压互感器、接地保护开关、网侧谐波滤波器。

3.禁止双弓：电力机车共有两个弓，通常只使用后弓，是为了防止弓与电线摩擦可能掉落的物质落到机车上损坏机车。若在过分相时使用双弓，在前弓通过一接触点而后弓还未通过时，两根相线短接，会造成变电所跳闸，故必须避免。只有在雨雪等恶劣天气，接触不良时，才使用双弓。

4.电传动机车受电弓与车顶一根导线接触，如何构成回路？

变电所将电送到接触网上，再经过机车的受电弓、主断路器、避雷器后引入主变压器原边绕组，然后通过接地线接到车轮上，最后经过铁轨回流到变电所。 5.动车布置：主变流器，滤波器箱，牵引电机，电池充电器，蓄电池

拖车：车顶高压设备（受电弓），主变压器，高压控制箱 6.CRH1型动车组主电路：高压系统，牵引系统，辅助供电系统

第七章

1.CRH2型动车组牵引传动系统主要构成部件的基本工作原理与作用：（类似CRH1）

（CRH2牵引系统：2个列车基本单元，2动2拖为一个基本动力单元）

CRH2 动车组牵引传动系统主要由电气设备、牵引变压器、牵引变流器、牵引逆变器和牵引电机组成。 （1）电气设备：主要作用是完成从接触网到牵引变压器的供电。主要包括受电弓、主断路器、 避雷器、电流互感器、接地保护开关等。 （2）主变压器：作用同CRH1（一个基本动力单元1个，全列共计2个。采用壳式结构、车体下吊挂、油循环强迫风冷方式。具有 1 个原边绕组、 2 个牵引绕组和1个辅助绕组。） （3）主变流器：（一个基本动力单元2个，全列共计4个。采用车下吊挂、液体沸腾冷却方式。主电路结构为电压型3电平式。中间直流电压为 2600V～3000V。1个牵引变流器采用矢量控制原理控制4台并联的牵引电机。）

（4）牵引电机：（每节动力车4个（并联），一个基本动力单元8个。牵引电机为4极三相鼠笼式异步电机，采用架悬、强迫风冷方式，通过弹性齿型联轴节连接传动齿轮。）

CRH2牵引传动系统工作原理：

CRH2动车组采用交—直—交传动系统，主要由受电弓（包括高压电器设备）、牵引变压器、四象限变流器、中间环节、牵引逆变器、牵引电机、齿轮传动系统等组成。动车组受电弓从接触网获得AC25000V/50Hz电源，为了满足动车组牵引特性的要求，牵引电机需要电压频率均可调节的三相交流电源。受电弓将接触网的AC25kV单相工频交流电输送给牵引变压器，经变压器降压输出1500V单相交流电供给脉冲整流器，脉冲整流器将单相交流变换成直流电,经中间直流电路DC2600～3000V的直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压0～2300V，频率0～220Hz可控的三相交流电供给异步牵引电动机。

第一章

WTB 列车总线 MVB 车辆总线

1.列车传动系统组成及作用： 交-直传动和交-直-交传动（交流供电，直流电机驱动） 受电弓：从接触网接触导线上受取电流 主变流器：将单相交流电压25kv降至900v 变流器：交流电压转换成直流电压 直流电机：将电能转换成机械能

2.动车组动力分散与动力集中各有何优缺点

动力分散：优：轴重小，牵引动力大，驱动动轴多，粘着性能稳定，制动功率大

缺：电气设备分散，总重大，造价高，维修工作量大

动力集中：优：便于检修和集中通风冷却，拖车减少重

量和噪声干扰，编组灵活，设备集中，噪声小

缺：轴重大，黏着重量小，制动功率小 第二章

1.直流电机组成：（两者存在间隙）

（1）定子：建立主磁场作电机机械支撑（主磁极、换向

极、机座、电刷装置）

（2）转子（电枢）：用来感应电动势流通电流，产生电

磁转矩，实现机电能量转换（电枢铁芯绕组、换向器）

励磁方式：他励直流电机：励磁绕组由其他直流电单独

供电

自励直流电机：并励：励磁绕组和电枢绕组

并联

串励 复励

2.直流电动机电磁功率：电能转换为机械能的转换功率 𝑃𝑃𝑍𝑒=𝐸𝑎𝐼𝑎=

𝑎

2𝜋𝑎ΩΦ𝐼𝑎=𝑇𝑒Ω 𝐸𝑎𝐼𝑎—感应电动势电功率；𝑇𝑒Ω—电磁转矩机械功率 3.直流电动机调速：（1）磁场控制，调节励磁电流 （2）调节电枢电压：恒转矩 （3）电枢电路中接入电阻调速 机械特性（转速、转矩）：他励：转速随所需电磁转矩的

