列車網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)基礎(chǔ)

列車網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)基礎(chǔ)第1頁/共83頁講解內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)的基本概念TCN列車通信網(wǎng)絡(luò)標準IEC61375

牛牛文庫文檔分享第2頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念

1.1內(nèi)容提綱網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵網(wǎng)絡(luò)的特點列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展

牛牛文庫文檔分享第3頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念

1.2引言當(dāng)今人類正進入網(wǎng)絡(luò)社會，計算機網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展正在改變著人們的工作和生活。鐵路運輸也不例外。城軌車、動車組、高速車、地鐵、擺式列車等列車控制命令和狀態(tài)信息的傳遞，對各部件的診斷，信息顯示等均離不開列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

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1.2.1引言-傳統(tǒng)方式1網(wǎng)絡(luò)基本概念

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1.2.2引言-網(wǎng)絡(luò)方式1網(wǎng)絡(luò)基本概念

牛牛文庫文檔分享第6頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念

1.3通信系統(tǒng)簡介——通信是網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)1.3.1通信系統(tǒng)的組成

信息源和信息接收者發(fā)送設(shè)備傳輸介質(zhì)接收設(shè)備

牛牛文庫文檔分享第7頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念1.3.2通信系統(tǒng)的功能數(shù)據(jù)通信資源共享增加可靠性提高系統(tǒng)處理能力

牛牛文庫文檔分享第8頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念1.3.3傳輸速率波特率1.3.4

通信方式單工通信半雙工通信全雙工通信

牛牛文庫文檔分享第9頁/共83頁1.4網(wǎng)絡(luò)內(nèi)涵1網(wǎng)絡(luò)基本概念1.4.1網(wǎng)絡(luò)拓撲星形拓撲環(huán)形拓撲總線拓撲

牛牛文庫文檔分享第10頁/共83頁樹形拓撲自由拓撲1.4.1網(wǎng)絡(luò)拓撲（續(xù)）1網(wǎng)絡(luò)基本概念

牛牛文庫文檔分享第11頁/共83頁1.4.2.網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)1網(wǎng)絡(luò)基本概念雙絞線同軸電纜光導(dǎo)纖維電纜無線

牛牛文庫文檔分享第12頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念雙絞線

雙絞線(TwistedPair,TP)是目前使用最廣，價格相對便宜的一種傳輸介質(zhì)。它由兩條相互絕緣的銅導(dǎo)線組成。其中導(dǎo)線的典型直徑為1mm(在0.4mm至1.4mm之間)。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起，可以降低信號干擾的程度，每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射的電波會被另一根線上發(fā)出的電波抵消。“雙絞線”的名字也是由此而來。由若干對雙絞線構(gòu)成的電纜被稱為雙絞線電纜。

牛牛文庫文檔分享第13頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念同軸電纜同軸電纜（COARIAL

CABLE）的得名與它的結(jié)構(gòu)相關(guān)。同軸電纜也是局域網(wǎng)中最常見的傳輸介質(zhì)之一。它用來傳遞信息的一對導(dǎo)體是按照一層圓筒式的外導(dǎo)體套在內(nèi)導(dǎo)體（一根細芯）外面，兩個導(dǎo)體間用絕緣材料互相隔離的結(jié)構(gòu)制選的，外層導(dǎo)體和中心軸芯線的圓心在同一個軸心上，所以叫做同軸電纜。廣泛使用的同軸電纜有兩種，分別是阻抗為50Ω的基帶同軸電纜和阻抗為75Ω的寬帶同軸電纜。

牛牛文庫文檔分享第14頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念光導(dǎo)纖維電纜光纖是以光脈沖的形式來傳輸信號，以玻璃或有機玻璃等為網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。它由纖維芯、包層和保護套組成。光纖傳輸帶寬非常寬，通信容量很大；傳輸損耗小，中繼距離長，特別適用于長距離傳輸；抗雷電和抗電磁干擾能力強；保密性好，不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)；體積小，重量輕；誤碼率低，傳輸可靠性高；價格正在不斷下降。

牛牛文庫文檔分享第15頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念無線無線介質(zhì)是指信號通過空氣傳播，信號不被約束在一個物理導(dǎo)體內(nèi)。無線介質(zhì)實際上就是無線傳輸系統(tǒng)，主要包括無線電、微波和衛(wèi)星通信等。

牛牛文庫文檔分享第16頁/共83頁1.5開放系統(tǒng)互連OSI七層模型1網(wǎng)絡(luò)基本概念7654321

牛牛文庫文檔分享第17頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念物理層(PhysicalLayer)

