【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 n Communication Network）的征求意見稿。該稿分成4個(gè)部分：第1 部分總體結(jié)構(gòu)，第2 部分實(shí)時(shí)協(xié)議，第3 部分多功能車輛總線MVB，第4部分絞式列車總線WTB?？傮w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。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，最多可連接256個(gè)職能總線站。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lms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試驗(yàn)。1999年6 月，TCN標(biāo)準(zhǔn)草案正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，即IEC61735。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)列車通信網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)、連接各車輛的列車總線、連接車輛內(nèi)部各智能設(shè)備的車輛總線及過程數(shù)據(jù)等內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。列車通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)目前和將來的開發(fā)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，現(xiàn)已交付或投入運(yùn)營(yíng)的采用TCN的車輛達(dá)600輛以上，裝備TCN的車輛數(shù)量正在迅速增長(zhǎng)，Adtranz、Firema、Siemens等車輛制造工廠的所有新項(xiàng)目均以TCN為基礎(chǔ)。我國(guó)列車通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可以追溯到1991年，株洲電力機(jī)車研究所在購(gòu)買ABB公司的牽引控制系統(tǒng)開發(fā)工具特別是軟件開發(fā)工具的基礎(chǔ)上，聯(lián)合路內(nèi)高被開發(fā)出了建國(guó)第一套力機(jī)車微機(jī)控制裝置，安裝于SS40038 電力機(jī)車上。在該裝置中，系統(tǒng)被明確劃分為人機(jī)界面顯示級(jí)、機(jī)車控制級(jí)和傳動(dòng)控制級(jí)三級(jí),級(jí)與級(jí)之間通過串行總線連接，形成了二級(jí)總線的雛形。其中連接司機(jī)臺(tái)顯示器與機(jī)車控制級(jí)之間的顯示總線在“春城”號(hào)動(dòng)力分散電動(dòng)車組上擴(kuò)展為貫穿列車連接各動(dòng)力車的機(jī)車控制級(jí)與司機(jī)臺(tái)顯示器的列車顯示總線：連接機(jī)車控制級(jí)與傳動(dòng)控制級(jí)的近程控制器總線在“先鋒”號(hào)動(dòng)力分散交流傳動(dòng)電動(dòng)車組上擴(kuò)展為連接動(dòng)力車節(jié)點(diǎn)與傳動(dòng)控制單元和ATP的中程控制器總線。近年來，國(guó)內(nèi)機(jī)車車輛工業(yè)發(fā)展迅速，相繼開發(fā)成功了動(dòng)車組、200公里高速車等產(chǎn)品，以及目前尚處于開發(fā)研制階段的擺式列車、輕軌車等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品需要對(duì)列車的運(yùn)行狀況和故障做出快速準(zhǔn)確的判斷和處理，而傳統(tǒng)的機(jī)車車輛控制技術(shù)已不能滿足這方面的要求。同時(shí)，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用于車輛上的智能設(shè)備也越來越多，如集中軸報(bào)、電動(dòng)塞拉門、電子防滑器、電空制動(dòng)、信息顯示等系統(tǒng)都裝在K型車上。這些系統(tǒng)需要配備大量的控制線路，且有的系統(tǒng)自成一個(gè)小型網(wǎng)絡(luò)，使一個(gè)車輛有多種網(wǎng)絡(luò)存在，各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)不能共享，信號(hào)重復(fù)檢測(cè)。