【文章內(nèi)容簡介】 n Communication Network）的征求意見稿。該稿分成4個部分：第1 部分總體結(jié)構(gòu)，第2 部分實時協(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。在后一種場合，其跨距為2000m，最多可連接256個職能總線站。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個節(jié)點，總線跨距860m。WTB具有列車初運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，對由瑞士SBB、德國DB、意大利FS、荷蘭NS的車輛編組成的運營試驗列車進行了全面的TCN試驗。1999年6 月，TCN標(biāo)準草案正式成為國際標(biāo)準，即IEC61735。該標(biāo)準對列車通信網(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)容進行了詳細的規(guī)定。列車通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準化對目前和將來的開發(fā)設(shè)計提供了一個良好的基礎(chǔ)，現(xiàn)已交付或投入運營的采用TCN的車輛達600輛以上，裝備TCN的車輛數(shù)量正在迅速增長，Adtranz、Firema、Siemens等車輛制造工廠的所有新項目均以TCN為基礎(chǔ)。我國列車通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可以追溯到1991年，株洲電力機車研究所在購買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)出了建國第一套力機車微機控制裝置，安裝于SS40038 電力機車上。在該裝置中，系統(tǒng)被明確劃分為人機界面顯示級、機車控制級和傳動控制級三級,級與級之間通過串行總線連接，形成了二級總線的雛形。其中連接司機臺顯示器與機車控制級之間的顯示總線在“春城”號動力分散電動車組上擴展為貫穿列車連接各動力車的機車控制級與司機臺顯示器的列車顯示總線：連接機車控制級與傳動控制級的近程控制器總線在“先鋒”號動力分散交流傳動電動車組上擴展為連接動力車節(jié)點與傳動控制單元和ATP的中程控制器總線。近年來，國內(nèi)機車車輛工業(yè)發(fā)展迅速，相繼開發(fā)成功了動車組、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)品需要對列車的運行狀況和故障做出快速準確的判斷和處理，而傳統(tǒng)的機車車輛控制技術(shù)已不能滿足這方面的要求。同時，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、電動塞拉門、電子防滑器、電空制動、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)自成一個小型網(wǎng)絡(luò)，使一個車輛有多種網(wǎng)絡(luò)存在，各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)不能共享，信號重復(fù)檢測。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，達到數(shù)據(jù)共享是非常必要的。90年代中期，隨著動車組在我國升溫，對列車通信網(wǎng)絡(luò)特別是機車的重聯(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)引進工作，這些工作主線局域網(wǎng)、現(xiàn)場總線、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作為連接司機臺和列車控制單元的局部總線的研究；國防科技大學(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)對通信介質(zhì)及其轉(zhuǎn)換的研究；大同機車廠對列車通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其協(xié)議的研究和對BITBUS的研究；株洲電力機車研究所的基于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的研究等以及國產(chǎn)化的MVB產(chǎn)品與其他公司的MVB產(chǎn)品的兼容性試驗；四方機車車輛研究所、鐵道科學(xué)研究院、西南交通大學(xué)、武進市劍湖鐵路客車附件廠、武漢正遠公司等對Lonworks、MVB、WTB進行了研究。購買了或準備購買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”號是首列采用Lonworks列車總線技術(shù)的內(nèi)燃動車組。在該項目中，Lonworks列車總線網(wǎng)卡插在成熟的內(nèi)燃機車微機控制裝置EXP機箱中。首尾動力車的重聯(lián)通信通過Lonworks列車總線以顯式報文方式實現(xiàn)，而EXP機箱內(nèi)的主CPU通過機箱背部的并行FE總線訪問網(wǎng)卡上的雙口RAM實現(xiàn)信息交換。“神州”號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”號是首列采用了株洲電力機車研究所的TEC列車通信與控制系統(tǒng)的動力分散交流傳動電動車組。在該項目中，每節(jié)動車或拖車上都有一個列車總線節(jié)點，列車總線貫穿全列車連接各個節(jié)點。在每節(jié)動車或拖車內(nèi)，各智能控制設(shè)備通過MVB或控制器總線與節(jié)點交換信息。在司機臺顯示器上可以選擇查看全列車各個設(shè)備的狀態(tài)?！爸性恰碧柺堑诙胁捎肨EC技術(shù)的動力分散交流傳動電動車組。該項目與“先鋒“號項目的主要區(qū)別是采用了MVB光纜連接一個車組單元內(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個列車總線節(jié)點，即每個車組單元只設(shè)置1個列車總線節(jié)點。從而從列車總線往下著，好象整個列車是由2 個基本運轉(zhuǎn)單元構(gòu)成，簡化了控制信號在列車總線上的傳遞。另外，“中原之星”號的車輛總線、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、“神州”號列車重聯(lián)通信的成功，特別是“先鋒”號、“中原之星”號的較為完備的列車通信與控制系統(tǒng)的成功，標(biāo)志著我國列車通信與控制系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)進入實用化的新階段。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：實現(xiàn)牽引控制，即牽引特性曲線的實現(xiàn)和牽引功能的優(yōu)化；實現(xiàn)列車牽引黏著控制，使列車在各種運用條件下，都能保持輪軌間的牽引力，并盡可能地使機車運用在輪軌間的牽引力實現(xiàn)最大化；實現(xiàn)并聯(lián)和電路的連接，即邏輯控制功能；以及實現(xiàn)列車運行過程中的故障信息處理，即進行故障信息的采集、處理、傳輸、顯示和記錄，并為列車乘務(wù)提供故障的現(xiàn)場處理和排除信息的提示。還提供列車運行的狀態(tài)信息。1. SIBAS系統(tǒng)v列車總線機車