要傳遞信息就要利用一些物理媒體，如雙絞線、同軸電纜等，物理層的任務(wù)就是為它的上一層提供一個物理連接，以及它們的機械、電氣、功能和過程特性。如規(guī)定使用電纜和接頭的類型，傳送信號的電壓等。在這一層，數(shù)據(jù)還沒有被組織，僅作為原始的位流或電氣電壓處理，單位是比特。

牛牛文庫文檔分享第18頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)

數(shù)據(jù)鏈路層負責(zé)在兩個相鄰結(jié)點間的線路上，無差錯的傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括一定數(shù)量的數(shù)據(jù)和一些必要的控制信息。和物理層相似，數(shù)據(jù)鏈路層要負責(zé)建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。在傳送數(shù)據(jù)時，如果接收點檢測到所傳數(shù)據(jù)中有差錯，就要通知發(fā)方重發(fā)這一幀。

牛牛文庫文檔分享第19頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念網(wǎng)絡(luò)層(NetworkLayer)

在計算機網(wǎng)絡(luò)中進行通信的兩個計算機之間可能會經(jīng)過很多個數(shù)據(jù)鏈路，也可能還要經(jīng)過很多通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是選擇合適的網(wǎng)間路由和交換結(jié)點，確保數(shù)據(jù)及時傳送。網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)鏈路層提供的幀組成數(shù)據(jù)包，包中封裝有網(wǎng)絡(luò)層包頭，其中含有邏輯地址信息--源站點和目的站點地址的網(wǎng)絡(luò)地址。

牛牛文庫文檔分享第20頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念傳輸層(TransportLayer)

該層的任務(wù)時根據(jù)通信子網(wǎng)的特性最佳的利用網(wǎng)絡(luò)資源，并以可靠和經(jīng)濟的方式，為兩個端系統(tǒng)（也就是源站和目的站）的會話層之間，提供建立、維護和取消傳輸連接的功能，負責(zé)可靠地傳輸數(shù)據(jù)。在這一層，信息的傳送單位是報文。

牛牛文庫文檔分享第21頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念會話層(SessionLayer)

這一層也可以稱為會晤層或?qū)υ拰?，在會話層及以上的高層次中，?shù)據(jù)傳送的單位不再另外命名，統(tǒng)稱為報文。會話層不參與具體的傳輸，它提供包括訪問驗證和會話管理在內(nèi)的建立和維護應(yīng)用之間通信的機制。如服務(wù)器驗證用戶登錄便是由會話層完成的。

牛牛文庫文檔分享第22頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念表示層(PresentationLayer)

這一層主要解決擁護信息的語法表示問題。它將欲交換的數(shù)據(jù)從適合于某一用戶的抽象語法，轉(zhuǎn)換為適合于OSI系統(tǒng)內(nèi)部使用的傳送語法。即提供格式化的表示和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮，加密和解密等工作都由表示層負責(zé)。

牛牛文庫文檔分享第23頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念應(yīng)用層(ApplicationLayer)

應(yīng)用層確定進程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶需要以及提供網(wǎng)絡(luò)與用戶應(yīng)用。

牛牛文庫文檔分享第24頁/共83頁1.6網(wǎng)絡(luò)的特點

1網(wǎng)絡(luò)基本概念互連互通

各個不同設(shè)備之間通過采用相同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實現(xiàn)互聯(lián)，完成數(shù)據(jù)的交換。資源共享 網(wǎng)絡(luò)中的不同設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)資源共享。1.6.1網(wǎng)絡(luò)的整體性

牛牛文庫文檔分享第25頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念

網(wǎng)絡(luò)的資源共享

牛牛文庫文檔分享第26頁/共83頁

網(wǎng)絡(luò)的資源共享（續(xù)）1網(wǎng)絡(luò)基本概念

牛牛文庫文檔分享第27頁/共83頁1.6.2網(wǎng)絡(luò)的可靠性1網(wǎng)絡(luò)基本概念分布系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)冗余

牛牛文庫文檔分享第28頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念分布系統(tǒng)系統(tǒng)中的各節(jié)點(傳感器、控制器、執(zhí)行器等)之間的數(shù)據(jù)傳輸不是采用傳統(tǒng)的點對點式的,而是通過網(wǎng)絡(luò)來傳輸?shù)摹?/p>