為解決上述存在的問題，引入列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將全列車的智能用電設(shè)備連接起來，達(dá)到數(shù)據(jù)共享是非常必要的。90年代中期，隨著動(dòng)車組在我國(guó)升溫，對(duì)列車通信網(wǎng)絡(luò)特別是機(jī)車的重聯(lián)控制通信的需求十分迫切。一方面，鐵道部開展了列車通信網(wǎng)絡(luò)研究課題，另一方面路內(nèi)外許多單位也先后自發(fā)地開展了自我開發(fā)、聯(lián)合開發(fā)或技術(shù)引進(jìn)工作，這些工作主線局域網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、TCN、通信介質(zhì)、基于RS485的通信協(xié)議等領(lǐng)域展開。如：上海鐵道大學(xué)與株洲電力機(jī)車研究所合作開發(fā)的基于ARCNET的列車總線和基于HDLC的車輛總線的列車通信網(wǎng)絡(luò)的研究；上海鐵道大學(xué)用CAN作為連接司機(jī)臺(tái)和列車控制單元的局部總線的研究；國(guó)防科技大學(xué)用CAN作為磁懸浮列車的列車總線的研究；西南交通大學(xué)用 RS485+議作為擺式列車傾擺特制總線的研究；北方交通大學(xué)對(duì)通信介質(zhì)及其轉(zhuǎn)換的研究；大同機(jī)車廠對(duì)列車通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其協(xié)議的研究和對(duì)BITBUS的研究；株洲電力機(jī)車研究所的基于FSK的列車通信的研究，基于RS485＋協(xié)議的局部總線的研究，基于Lonworks的列車總線和局部總線的研究，CAN總線用于列車監(jiān)控裝置和擺式列車局部控制總線的研究，基于ModBus的I/O局部總線的研究，MVB、WTB的研究等以及國(guó)產(chǎn)化的MVB產(chǎn)品與其他公司的MVB產(chǎn)品的兼容性試驗(yàn)；四方機(jī)車車輛研究所、鐵道科學(xué)研究院、西南交通大學(xué)、武進(jìn)市劍湖鐵路客車附件廠、武漢正遠(yuǎn)公司等對(duì)Lonworks、MVB、WTB進(jìn)行了研究。購(gòu)買了或準(zhǔn)備購(gòu)買Lonworks、MVB、WTB的開發(fā)工具。以上這些研究，有一些成果得到了應(yīng)用，其中，“新曙光”號(hào)是首列采用Lonworks列車總線技術(shù)的內(nèi)燃動(dòng)車組。在該項(xiàng)目中，Lonworks列車總線網(wǎng)卡插在成熟的內(nèi)燃機(jī)車微機(jī)控制裝置EXP機(jī)箱中。首尾動(dòng)力車的重聯(lián)通信通過Lonworks列車總線以顯式報(bào)文方式實(shí)現(xiàn)，而EXP機(jī)箱內(nèi)的主CPU通過機(jī)箱背部的并行FE總線訪問網(wǎng)卡上的雙口RAM實(shí)現(xiàn)信息交換?！吧裰荨碧?hào)Lonworks 列車重聯(lián)通信與此類似，但采用了二路，即設(shè)置了一路Lonworks冗余通道?！跋蠕h”號(hào)是首列采用了株洲電力機(jī)車研究所的TEC列車通信與控制系統(tǒng)的動(dòng)力分散交流傳動(dòng)電動(dòng)車組。在該項(xiàng)目中，每節(jié)動(dòng)車或拖車上都有一個(gè)列車總線節(jié)點(diǎn)，列車總線貫穿全列車連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)。在每節(jié)動(dòng)車或拖車內(nèi)，各智能控制設(shè)備通過MVB或控制器總線與節(jié)點(diǎn)交換信息。在司機(jī)臺(tái)顯示器上可以選擇查看全列車各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)?！爸性恰碧?hào)是第二列采用TEC技術(shù)的動(dòng)力分散交流傳動(dòng)電動(dòng)車組。該項(xiàng)目與“先鋒“號(hào)項(xiàng)目的主要區(qū)別是采用了MVB光纜連接一個(gè)車組單元內(nèi)三節(jié)車的所有智能控制設(shè)備（大部分布置在車輛的地板底下）。 而整列車僅設(shè)置了2個(gè)列車總線節(jié)點(diǎn)，即每個(gè)車組單元只設(shè)置1個(gè)列車總線節(jié)點(diǎn)。