總線車輛
總線節(jié)點終端SIBAS系統(tǒng)是德國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SIBAS32兩個系列，主要運用到我國早期的西門子進口城市軌道交通地鐵車輛中，如上海地鐵2號線車輛使用的SIBAS16控制系統(tǒng)；廣州地鐵1號線車輛使用的SIBAS32控制系統(tǒng)。SIBAS16是典型的第一代微機控制系統(tǒng)，核心部件有16位的8086型未處理器構(gòu)成的中央計算機、存儲器組件以及一個或多個控制機（8088，80C188）組成。該系統(tǒng)采用集中式機箱和插件式機械結(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。機車控制層和傳動層。采用多個串行總線系統(tǒng)，在傳輸速度和運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)準的程序模塊，為控制軟件的編程提供了有利的條件。20世紀90年代，Siemens公司在SIBAS16的基礎(chǔ)上進一步采用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車。在廣州地鐵2號線、深圳地鐵1號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：1）符合各國際標(biāo)準（EN50155車輛上的電子設(shè)備標(biāo)準；ENV5012132：鐵路應(yīng)用電磁兼容性的標(biāo)準；ENV50204：數(shù)字無線電話電磁場輻射標(biāo)準；IEC613751：列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準。IEEE1473:1999中關(guān)于列車通信協(xié)議標(biāo)準；UIC556/557 列車中信息傳輸?shù)脑\斷標(biāo)準），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。可測性和模塊化使系統(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)克視化的遠程交付式診斷、車輛跟蹤詳細目錄、GPS系統(tǒng)、貨物跟蹤、旅客載量數(shù)據(jù)等方式，進行實時監(jiān)控和故障診斷，提高了應(yīng)用的可靠性。5）支持遠程無線數(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)。國外先進的MITRAC CC系統(tǒng)可通過提供連接到運行車輛上的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)遠程維護，增強維護服務(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，例如移動電話、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遠程控制平臺。MITRAC CC 遠程平臺使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動通信，結(jié)合龐巴迪公司的鐵路專用技術(shù)，開發(fā)出心技術(shù)以降低維護成本，推進整個系統(tǒng)的可可靠信。MITRAC CC遠程平臺提供多種服務(wù)，通過標(biāo)準接口訪問車輛。由于服務(wù)本身來源不同的廠商，該遠程平臺不接受未經(jīng)授權(quán)調(diào)的廠商的訪問，同時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，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中沒有控制柜和機箱，而是各個控制單元或I/O單元均自成一體封裝在一個具有較好的電池兼容性能得機殼中。每個刻體軍友自己的電源和車輛總線接口。列車微機控制系統(tǒng)由列車總線和多功能車輛總線兩部分組成，它們在關(guān)鍵區(qū)域提供冗余，即WTB或MVB中的單點故障不會導(dǎo)致列車運行停止。列車控制分為列車控制級、車輛控制級以及子系統(tǒng)控制級三級（包括牽引控制、氣制動控制、輔助電源控制、門控制、空調(diào)控制、乘客信息控制等。）列車控制級上的WTB通過安裝在每個單元的VTCU中的大功率網(wǎng)關(guān)與MVB相連，進行數(shù)據(jù)交換。列車控制級和車輛控制級與每個3節(jié)車單元的VTCU構(gòu)成一個整體，執(zhí)行如下的主要功能：通過WTB進行列車控制；總線管理和過程數(shù)據(jù)的通信；監(jiān)督和診斷；通過MVB在各個子系統(tǒng)之間進行通信；提供與外部PC機之間的服務(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3單元的VTCU，兩個VTCU之間通過WTB進行通信。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，可以對車輛總線通信進行管理。VTCU通過MVB與車輛所有子控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)列車控制和車輛控制，車輛控制級，子系統(tǒng)控制級，以及本車于同一單元的其他車之間通過本地車輛總線進行通信和數(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VTCU，作為總線管理主機，他是一個帶有32位數(shù)字處理器，8MB閃爍內(nèi)存的微機控制單元，還包含靜態(tài)電池緩沖RAM，串行接口，獨立電源。（3）列車管理系統(tǒng)（TMS）它是以VTCU為核心的一個列車控制系統(tǒng)，是列車微機控制和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要組成部分。他由列車控制級的多臺計算機系統(tǒng)和一些專門開發(fā)的高處理速度的微機組成。TMS負責(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時控制信號。（4）列車故障診斷 （VTCU）通過列車微機控制和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接受從各個子控制系統(tǒng)或IO控制單元傳來的故障報告，并附帶所選者的環(huán)境數(shù)據(jù)和相應(yīng)的時間參數(shù)。所有列車運行所需的關(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、制動曲線圖形，對于每個直接連接到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個部分組成。AGATE牽引控制系統(tǒng)主要是實現(xiàn)實時的機車牽引控制和產(chǎn)