牛牛文庫文檔分享第29頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念冗余系統(tǒng)在一些對系統(tǒng)可靠性要求很高的應(yīng)用中，DCS的設(shè)計需要考慮熱備份也就是系統(tǒng)冗余，這是指系統(tǒng)中一些關(guān)鍵模塊或網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計上有一個或多個備份，當(dāng)現(xiàn)在工作的部分出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)可以通過特殊的軟件或硬件自動切換到備份上，從而保證了系統(tǒng)不間斷工作。通常設(shè)計的冗余方式包括：CPU冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余、電源冗余。在極端情況下，一些系統(tǒng)會考慮全系統(tǒng)冗余，即還包括I/O冗余。

牛牛文庫文檔分享第30頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念1.6.3網(wǎng)絡(luò)的層次性計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)。將一個復(fù)雜系統(tǒng)分解為若干個容易處理的子系統(tǒng)，然后“分而治之”。層次結(jié)構(gòu)的好處在于使每一層實現(xiàn)一種相對獨立的功能。分層結(jié)構(gòu)還有利于交流、理解和標準化。

牛牛文庫文檔分享第31頁/共83頁1.6.4網(wǎng)絡(luò)的開放性1網(wǎng)絡(luò)基本概念網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是公開的連接在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備不一定是一個廠家的產(chǎn)品

牛牛文庫文檔分享第32頁/共83頁1.7網(wǎng)絡(luò)體系

1網(wǎng)絡(luò)基本概念I(lǐng)nternet

國際互連網(wǎng)Intranet

企業(yè)網(wǎng)現(xiàn)場總線 控制網(wǎng)絡(luò)

———

全球性

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安全性

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實時性

牛牛文庫文檔分享第33頁/共83頁1網(wǎng)絡(luò)基本概念1.8列車網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)

牛牛文庫文檔分享第34頁/共83頁1.9列車網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

1網(wǎng)絡(luò)基本概念從列車通信發(fā)展成列車網(wǎng)絡(luò)將工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到列車上，形成列車通信網(wǎng)絡(luò)

牛牛文庫文檔分享第35頁/共83頁講解內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)基本概念2、列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC61375

牛牛文庫文檔分享第36頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC61375總線架構(gòu)標準化產(chǎn)品開發(fā)和使用基礎(chǔ)歷史比較與選擇列車總線車輛總線實時協(xié)議車輛總線列車總線車輛總線車輛總線

牛牛文庫文檔分享第37頁/共83頁2.1IEC國際電工委員會設(shè)備制造商：Adtranz(CH,DE,SE)ANSALDO(IT)CAF(E)ErcoleMarelliTrazione/FiremaGEC-Alsthom(F,GB,B)Mitsubishi(JP)Siemens(GB,DE)Toshiba(JP)WestinghouseSignals(GB)鐵路營運商：CR（中國鐵路）DB(德國鐵路)FS(意大利)JRRI(日本)NS(荷蘭)RATP(法國)SNCF(法國)組成國際鐵路聯(lián)盟UICPKN(波蘭)IECTC9(牽引電氣設(shè)備分會)與UIC（國際鐵路聯(lián)盟）一起建立了WG22(第22工作組),制訂TCN列車通信網(wǎng)絡(luò)標準。2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC61375

牛牛文庫文檔分享第38頁/共83頁TC9于1988年建立WG22，來定義車載智能控制設(shè)備之間的接口其目的是取得設(shè)備之間的互操作性（兼容性）1)車輛之間2)一個車輛內(nèi)的各控制設(shè)備之間:2.2WG22的任務(wù)2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC61375

牛牛文庫文檔分享第39頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.3WG22的工作方法建立用戶需求(尤其是UIC)基于由鐵路設(shè)備供應(yīng)商支持的且已經(jīng)在鐵路上得到證實的解決方案解決知識產(chǎn)權(quán)IP的問題標準化之前已實現(xiàn)確保對技術(shù)的平等入門定義一致性測試研究已有解決方案(Profibus,LON,FIP,MIL1553,CAN,...)

牛牛文庫文檔分享第40頁/共83頁2.4TCN兩層結(jié)構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)包括:?用于連接多個車輛的列車總線?用于連接一個車輛內(nèi)多個控制設(shè)備的車輛總線車輛和列車總線通過一個扮演網(wǎng)關(guān)功能的節(jié)點來互聯(lián)車輛總線設(shè)備列車總線車輛總線節(jié)點節(jié)點節(jié)點車輛總線車輛總線2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC61375

牛牛文庫文檔分享第41頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.5列車類型開式列車閉式列車組車輛在運行中不分離.列車總線由司機或工廠離線配置例子:TGV,ICE,地鐵,郊區(qū)通勤列車.包括需要頻繁編組和解編的車輛，列車總線能自動再配置（初運行）例子:國際旅客列車.WG22區(qū)分兩種主要不同的列車:SNCFDBFS