從而從列車總線往下著，好象整個(gè)列車是由2 個(gè)基本運(yùn)轉(zhuǎn)單元構(gòu)成，簡(jiǎn)化了控制信號(hào)在列車總線上的傳遞。另外，“中原之星”號(hào)的車輛總線、列車總線、列車控制單元、某些重要設(shè)備的數(shù)字輸入/輸出通通（如繼電器）等采取了冗余措施?！?9。新曙光”號(hào)、“神州”號(hào)列車重聯(lián)通信的成功，特別是“先鋒”號(hào)、“中原之星”號(hào)的較為完備的列車通信與控制系統(tǒng)的成功，標(biāo)志著我國(guó)列車通信與控制系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化的新階段。2. 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的功能列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的功能主要包括：實(shí)現(xiàn)牽引控制，即牽引特性曲線的實(shí)現(xiàn)和牽引功能的優(yōu)化；實(shí)現(xiàn)列車牽引黏著控制，使列車在各種運(yùn)用條件下，都能保持輪軌間的牽引力，并盡可能地使機(jī)車運(yùn)用在輪軌間的牽引力實(shí)現(xiàn)最大化；實(shí)現(xiàn)并聯(lián)和電路的連接，即邏輯控制功能；以及實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行過程中的故障信息處理，即進(jìn)行故障信息的采集、處理、傳輸、顯示和記錄，并為列車乘務(wù)提供故障的現(xiàn)場(chǎng)處理和排除信息的提示。還提供列車運(yùn)行的狀態(tài)信息。1. SIBAS系統(tǒng)v列車總線機(jī)車
總線車輛
總線節(jié)點(diǎn)終端SIBAS系統(tǒng)是德國(guó)Siemens公司提供的列車控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)列車牽引系統(tǒng)控制、信息傳輸、運(yùn)行監(jiān)控和診斷等全部控制任務(wù)。SIBAS系統(tǒng)目前有SIBAS16和SIBAS32兩個(gè)系列，主要運(yùn)用到我國(guó)早期的西門子進(jìn)口城市軌道交通地鐵車輛中，如上海地鐵2號(hào)線車輛使用的SIBAS16控制系統(tǒng)；廣州地鐵1號(hào)線車輛使用的SIBAS32控制系統(tǒng)。SIBAS16是典型的第一代微機(jī)控制系統(tǒng)，核心部件有16位的8086型未處理器構(gòu)成的中央計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器組件以及一個(gè)或多個(gè)控制機(jī)（8088，80C188）組成。該系統(tǒng)采用集中式機(jī)箱和插件式機(jī)械結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)由中央控制器集中管理，采用分層結(jié)構(gòu)，即列車控制層。機(jī)車控制層和傳動(dòng)層。采用多個(gè)串行總線系統(tǒng)，在傳輸速度和運(yùn)行記錄方面能滿足列車控制的影響要求。SIBAS16本質(zhì)上還不能算是一個(gè)分布式的列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。SIBAS16的編程工具為SIBASL0G，系統(tǒng)提供大量的標(biāo)準(zhǔn)的程序模塊，為控制軟件的編程提供了有利的條件。20世紀(jì)90年代，Siemens公司在SIBAS16的基礎(chǔ)上進(jìn)一步采用32位芯片（Intel486）的SIBAS32系統(tǒng)，并保持與SIBAS16系統(tǒng)的接口兼容。為了減少傳統(tǒng)機(jī)車車輛布線，SIBAS32系統(tǒng)設(shè)有智能外圍設(shè)備連接終端，即SIBAS KLIP站。采用SIBAS KLIP可以迅速綜合信息和控制指令，并且通過一根串行總線傳輸給中央控制裝置。KLIP站可以很自由地分布在各類車輛上。2. MITRAC系統(tǒng)是Bombardier(龐巴迪)公司的系列產(chǎn)品，包括MITRAC TC(牽引逆變器) 、MITRAC CC（列車控制系統(tǒng)）、MITRAC AU（輔助逆變器）MITRAC DR（牽引驅(qū)動(dòng)器）。公司為了適應(yīng)不同用戶，推出了MITRAC500系、1000系、3000系。500主要用于城際有軌列車，1000系主要用于高速及地鐵列車，3000系主要用于大功率機(jī)車。在廣州地鐵2號(hào)線、深圳地鐵1號(hào)線一期龐巴迪地鐵車輛中就使用了該系統(tǒng)。