列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析及故障排除畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(編輯修改稿)
2025-08-17 11:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 CN 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，曾在是制定一套全新的標(biāo)準(zhǔn)，還是對原有方案加以標(biāo)準(zhǔn)化這兩種思路之間權(quán)衡。最后，其根據(jù)列車通信網(wǎng)絡(luò)的要求，對已有的 Profibus、 LonWorks、 Bitbus、 FIP、 CAN、 Tornad 等解決方案進(jìn)行考量，但由于協(xié)議不透明，或?qū)崟r(shí)性、可靠性、確定性不能滿足列車通信要求等各方面原因而被逐一否定。經(jīng)過多年的努力， WG22在 Siemens 和 Adtranz 公司原有技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，共同開發(fā)出了一套標(biāo)準(zhǔn)，并于 1999年成為國際標(biāo)準(zhǔn)，即 IEC613751 TCN 列車通信網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)。 IEC613751標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容如表 1所列。 該標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定典型的 TCN 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 1所示。 由圖可見， IEC 列車網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定系統(tǒng)分成兩層總線結(jié)構(gòu)：列車級(jí)的絞線式列車總線WTB 和車輛級(jí)的多功能車輛總線 MVB，兩者之間協(xié)議轉(zhuǎn)換需要通過網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)。列車總線 WTB最突出的特點(diǎn)是具有列車初運(yùn)行的功能，即在車輛之間的重聯(lián)通信時(shí)，能自動(dòng)識(shí)別并標(biāo)識(shí)各車輛在列車編組中的 位置和方向，這對于需要頻繁進(jìn)行編組的列車而言可謂意義非凡。車輛總線 MVB 則用于實(shí)現(xiàn)車輛內(nèi)的控制單元及控制設(shè)備的互聯(lián)。 TCN 標(biāo)準(zhǔn)在列車通信的實(shí)時(shí)性方面規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)采用基于總線管理器的主從式介質(zhì)訪問控制，而在可靠性方面則規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)采取介質(zhì)和總線管理器的冗余技術(shù)。 IEC613751標(biāo)準(zhǔn)通過后， TC9于 20xx年成立專門的工作組 TAHG(Train Communication Network AD Hoc Group)，致力于研究 TCN 的改進(jìn)與發(fā)展，并于 20xx年 4月對 IEC613751進(jìn)行了修訂，發(fā)布了第 2版 ，同時(shí)也發(fā)布了 IEC613752列車通信網(wǎng)絡(luò)一致性測試標(biāo)準(zhǔn)。此外，工作組還在討論將 CANopen、 LonWorks、 TEther、 TIMN 等多種總線形式納入車輛總線的規(guī)范當(dāng)中。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 列車通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r 20世紀(jì) 70年代末至 80年代初，車載微機(jī)的雛形分別在 Siemens公司和 BBC公司出現(xiàn)，開始僅僅是用于傳動(dòng)裝置的控制。 列車上的信息可以分為遠(yuǎn)程控制、診斷和旅客服務(wù)信息。遠(yuǎn)程控制信息包括用于牽引的信息和車輛的照明、車門、空調(diào)、傾擺控制等信息；診斷信息包括設(shè)備故障和維修 等信息；旅客服務(wù)信息有報(bào)站、意外、轉(zhuǎn)車、訂座等信息。隨著列車上設(shè)備控制、服務(wù)對象的增多，需要傳輸?shù)男畔⒌臄?shù)量和種類也在 不斷增長，因此，就迫切需要一種大容量、高速度的信息傳輸系統(tǒng)，提高控制、監(jiān)視和診斷水平。