牛牛文庫文檔分享第42頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC61375?列車總線:860m,32個節(jié)點.?車輛總線:200m,32個設(shè)備.?時間緊急的短的過程數(shù)據(jù)(牽引控制，列車控制,...)周期性傳送列車總線上點到點的傳輸延遲<100ms,車輛總線上相應(yīng)的傳輸延遲<50ms.?時間上不太緊急的消息數(shù)據(jù)(診斷,旅客信息,...)根據(jù)需要來傳送點到點的傳輸具有可靠的流控制和故障恢復(fù)能力通信拓撲兩層結(jié)構(gòu):列車總線與車輛總線.跨距列車總線:在１秒內(nèi)自動配置，并具有左右方向識別功能操作介質(zhì)雙絞線或光纖可靠性符合鐵路環(huán)境如IEC571等標準.可冗余配置以提高可用性.2.6技術(shù)需求

牛牛文庫文檔分享第43頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.7TCN候選總線IEC/ISASP50總線缺點FIPProfibusMIL1553商業(yè)上很難獲得高層協(xié)議負責(zé).國家標準,未來不確定,實例少，芯片貴.國家標準，未來不確定.速度慢,站點少,高層協(xié)議負責(zé).昂貴(收發(fā)器,芯片,工具).完整性不夠(奇偶校驗).BRELNET,ITDC,制造商不愿開放.芯片停止供貨，不開放.Bitbus慢，依賴于INTEL,制造商不愿公開軟件.Factor速度慢，性能弱，不確定性.CAN,A-BUSLONEKENET站點昂貴,制造商不愿開發(fā)物理層Tornad*ARINC625優(yōu)點可能成為國際現(xiàn)場總線標準現(xiàn)場總線,確定性,完整性,由EdF,ENEL等支持過程總線,連接便宜,完整性,有許多公司的支持具有鐵路和航空運用經(jīng)驗具有航空運用經(jīng)驗簡單，使用廣泛具有鐵路運用經(jīng)驗(確定性以太網(wǎng))具有鐵路使用經(jīng)驗依賴于標準簡單，便宜，具有鐵路運用經(jīng)驗具有高層協(xié)議，工具，層次結(jié)構(gòu)等很好的概念速度慢，不確定，不安全.昂貴(收發(fā)器,芯片,工具).

牛牛文庫文檔分享第44頁/共83頁2.8使用商用網(wǎng)絡(luò)還是使用定制網(wǎng)絡(luò)？使用商業(yè)上廣泛獲得的元件和軟件可減少開發(fā)費用，確保長期可用性理論:商用元件必須根據(jù)應(yīng)用來定制.事實:從事計算機貿(mào)易的公司沒有鐵路公司穩(wěn)定.大容量的銷售商對小的鐵路市場不太關(guān)注．市場上沒有太多的鐵路等級的網(wǎng)絡(luò)元件．因此:WG22決定只選擇那些已經(jīng)過鐵路驗證并且具有內(nèi)部制造能力的支持的總線技術(shù).商用元件的生命周期為５年，工業(yè)產(chǎn)品為１５年，而鐵路產(chǎn)品為３０年，-還有１５年咋辦?2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC61375

牛牛文庫文檔分享第45頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.9評估結(jié)果只有FIP,ARINC1553,MIL1553和MICAS具有快的，確定的響應(yīng)特性(1ms)僅LON支持兩級的層次（網(wǎng)絡(luò)層）,但缺乏實時響應(yīng)性能.大多數(shù)總線因不具有足夠的完整性或冗余性能而未能入選.???僅MICAS滿足技術(shù)要求，且已經(jīng)在鐵路上使用．它的改進版本命名為多功能車輛總線（MVB）.?WTB是DIN43322的改進,吸收了CD450的經(jīng)驗.?評估的總線:BRELNET,CD450,DIN43322,Profibus,Modiac,IECFieldbus,Tornad,Tornad*,FIP,Factor,Arlic,Ekenet,Bitbus,CAN,ARINC1553,MICAS,ITDC,ISASP50.?