MITRAC CC主要特點(diǎn)：1）符合各國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（EN50155車輛上的電子設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)；ENV5012132：鐵路應(yīng)用電磁兼容性的標(biāo)準(zhǔn)；ENV50204：數(shù)字無線電話電磁場(chǎng)輻射標(biāo)準(zhǔn)；IEC613751：列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。IEEE1473:1999中關(guān)于列車通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；UIC556/557 列車中信息傳輸?shù)脑\斷標(biāo)準(zhǔn)），具有開放接口。2）該系統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)緊湊，電源直接由列車蓄電池供電，可以實(shí)現(xiàn)分布式安裝且不需要額外的加熱或制冷，器件配線最少，質(zhì)量顯著降低。3）用線少，通過余增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性，傳感器的短距離連接和I/O設(shè)備接口減少了沖突?？蓽y(cè)性和模塊化使系統(tǒng)配置離火，并可兼容和連接以前不同的列車控制系統(tǒng)。4）該系統(tǒng)具有自診斷功能。診斷功能組合在監(jiān)控系統(tǒng)中，通過數(shù)據(jù)克視化的遠(yuǎn)程交付式診斷、車輛跟蹤詳細(xì)目錄、GPS系統(tǒng)、貨物跟蹤、旅客載量數(shù)據(jù)等方式，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷，提高了應(yīng)用的可靠性。5）支持遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)恢復(fù)系統(tǒng)。系統(tǒng)可以支持軌旁無線系統(tǒng)通信，如GSM/R和無線局域網(wǎng)。因特網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為客戶端調(diào)的訪問介質(zhì)，通過MVB或者其他的通訊方式連接車輛通訊系統(tǒng)。國(guó)外先進(jìn)的MITRAC CC系統(tǒng)可通過提供連接到運(yùn)行車輛上的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)，增強(qiáng)維護(hù)服務(wù)質(zhì)量；并允許診斷和操作數(shù)據(jù)直接通過因特網(wǎng)傳遞給列車系統(tǒng)的操作者。系統(tǒng)使用開放得標(biāo)準(zhǔn)，例如移動(dòng)電話、無線局域網(wǎng)以及因特網(wǎng)相關(guān)的通信協(xié)議。6）提供MITRAC CC遠(yuǎn)程控制平臺(tái)。MITRAC CC 遠(yuǎn)程平臺(tái)使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)通信，結(jié)合龐巴迪公司的鐵路專用技術(shù)，開發(fā)出心技術(shù)以降低維護(hù)成本，推進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)的可可靠信。MITRAC CC遠(yuǎn)程平臺(tái)提供多種服務(wù)，通過標(biāo)準(zhǔn)接口訪問車輛。由于服務(wù)本身來源不同的廠商，該遠(yuǎn)程平臺(tái)不接受未經(jīng)授權(quán)調(diào)的廠商的訪問，同時(shí)保證在線的控制通信系統(tǒng)不沖突。MITRAC列車控制通信系統(tǒng)的核心是TCN（列車通信網(wǎng)絡(luò)）標(biāo)準(zhǔn)，允許不同用戶之間的相互操作。交換信息使用的額傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線或者光纖，列車上所有MITRAC CC器件都連在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，從而可以交換程序和診斷數(shù)據(jù)，很容易增加新的設(shè)備。在MITRAC中沒有控制柜和機(jī)箱，而是各個(gè)控制單元或I/O單元均自成一體封裝在一個(gè)具有較好的電池兼容性能得機(jī)殼中。