LonWorks技術(shù)在列車通信網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用

發(fā)展列車通信網(wǎng)絡(luò)的意義

　　當(dāng)今人類正進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)社會(huì)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展正在改變著人們的工作和生活。對(duì)鐵路運(yùn)輸而言也不例外。近年來(lái)，我國(guó)開發(fā)或正準(zhǔn)備開發(fā)的電動(dòng)車組、高速車、城市軌道車，如雨后春筍。這些新的鐵路機(jī)車車輛都需要裝上列車通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)列車的正常運(yùn)行。列車通信網(wǎng)絡(luò)將整個(gè)列車連成一個(gè)整體，司機(jī)對(duì)整個(gè)列車的控制命令通過列車通信網(wǎng)絡(luò)送到列車的各個(gè)車廂上，列車的各個(gè)車廂工作狀態(tài)通過列車通信網(wǎng)絡(luò)送到司機(jī)顯示臺(tái)上，讓整個(gè)列車有效而安全的工作。因此如果沒有相應(yīng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品裝到這些新的鐵路機(jī)車車輛上去，這些新的鐵路機(jī)車車輛就不能很好投入使用。所以一些工廠為了盡早搶占市場(chǎng)，紛紛從國(guó)外進(jìn)口有網(wǎng)絡(luò)功能的控制系統(tǒng)，如出口伊朗的TM1車、唐山廠研制的內(nèi)燃動(dòng)車組和四方廠研制的液力傳動(dòng)動(dòng)車組，分別從ADtranz瑞士分公司、德國(guó)西門子公司和日本新瀉公司進(jìn)口了相應(yīng)的產(chǎn)品，以解燃眉之急。

列車通信網(wǎng)絡(luò)國(guó)外發(fā)展情況簡(jiǎn)介

　　70年代末至80年代初，車載微機(jī)的雛形分別在西門子公司和BBC公司出現(xiàn)，開始僅僅是用于傳動(dòng)裝置的控制。隨著控制、服務(wù)對(duì)象的增多，人們把鐵道系統(tǒng)依次劃分為六個(gè)層次：公司管理、鐵路運(yùn)營(yíng)、列車控制、機(jī)車車輛控制、傳動(dòng)控制和過程驅(qū)動(dòng)，列車通信網(wǎng)絡(luò)在初期的串行通信總線的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生，并從原來(lái)不同公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，逐步形成了列車通信與控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件系列和全方位的開發(fā)、調(diào)試、維護(hù)、管理軟件工具。

　　ABB公司的微機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)MICAS-S2在列車層采用了FSK列車總線，波特率19.2Kbps，車輛總線采用了在RS485控制器總線基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)的MICAS車輛總線MVB，波特率1.5Mbps，這二種總線均具有全方位的軟件工具支持。

　　1988年，IEC第九技術(shù)委員會(huì)TC9成立了第22工作組WG22，其任務(wù)是制訂一個(gè)開放的通信系統(tǒng)，從而使得各種鐵道機(jī)車車輛能夠相互聯(lián)掛，并且車上的可編程電子設(shè)備能夠互換。

　　1992年6月，TC9 WG22以委員會(huì)草案CD（Committee Draft）的形式向各國(guó)發(fā)出列車通信網(wǎng)TCN的征求意見稿，該稿分成四個(gè)部分：第一部分總體結(jié)構(gòu)，第二部分實(shí)時(shí)協(xié)議，第三部分多功能車輛總線MVB，第四部分絞式列車總線WTB。

　　總體結(jié)構(gòu)把列車通信網(wǎng)規(guī)定為由多功能車輛總線MVB和絞式列車總線WTB組成。其中多功能車輛總線MVB以ABB的MICAS車輛總線MVB為藍(lán)本，WTB以西門子的DIN 43322和意大利的CD 450為藍(lán)本。

　　MVB的傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纖。在后一種場(chǎng)合，其跨距為2000m，最多可聯(lián)結(jié)256個(gè)智能總線站。數(shù)據(jù)劃分為過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)和監(jiān)管數(shù)據(jù)，對(duì)過程數(shù)據(jù)的傳輸作了優(yōu)化。發(fā)送的基本周期是1ms或2ms。

　　WTB的傳輸介質(zhì)為雙絞線，最多可連接32個(gè)節(jié)點(diǎn)，總線跨距860m。WTB具有列車初運(yùn)行和接觸處防氧化功能。發(fā)送的基本周期是25ms。

　　1994年5月至1995年9月，歐洲鐵路研究所ERRI耗資300萬(wàn)美元，在瑞士的Interlaken至荷蘭的阿姆斯特丹的區(qū)段，對(duì)由瑞士SBB、德國(guó)DB、意大利FS、荷蘭NS的車輛編組成的運(yùn)營(yíng)試驗(yàn)列車進(jìn)行了全面的TCN實(shí)驗(yàn)。

　　1998年11月，在中國(guó)湖南株洲召開IEC年會(huì)。1999年6月，TCN標(biāo)準(zhǔn)草案61375-1正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在61375-1中，除了以上四個(gè)部分外，還有第五部分列車網(wǎng)絡(luò)管理，附錄A列車通信網(wǎng)導(dǎo)引，附錄B一致性測(cè)試導(dǎo)則。

我國(guó)列車通信網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)應(yīng)用歷程

　　在昆明—石林的動(dòng)車組研制時(shí)，國(guó)內(nèi)還沒有一種成熟的控制網(wǎng)絡(luò)，只好采用RS485標(biāo)準(zhǔn)，由顯示屏作主機(jī)，分時(shí)與各動(dòng)車通信。控制命令不經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通信只傳送狀態(tài)數(shù)據(jù)，供顯示屏顯示。它的基礎(chǔ)是SS4B型機(jī)車，但SS4B型機(jī)車的通信是在兩節(jié)相鄰的機(jī)車間，而在昆明—石林動(dòng)車組上，距離加長(zhǎng)了，因而須采取許多有效的抗干擾措施。實(shí)際使用情況是滿意的。

　　向伊朗出口的動(dòng)車組為二動(dòng)八拖，首尾為機(jī)車TM1。為解決機(jī)車重聯(lián)從瑞士ADtranz購(gòu)買了MICAS-S2系統(tǒng)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)由三級(jí)構(gòu)成。列車總線為FSK，速率為19.2Kbit/s，介質(zhì)為雙絞屏蔽線;車輛總線為MVB，介質(zhì)為光纖，速率為1.5Mbit/s。

　　在DDJ1一動(dòng)六拖的動(dòng)車組上，也是采用ADtranz公司的MICAS-S2系統(tǒng)，全列車也只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)（動(dòng)力車和控制車上各一個(gè)），能由控制車來(lái)操縱全列車，可在兩個(gè)方向上行駛。但總線結(jié)構(gòu)上與伊朗車組有兩點(diǎn)不同，一是車間連接的跨接電纜由一個(gè)車的末端伸出，至另一節(jié)車輛的插座，從而省去一組接插件;二是考慮到能將兩列短編組列車連接成長(zhǎng)編組工作，列車總線冗余方式作了改變。在TM1車中，將前向通道折回作為列車總線冗余通道，只是同一塊插件通道和列車總線介質(zhì)的冗余，而在DDJ1機(jī)車上增加了一套列車總線硬件，做到列車總線硬件和通信介質(zhì)的雙冗余。