牛牛文庫文檔分享第46頁/共83頁2.10列車總線通信列車總線上不同類型的通信主要用于:遙控牽引控制:車輛控制:診斷旅客信息預(yù)定座位等1)2)3)

燈,門,加熱,傾擺,...遠程,重聯(lián)牽引,...預(yù)報下一站,故障,線路.客車客車機車具有司機室的客車司機室列車服務(wù)員診斷計算機設(shè)備故障,維修信息2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC61375

牛牛文庫文檔分享第47頁/共83頁2.11絞線式列車總線(WTB)基于DB-bus,FS-ETR450和SBBHuckepack經(jīng)驗1Mbps(雙絞屏蔽線）數(shù)據(jù)率32節(jié)點數(shù)860m跨距用于指示其順序地址和方向給每一個節(jié)點車輛在現(xiàn)場運用應(yīng)用現(xiàn)狀初運行2.11.1車輛之間的標準通信接口25ms響應(yīng)時間具有動態(tài)編組要求列車組，如ＵＩＣ國際列車主要應(yīng)用節(jié)點節(jié)點節(jié)點2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC61375

牛牛文庫文檔分享第48頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.11.2WTB布線在車輛間使用跨接電纜或自動耦合器.布線通常采用兩個跨接線,因此，布線是冗余的:UIC通信電纜LineBLineA跨接線LineA車輛車輛WTB電纜LineBWTBnode11頂視圖2classicUIClines跨接線classicUIClines冗余節(jié)點2WTBnodeWTBnode

牛牛文庫文檔分享第49頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.11.3WTB節(jié)點的設(shè)置和初運行

在正式運用前，所有節(jié)點都能獲知其他所有節(jié)點的特征.1秒內(nèi)完成節(jié)點的自動編號和列車總線主的選定.

所有節(jié)點都知道其在總線上的位置并能區(qū)分出左右.

在總線主故障的情況下，任何其他節(jié)點均能接管總線管理功能.中間節(jié)點端節(jié)點主干電纜跨接電纜2通道激活端節(jié)點2通道激活1通道激活1通道激活+-+-總線控制器+-+-總線控制器+-+-總線控制器+-+-總線控制器終端電阻(連接)終端電阻(連接)

牛牛文庫文檔分享第50頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.11.4WTB:車輛間的接口WTB考慮了運用商，制造商等需求WTB最初主要用于具有可變編組的開式列車比如UIC國際聯(lián)運列車.

WTB上過程數(shù)據(jù)的交換在UIC556標準草案，從而允許不同來源的車輛進行明確的數(shù)據(jù)通信.WG22將WTB規(guī)定為車輛間設(shè)備互聯(lián)的標準接口WTB上診斷消息在UIC557標準草案中規(guī)定.

牛牛文庫文檔分享第51頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.11.5WTB數(shù)據(jù)定義-UIC556草案40字節(jié)lock/unlockleftdoorslock/unlockrightdoorsallleftdoorslockedallrightdoorslockedextendstaircase12unused(11)connectloudspeakertoUICpair5-6connectloudspeakertoUICpair7-8connectmicrophonetoUICpair1-23connectmicrophonetoUICpair3-4connectmicrophonetoUICpair3-4connectexternalleftloudspeakerstoUICpair7-84connecttocalledvehicleconnecttocallingvehiclebrakenotapplied5emergencybrakesignal保留用于牽引88字節(jié)lastvehiclepresenttailsignalpresent6void(11)UIC556草案定義了WTB上數(shù)據(jù)交換的格式字節(jié)位connectexternalrightloudspeakerstoUICpair7-8 1-45-81-23-45-67-81-23-45-67-81-23-45-67-81-23-67-81-23-45-8字節(jié)

牛牛文庫文檔分享第52頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.11.6WTB的特點總結(jié)WTB是專門為可變編組（UIC）列車而設(shè)計的.WTB具有不同于其他工業(yè)總線的獨特性:

節(jié)點的自動編號（初運行）和自配置能力

兩條獨立總線上故障恢復(fù)功能

在不良性能的電纜上無需中繼的長距離信號傳送(860m)(跨接線,連接器,不連續(xù))

不需要預(yù)先維護的運用

與UIC556/UIC557草案緊密相關(guān)

牛牛文庫文檔分享第53頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.12.1用于各種車載設(shè)備互聯(lián)的標準通信接口數(shù)據(jù)率延遲介質(zhì)>5000個車輛在使用應(yīng)用現(xiàn)狀1.5Mbps1ms雙絞線，光纖2.12多功能車輛總線(MVB)駕駛室電機

變流器

制動

電力線軌道信號列車總線診斷系統(tǒng)無線列調(diào)車輛總線

牛牛文庫文檔分享第54頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.12.2MVB物理層?OGF?EMD?ESD雙絞線段