增加稍有变化

串励：转速随随着转矩的增

加而迅速下降

硬特性、软特性图P28 第三章

异步电动机（转子转速n低于旋转磁场转速n0）： 按定子相数：单相、两相、三相异步电动机 按转子结构：绕线型异步电动机、鼠笼式异步电动机（自

行闭合，直接、降压启动）

当旋转磁场具有p对磁极时：n0=60f1/p（f1为三相交流

电流频率）

转速差：∆𝑛=𝑛0−𝑛 转差率：s=

𝑛0−𝑛𝑛

0

机械特性曲线P58：𝑇=9550𝑃𝑛

（额定转矩n下输出功率

P,T为电动机额定转矩）

硬机械特性P59 三相调速：（1）变极调速：改变电动机旋转磁场的磁极

对数p：只用于鼠笼；

（2）变频调速；（3）变转差调速（调压调速、转子电路

串电阻调速）。

同步电机如何实现电能转换为机械能？

同步电机工作时，定子的三相绕组中通入三相对称电流，转子的励磁绕组通入直流电流。在定子三相对称绕组中通入三相交变电流时，将在气隙中产生旋转磁场。在转子励磁绕组中通入直流电流时，将产生极性恒定的静止磁场。若转子磁场的磁极对数与定子磁场的磁极对数相等，转子磁场因受定子磁场磁拉力作用而随定子旋转磁场同步旋转，即转子以等同于旋转磁场的速度、方向旋转。 第四章

1.标量控制和矢量控制的区别： （1）标量控制：只对变量的幅值进行控制，忽略电机耦

合效应，传动系统性能差

（2）矢量控制：以转子磁链定向，对变量的幅值和相位

进行控制

2.直接矢量控制系统和间接矢量控制系统区别： （1）直接矢量控制系统：又称磁场反馈控制，在系统中有磁链闭环，必须获得磁链反馈信号方可实现。 （2）间接矢量控制系统：又称为转差频率矢量控制或磁场前馈系统，系统中无磁链闭环，转矩和磁链的幅值和相角由控制系统给定值计算出来，靠矢量控制方程保证。二者本质的区别在于转子磁链相对于𝛼轴的相位角𝜑是如何产生的。

3.直接转矩控制的基本思想：是将逆变器的控制模式和电机运行性能作为一个整体来考虑的，它具有两层含义：一是保持定子总磁链基本恒定；二是对电机转矩进行直接控制。通过对逆变器的开关控制，既能实现磁链的幅值控制，又能实现电机转矩的控制，两者均通过闭环控制实现。

4.异步电机矢量控制基本原理：认为异步电动机与直流电动机具有相同的转矩产生机理。因为直流电动机的励磁电流和电磁转矩电流是独立的、解耦的。异步电动机的矢量控制就是仿照直流电机解耦的思路，把定子电流分解为磁场电流分量和力矩电流分量，并加以控制。实际上是借助坐标等效变换，把异步电动机的物理模型等效地变换成类似于直流电机的物理模型，变换前后在不同坐标系下电动机模型的功率相同及磁动势不变。 第六章

1.CRH1型动车组牵引传动系统主要构成部件基本原理与作用：

（CRH1牵引系统：3个列车基本单元（动拖动、动拖、动拖动），共有两个受电弓，20台牵引电动机。）

牵引系统功能：牵引系统的用途是将主变压器牵引绕组的交流变压转换成幅值和频率可调的三相电压，用于连接在齿轮箱上的牵引电机的驱动或制动。

牵引系统主要包括网侧高压系统、牵引变压器、牵引变流器和牵引电动机组成，网侧高压系统主要包括受电弓、主断路器、避雷器、电压和电流互感器、接地开关等。

工作原理：采用交—直—交传动方式，CRH1的受电弓从接触网接受25kv/50Hz高压交流电能，经过安装在车底架上的主变压器降成900V/50Hz交流电，降压后的交流电经网侧变流器转换成DC1650V直流电能，该直流电再由牵引逆变器转换成可变频率可变电压的三相交流电送给牵引电机，将电能转换成牵引列车的机械能。