在這種背景下，隨著車載微機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，集整列列車內(nèi)部測控任務(wù)和信息處理任務(wù)為一身，把全列車各個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的部件進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信的列車通信網(wǎng)絡(luò) (Train Communication Network，簡稱 TCN)便應(yīng)運(yùn)而生，并從原來不同公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推向國際標(biāo)準(zhǔn)，逐步形成了列車通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化。 1988年 ， IEC第 9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，車上的可編程 電子設(shè)備能夠互換。 1992年 6月， TC9WG22以委員會(huì)草案 CD的形式向各國 發(fā)出列車通信網(wǎng)絡(luò) (TcN)的征求意見稿。 1994年 5月至 1995年 9月，歐洲鐵路研究所 (E剛 u)耗資 300萬美元，在 瑞士 Interken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(yùn)營試驗(yàn)列車進(jìn)行了全面的 TCN試驗(yàn)。一些大的鐵路公司以牽引控制系統(tǒng)為基礎(chǔ) 、以列車通信系統(tǒng)為紐帶、以新器件和新工藝為載體，相繼推出廣泛覆蓋牽引、制動(dòng)、輔助系統(tǒng)、旅客舒適設(shè)備控制和顯示、診斷等的列車通信與控制系統(tǒng)，在歐洲一般簡稱為 TCC(Train Communication and Contr01)。在北美，類似的系統(tǒng)被稱為基于通信的列車控制系 統(tǒng)，簡稱 CBTC(Control Based on Train cation)。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 1999年 6月， IEC／ TC9／ WG22在 ABB的 MvB、 Siemens的 DIN43322和意大 利的 CD450等運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上制訂的“列車通信網(wǎng)絡(luò) (TCN)標(biāo)準(zhǔn) (草案 )” IEC613751《鐵道電氣設(shè)備一列車總線第 1部分：列車通信網(wǎng)絡(luò) (TCN)》正式成為國際標(biāo)準(zhǔn)。 在北美，由一家美國公司 Echelon于 90年代初開發(fā)的主要用于建筑自動(dòng)化和工業(yè)控制的現(xiàn)場總線 LonWorks被部件供應(yīng)商和鐵路公司所接受。緊跟在 IEC61375． 1正式成為國際標(biāo)準(zhǔn)之后， IEEE于 1999年制訂了 IEEEl473《列車通信協(xié)議》。該協(xié)議包含兩種類型的列車通信網(wǎng)絡(luò)： T型和 L型。 T型即為 1EC61375． 1： 1999規(guī)定的TCN型； L型為 EIA709． 1： 1998《控制網(wǎng)絡(luò) 協(xié)議規(guī)范》及 E1A709． 3： 1998《自由拓?fù)潆p絞線信道規(guī)范》規(guī)定的 LonWorks型。 T型 (TCN)網(wǎng)絡(luò)適用于鐵道各基本運(yùn)轉(zhuǎn)單元 (設(shè)計(jì)用于獨(dú)立工作的一節(jié)機(jī)車車輛或幾節(jié)永久或半永久組合的車輛 )之間傳送時(shí)間要求確定、時(shí)限緊迫的過程數(shù)據(jù)的周期性傳送以及由事件驅(qū)動(dòng)的消息數(shù)據(jù)的傳送。它既可用于編組經(jīng)常改變的非固定編組列車，也可用于編組固定的固定編組列車，能滿足其實(shí)時(shí)性、可用性及完整性要求。 T型網(wǎng)絡(luò)由絞線式列車總線 (wTB， Wire Train Bus)和多功能車輛總線 (MVB Vehicle Bus)組成。 WTB用于連接編組經(jīng)常改變的列車中的各基本運(yùn)轉(zhuǎn)單元， MVB用于連接一個(gè)基本運(yùn)轉(zhuǎn)單元中的車載電子裝置。 L型 (LonWorks)網(wǎng)絡(luò)用于連接一個(gè)基本運(yùn)轉(zhuǎn)單元或一組基本運(yùn)轉(zhuǎn)單元內(nèi)的電子裝置，傳送時(shí)間不太緊迫、時(shí)間不要求確定的由事件驅(qū)動(dòng)的消息數(shù)據(jù)，只適用于編組固定的列車。 T型在國外已大量使用，主要用在西歐電動(dòng)車組上；而 L型主要用在美洲內(nèi)燃動(dòng)車組上。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 國內(nèi)列車通訊網(wǎng)絡(luò)的
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