傳感器光纖鏈路機箱光纖鏈路機箱星型耦合器介質(zhì)直接通過中繼器{信號再生器）進行連接所有介質(zhì)均運行在同樣的1.5Mbps

的速度下.設(shè)備(2000m)(200m)(20m)光纖具有變壓器隔離的屏蔽雙絞線符合RS485的背板總線或雙絞線

牛牛文庫文檔分享第55頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.12.3閉式列車組中的MVB在多單元列車配置中，MVB可以跨幾個車輛:列車總線

設(shè)備節(jié)點

具有短距離總線的設(shè)備MVB在固定配置的列車中，MVB可以用作列車總線,距離長達200m(EMD介質(zhì))或2000m(OGF介質(zhì)).中繼器

牛牛文庫文檔分享第56頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.12.4MVB:標準設(shè)備接口WG22把MVB規(guī)定為同一車輛上不同設(shè)備之間能滿足互操作性要求的標準接口MVB總線上的數(shù)據(jù)通信在WG22的應(yīng)用小組中進行定義.每一種設(shè)備都通過一種標準方式進行訪問,來讀取它的特征，建立它的參數(shù)以及下載更新的程序等.MVB為設(shè)備互換性鋪平了道路，并簡化了維護過程MVB對以下方面來說，是十分重要的：?小的設(shè)備制造商（減少網(wǎng)絡(luò)多樣性）?組裝廠(多家供應(yīng)商可選擇)?鐵路營運商(減少維護費用和備品備件)

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2.13WTB–MVB的比較

特性WTB:列車總線MVB:車輛總線拓撲開式總線,860m端結(jié)式總線,200m(2000m)配置自動配置固定,預(yù)先配置對稱性左/右,前/后識別無方向?qū)ぶ废鄬τ谥鞴?jié)點絕對(物理或邏輯)初運行每次編組改變時在設(shè)備安裝時節(jié)點數(shù)32,每個車輛一個（兩個）在同一個車輛32個漢明距離周期性(nx25ms)和偶發(fā)性毛數(shù)據(jù)率1.5Mb/s1.0Mb/s介質(zhì)屏蔽雙絞線(UIC電纜)周期性(nx1ms)和偶發(fā)性介質(zhì)訪問源尋址的廣播源尋址的廣播智能節(jié)點智能和簡單設(shè)備240um光纖或屏蔽雙絞線主權(quán)鏈路控制4(使用光纖時為8)4連接器4xsub-D光纖:ST;STP:2xsub-D冗余線路總是冗余的線路可設(shè)置為冗余/非冗余初運行時選擇主固定主,預(yù)先配置設(shè)備級別

牛牛文庫文檔分享第58頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.14TCN架構(gòu)MVBMVBMVBMVBMVB860m(無需中繼器)WTB(標準)開式列車0車輛總線2車輛總線(標準或非標準)1車輛總線(標準MVB)MVB或其他(非標準)閉式列車1車輛總線0車輛總線WTB(標準)連接的列車組1車輛總線200m(無需中繼器)200m無需中繼器非標準的MVB0節(jié)點(導(dǎo)車)

牛牛文庫文檔分享第59頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.15TCN的可用性所有介質(zhì)缺省設(shè)為冗余(在兩線上發(fā)送，但只從一路接受，檢查另一路)線A線B從設(shè)備1從設(shè)備2從設(shè)備3從設(shè)備4---------從設(shè)備N線A線BWTB節(jié)點(網(wǎng)關(guān))冗余總線管理器

總線管理器1總線管理器2在MVB上，總線主權(quán)由交互的總線管理器來行使在WTB上,當(dāng)總線主故障時，任何節(jié)點均可行使總線主權(quán)WTBMVB

牛牛文庫文檔分享第60頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.16TCN的容錯性MVB(雙份)激勵器傳感器TCN允許MVB設(shè)備的替換在切換時，消息改變路徑發(fā)送到當(dāng)前在線的單元.節(jié)點節(jié)點(在線)(備用)通過一次初運行，備用的WTB節(jié)點接管故障節(jié)點的功能WTB(雙份)

牛牛文庫文檔分享第61頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.17TCN總線通信過程數(shù)據(jù)的周期性傳送短而緊急的數(shù)據(jù)項包含列車狀態(tài)比如：變量被周期性地刷新發(fā)生通信錯誤時不需重傳協(xié)議周期相周期相事件偶發(fā)相偶發(fā)相時間軸消息數(shù)據(jù)的偶發(fā)傳送不經(jīng)常的但冗長的用于報告事件的消息，主要用于：?系統(tǒng):初始化，下載等消息代表不被丟失的狀態(tài)變化：通信錯誤通過一個重傳協(xié)議來恢復(fù)?用戶:診斷，狀態(tài)基本周期基本周期變量消息...電機電流,速度,操作命令等預(yù)先確定的通信基于需要的通信