受电弓：是电力机车、电动车辆从接触网接触导线上受取电流的一种受流装置。（在接触导线高度允许变化的范围内，要求受电弓滑板对接触导线有一定的接触压力）

主变压器：用来将接触网上取得的单项工频交流25kv高压电降为列车各电路所需的电压。（在每个拖车底部采用悬挂方式，一个基本动力单元一个）

主变流器：将AC转换为DC电压，给电机交流模块和辅助电流模块供电，组成包括网侧变流器模块、电机变流器模块、辅助变流模块（悬挂在动车底部，一个动车一个）

牵引电机：在牵引模式下将电能转化为机械能，在制动模式下将机械能转换成电能。 2.CRH1网侧高压装置有哪些部件？

受电弓、主断路器、避雷器、高压电流互感器、高压电压互感器、接地保护开关、网侧谐波滤波器。

3.禁止双弓：电力机车共有两个弓，通常只使用后弓，是为了防止弓与电线摩擦可能掉落的物质落到机车上损坏机车。若在过分相时使用双弓，在前弓通过一接触点而后弓还未通过时，两根相线短接，会造成变电所跳闸，故必须避免。只有在雨雪等恶劣天气，接触不良时，才使用双弓。

4.电传动机车受电弓与车顶一根导线接触，如何构成回路？

变电所将电送到接触网上，再经过机车的受电弓、主断路器、避雷器后引入主变压器原边绕组，然后通过接地线接到车轮上，最后经过铁轨回流到变电所。 5.动车布置：主变流器，滤波器箱，牵引电机，电池充电器，蓄电池

拖车：车顶高压设备（受电弓），主变压器，高压控制箱 6.CRH1型动车组主电路：高压系统，牵引系统，辅助供电系统

第七章

1.CRH2型动车组牵引传动系统主要构成部件的基本工作原理与作用：（类似CRH1）

（CRH2牵引系统：2个列车基本单元，2动2拖为一个基本动力单元）

CRH2 动车组牵引传动系统主要由电气设备、牵引变压器、牵引变流器、牵引逆变器和牵引电机组成。 （1）电气设备：主要作用是完成从接触网到牵引变压器的供电。主要包括受电弓、主断路器、 避雷器、电流互感器、接地保护开关等。 （2）主变压器：作用同CRH1（一个基本动力单元1个，全列共计2个。采用壳式结构、车体下吊挂、油循环强迫风冷方式。具有 1 个原边绕组、 2 个牵引绕组和1个辅助绕组。） （3）主变流器：（一个基本动力单元2个，全列共计4个。采用车下吊挂、液体沸腾冷却方式。主电路结构为电压型3电平式。中间直流电压为 2600V～3000V。1个牵引变流器采用矢量控制原理控制4台并联的牵引电机。）

（4）牵引电机：（每节动力车4个（并联），一个基本动力单元8个。牵引电机为4极三相鼠笼式异步电机，采用架悬、强迫风冷方式，通过弹性齿型联轴节连接传动齿轮。）

CRH2牵引传动系统工作原理：

CRH2动车组采用交—直—交传动系统，主要由受电弓（包括高压电器设备）、牵引变压器、四象限变流器、中间环节、牵引逆变器、牵引电机、齿轮传动系统等组成。动车组受电弓从接触网获得AC25000V/50Hz电源，为了满足动车组牵引特性的要求，牵引电机需要电压频率均可调节的三相交流电源。受电弓将接触网的AC25kV单相工频交流电输送给牵引变压器，经变压器降压输出1500V单相交流电供给脉冲整流器，脉冲整流器将单相交流变换成直流电,经中间直流电路DC2600～3000V的直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压0～2300V，频率0～220Hz可控的三相交流电供给异步牵引电动机。