每個(gè)刻體軍友自己的電源和車輛總線接口。列車微機(jī)控制系統(tǒng)由列車總線和多功能車輛總線兩部分組成，它們?cè)陉P(guān)鍵區(qū)域提供冗余，即WTB或MVB中的單點(diǎn)故障不會(huì)導(dǎo)致列車運(yùn)行停止。列車控制分為列車控制級(jí)、車輛控制級(jí)以及子系統(tǒng)控制級(jí)三級(jí)（包括牽引控制、氣制動(dòng)控制、輔助電源控制、門控制、空調(diào)控制、乘客信息控制等。）列車控制級(jí)上的WTB通過安裝在每個(gè)單元的VTCU中的大功率網(wǎng)關(guān)與MVB相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。列車控制級(jí)和車輛控制級(jí)與每個(gè)3節(jié)車單元的VTCU構(gòu)成一個(gè)整體，執(zhí)行如下的主要功能：通過WTB進(jìn)行列車控制；總線管理和過程數(shù)據(jù)的通信；監(jiān)督和診斷；通過MVB在各個(gè)子系統(tǒng)之間進(jìn)行通信；提供與外部PC機(jī)之間的服務(wù)端口等。各部分功能如下。（1）列車總線（WTB）與多功能車輛總線 列車總線(硬線連接總線WTB)連接著兩個(gè)3單元的VTCU，兩個(gè)VTCU之間通過WTB進(jìn)行通信。多功能車輛總線MVB與車輛及列車控制單元VTCU ，大容量的事件記錄器等，可以對(duì)車輛總線通信進(jìn)行管理。VTCU通過MVB與車輛所有子控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)列車控制和車輛控制，車輛控制級(jí)，子系統(tǒng)控制級(jí)，以及本車于同一單元的其他車之間通過本地車輛總線進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸。（2）車輛及列車控制單元VTCU 車輛及列車控單元 VTCU為帶集成診斷功能和控制功能的車輛與列車控制裝置，每三節(jié)車單元擁有一個(gè)VTCU，作為總線管理主機(jī)，他是一個(gè)帶有32位數(shù)字處理器，8MB閃爍內(nèi)存的微機(jī)控制單元，還包含靜態(tài)電池緩沖RAM，串行接口，獨(dú)立電源。（3）列車管理系統(tǒng)（TMS）它是以VTCU為核心的一個(gè)列車控制系統(tǒng)，是列車微機(jī)控制和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要組成部分。他由列車控制級(jí)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和一些專門開發(fā)的高處理速度的微機(jī)組成。TMS負(fù)責(zé)列車的控制，監(jiān)控和診斷，該系統(tǒng)可以為列車子系統(tǒng)控制和模塊提供各種實(shí)時(shí)控制信號(hào)。（4）列車故障診斷 （VTCU）通過列車微機(jī)控制和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接受從各個(gè)子控制系統(tǒng)或IO控制單元傳來的故障報(bào)告，并附帶所選者的環(huán)境數(shù)據(jù)和相應(yīng)的時(shí)間參數(shù)。所有列車運(yùn)行所需的關(guān)鍵的診斷信息則是通過安裝在駕駛室駕駛臺(tái)上的TFT液晶彩色觸摸式顯示起來顯示。顯示器的內(nèi)容分別有中，英文顯示，對(duì)不同的使用者設(shè)置了不同的權(quán)限，分為駕駛模式界面和檢修模式界面。列車故障診斷系統(tǒng)對(duì)所有重要的故障信息的記錄均給出了跟蹤數(shù)據(jù)，并通過分析數(shù)據(jù)能顯示出連續(xù)的牽引、制動(dòng)曲線圖形，對(duì)于每個(gè)直接連接到MVB總線上的子控制單元，均要求診斷系統(tǒng)能診斷并顯示到最小可更換部件的故障。3. AGATE系統(tǒng)（1）AGATE系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu) AGATE系統(tǒng)是Alstom公司開發(fā)的列車控制系統(tǒng)。AGATE系統(tǒng)主要由AGATE link(列車監(jiān)控)、AGATE Aux（輔助控制）、AGATE Traction（牽引控制）和AGATEeMedia（乘客信息系統(tǒng)）4個(gè)部分組成。AGATE牽引控制系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的機(jī)車牽引控制和產(chǎn)