牛牛文庫文檔分享第62頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.18實時協(xié)議棧（RTP）實時協(xié)議RTP適用于使用WTB、MVB或其他遵循相同操作原理總線的列車通信網(wǎng)絡(luò)（TCN），實時協(xié)議提供車輛內(nèi)或車輛間應(yīng)用之間的通信。RTP規(guī)定兩種主要的應(yīng)用通信服務(wù)：a）變量：傳送具有確定傳輸延時的短數(shù)據(jù)，包括：過程數(shù)據(jù)鏈路層接口（LPI）。變量的應(yīng)用層接口（AVI）。b）消息：傳送可能冗長但不頻繁的數(shù)據(jù)項，如果必要，數(shù)據(jù)項被拆分成小包并基于請求發(fā)送，包括：消息數(shù)據(jù)鏈路層接口（LMI）。用于選擇包在網(wǎng)絡(luò)中的傳送路徑的網(wǎng)絡(luò)層路由。提供流控制和差錯恢復(fù)的傳送層。配對呼叫消息和應(yīng)答消息對話層。消息的應(yīng)用層接口（AMI）。

牛牛文庫文檔分享第63頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.18實時協(xié)議棧（續(xù)）TCN的所有總線都遵循同樣的操作原理.

所用總線共享共通的RTP實時協(xié)議和TNM網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管理MVB變量TCN列車通信網(wǎng)遵循OSI開發(fā)系統(tǒng)互聯(lián)模型.網(wǎng)絡(luò)層會話層傳送層鏈路層物理層實時協(xié)議所有總線都是共同的表示層應(yīng)用接口消息應(yīng)用接口鏈路層接口其它總線WTB

牛牛文庫文檔分享第64頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.19過程數(shù)據(jù)交換:確定性和實時性TCN提供一種刷新信息用以檢測出過時的數(shù)據(jù)通過周期性的基于源地址的廣播，TCN提供了一種確定性傳送循環(huán)算法端口地址應(yīng)用1通信存儲器端口端口端口應(yīng)用2應(yīng)用4源端口宿端口端口數(shù)據(jù)總線控制器總線控制器總線控制器宿端口周期性輪詢總線控制器總線管理器應(yīng)用3總線控制器總線周期性表端口應(yīng)用程序應(yīng)該采用循環(huán)調(diào)度算法，以確保確定性.循環(huán)算法循環(huán)算法循環(huán)算法

牛牛文庫文檔分享第65頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.20消息數(shù)據(jù)交換和應(yīng)用程序接口列車總線FFFFF不同車輛中功能在一個節(jié)點上的功能與在另一個車輛中應(yīng)用進行通信路由器路由器節(jié)點車輛總線車輛總線同一車輛中的功能功能FFFFFFFF同一設(shè)備中的功能一個定義好的接口確保應(yīng)用程序的編寫?yīng)毩⒂谕ㄐ畔到y(tǒng)不管功能定位于與應(yīng)用相同或不同的車輛中，它們之間的通信是相同的

牛牛文庫文檔分享第66頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.21消息數(shù)據(jù):需求驅(qū)動的通信交換信息的實體叫做應(yīng)用功能.每個車輛支持標準的應(yīng)用功能.不用了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，列車總線即可訪問一個車輛的功能.應(yīng)用訪問的是功能而非設(shè)備.功能即可以由一個或幾個車輛總線設(shè)備來實現(xiàn)，也可由一個節(jié)點來實現(xiàn).車輛總線傳感器總線列車總線設(shè)備空調(diào)車門制動車門旅客信息設(shè)備設(shè)備設(shè)備設(shè)備傳感器/激勵器總線管理器網(wǎng)關(guān)根據(jù)功能目錄推斷出設(shè)備并路由消息到提供該功能的設(shè)備.列車-車輛網(wǎng)關(guān)

牛牛文庫文檔分享第67頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.22支持不同的車輛結(jié)構(gòu)條件:所有設(shè)備使用TCN實時協(xié)議比如MVB比如DIN比如VME站點車輛總線傳感器/執(zhí)行器傳感器總線trainlevel

背板總線車輛總線節(jié)點節(jié)點節(jié)點

牛牛文庫文檔分享第68頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.23網(wǎng)關(guān)設(shè)備能夠訪問至少一條另外的總線（MVB或其他）。此性能表明設(shè)備具有設(shè)備狀態(tài)、過程數(shù)據(jù)和消息數(shù)據(jù)性能，并且只要至少有兩條總線同時遵守實時協(xié)議時就能夠構(gòu)成路由。一個標準TCN網(wǎng)關(guān)的兩個物理接口是WTB接口和MVB接口

牛牛文庫文檔分享第69頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.23網(wǎng)關(guān):包括外族設(shè)備(續(xù))鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳送層會話層表示層外族段MVB段網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序應(yīng)用程序物理層實時協(xié)議協(xié)議轉(zhuǎn)換需要一個共同的對象地址空間鏈路層物理層鏈路層物理層過程數(shù)據(jù)排列鏈路層物理層過程變量轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)層傳送層會話層表示層過程變量最重要的是一個共同的數(shù)據(jù)表示和語義規(guī)則因此，需要一個標準的對象描述.

牛牛文庫文檔分享第70頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.24TCN網(wǎng)絡(luò)管理列車網(wǎng)絡(luò)管理制定了一系列服務(wù)，用于列車通信網(wǎng)的試運行、測試、運行和維護，例如：

a）站標識和控制；

b）列車總線和車輛總線鏈路層管理；

c）路由和拓撲的分布；

d）變量的遠程讀出和強制；

e）下載和上載。所有服務(wù)都可被一個經(jīng)營者進程遠程請求。這些服務(wù)在每個站中通過各代理者進程得到執(zhí)行。?

牛牛文庫文檔分享第71頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.24TCN網(wǎng)絡(luò)管理（續(xù)）MVBWTB代理管理者SPY代理代理代理代理管理的對象代理網(wǎng)絡(luò)管理定義了一套服務(wù)，主要用于:調(diào)試和一致性測試代理:配置,路由和信號排序運營:故障和性能監(jiān)視???維護:故障報告的評估?

牛牛文庫文檔分享第72頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.25.1一致性測試（1）TCN規(guī)范足夠詳細，基于標準文獻，不同團隊實現(xiàn)的產(chǎn)品實例是可以兼容的.

不論文獻規(guī)定得有多么詳細,在不同實例之間可能存在不確定性和不兼容性理論:事實:因此:第一個TCN的實例必須由來自幾個公司的不同團隊來共同開發(fā)，以確保核心規(guī)范是可用的.一個用戶團體應(yīng)作為一個論壇，以便為標準提供必要的反饋.僅將用一種通用語言（C）寫的軟件作為參考（對標準文獻也一樣）該軟件在平等條件下對所有各方都可獲得的.當(dāng)出現(xiàn)了不同的實例，就必須進行一致性測試.

牛牛文庫文檔分享第73頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.25.2TCN一致性測試（2）根據(jù)TC9的要求開發(fā)的一致性測試的指導(dǎo)方針，就是允許測試一個設(shè)備與TCN標準之間的一致性.

一致性測試給設(shè)備制造商以信心，以確保其產(chǎn)品與其他制造商的產(chǎn)品具有戶操作性.這些測試已經(jīng)成功應(yīng)用到ERRI的試驗列車上.測試信號發(fā)生器被測設(shè)備測試分析儀測試協(xié)議測試記錄

牛牛文庫文檔分享第74頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.26IECTCN標準的應(yīng)用現(xiàn)狀同時,數(shù)個公司實現(xiàn)了基于標準草案的產(chǎn)品.TCN是目前國際招標中廣泛使用的通用標準.TCN列車通信網(wǎng)絡(luò)于1999年成為國際標準IEC61375-1.1總則2實時協(xié)議3多功能車輛總線MVB4絞線式列車總線WTB5網(wǎng)絡(luò)管理附件A:指南附件B:兼容性測試指導(dǎo)方針UIC和UITP強烈支持TCN.標準文獻已于1999年9月發(fā)布,主要包括如下部分:

牛牛文庫文檔分享第75頁/共83頁2列車通信網(wǎng)絡(luò)標準TCNIEC613752.27TCN的開放性IEC要求實現(xiàn)TCN所必須的元件對所有各方是可獲得的盡管如此，還需要提供必要的文獻以便第三方在沒有內(nèi)部知識的前提下實現(xiàn)一個兼容的TCN產(chǎn)品

僅MVBASIC的設(shè)計不在標準文獻的范圍內(nèi)規(guī)定??軟件已被移植到幾個CPU平臺?在TCN技術(shù)上沒有知識產(chǎn)權(quán)問題?要求產(chǎn)品制造上在合理的條件下能提供必要的文檔,使得其技術(shù)可用?

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