列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TCN

列車通信網(wǎng)絡(luò)

Train_Communication_Network，TCN1列車控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型車速測量輔助控制制動(dòng)控制牽引控制車廂控制N機(jī)車控制列車故障診斷列車運(yùn)行自動(dòng)控制供電控制空調(diào)控制車門控制軸溫檢測制動(dòng)控制車廂總線。。。車廂控制1車廂總線列車總線車廂總線2列車網(wǎng)絡(luò)提供的效勞內(nèi)容兩條總線在鏈路層都提供了以下相同的兩種效勞：過程數(shù)據(jù)傳輸：輪詢式的，源尋址的播送數(shù)據(jù)；消息數(shù)據(jù)傳輸：按需求的，目的尋址的數(shù)據(jù)報(bào)。在更高層，實(shí)時(shí)協(xié)議提供了兩種與總線無關(guān)的應(yīng)用效勞：變量〔分布式過程數(shù)據(jù)庫〕；消息集〔呼叫/應(yīng)答消息或多播消息〕。網(wǎng)絡(luò)管理支持配置、維護(hù)和操作。一套一致性測試的方針使得設(shè)備能夠協(xié)調(diào)工作。3數(shù)據(jù)分類列車通信網(wǎng)絡(luò)將傳輸兩類數(shù)據(jù)：短而緊迫的過程變量(Process_Variables)〔如用于牽引控制〕；不太緊迫，但可能較長的消息變量〔如用于診斷〕。4列車通信網(wǎng)絡(luò)(TCN)的主要作用連接車廂內(nèi)的可編程設(shè)備，以便于實(shí)現(xiàn)：機(jī)車、車廂和列車控制；遠(yuǎn)程故障診斷和維護(hù)；旅客信息效勞。5列車通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)工作環(huán)境惡劣，可靠性要求高；控制操作實(shí)時(shí)性〔時(shí)間確定性〕要求高；列車組成的動(dòng)態(tài)性；6國際標(biāo)準(zhǔn)及我國鐵路標(biāo)準(zhǔn)IEC-61375-1TCN〔本課程主要介紹內(nèi)容〕；IEEE1473TCN/LonworksTB/T3035-2002實(shí)際應(yīng)用還有：FSK、HART、WorldFIP、HDLC等TB中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/T3035-2002列車通信網(wǎng)絡(luò)TrainCommunicationNetwork2002-02-09發(fā)布2002-07-01實(shí)施中華人民共和國鐵道部發(fā)布7IEEE1473允許協(xié)議設(shè)計(jì)組合組合車廂總線非時(shí)間嚴(yán)格型車廂總線時(shí)間嚴(yán)格型列車總線IT型T型T型IIL型T型T型IIIL型L型T型IVL型L型L型8TB/T3035－2002允許協(xié)議設(shè)計(jì)組合組合車廂總線非時(shí)間嚴(yán)格型車廂總線時(shí)間嚴(yán)格型列車總線IT型T型T型IIL型T型T型IIIL型L型T型IVL型L型L型9西門子公司之TCN產(chǎn)品SiemensAG與德國Adtranz一起生產(chǎn)牽引電氣設(shè)備。西門子生產(chǎn)的列車通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，主要是基于其車載微機(jī)SIBAS/SIBAS32系統(tǒng)的WTB和MVB的網(wǎng)卡和輸入輸出接口卡。

10杜岡公司(duagonGmbH)產(chǎn)品11優(yōu)尼康公司〔UniControls〕產(chǎn)品捷克一家從事運(yùn)輸及能源系統(tǒng)開發(fā)生產(chǎn)的公司。

在列車通信網(wǎng)絡(luò)方面的產(chǎn)品有：車載微機(jī)、WTB總線網(wǎng)關(guān)。12TCN的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：TCN的功能齊全已經(jīng)成為鐵標(biāo)有一定國內(nèi)應(yīng)用的前例TCN的缺乏：WTB協(xié)議復(fù)雜TCN產(chǎn)品市場小，價(jià)格昂貴13TCN的主要內(nèi)容如下表14特征絞線式列車總線WTB多功能車廂總線MVB結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)可變，構(gòu)成改變時(shí)，具有自適應(yīng)性結(jié)構(gòu)及設(shè)備的地址固定不變介質(zhì)屏蔽雙絞線（860米，32個(gè)節(jié)點(diǎn)，相當(dāng)于22個(gè)UIC車廂）雙絞線，RS-485（20米32設(shè)備）；變壓器隔離屏蔽雙絞線（200米32設(shè)備）；星型光纖網(wǎng)（2000米，2個(gè)設(shè)備）物理冗余雙份物理介質(zhì)雙份物理介質(zhì)信號帶16..32位前同步碼的曼徹斯特編碼帶定界符的曼徹斯特編碼信號速率1Mbit/s1.5Mbit/s地址空間8bit地址12bit地址物理地址點(diǎn)對點(diǎn)及廣播點(diǎn)對點(diǎn)及廣播有效的幀長度在4--132個(gè)字節(jié)之間可變量化的：16，32，64，128或者256bits完整性幀F(xiàn)CS-16，幀校驗(yàn)以及曼徹斯特編碼IEC60870校驗(yàn)序列及幀尺寸校驗(yàn)介質(zhì)分配由一臺(tái)主設(shè)備完成由一臺(tái)主設(shè)備完成主設(shè)備權(quán)傳送主設(shè)備，強(qiáng)主設(shè)備或弱主設(shè)備總線管理器通過令牌傳送成為主設(shè)備主設(shè)備冗余初運(yùn)行后，主設(shè)備權(quán)傳遞給另一節(jié)點(diǎn)令牌傳遞自動(dòng)進(jìn)行主設(shè)備權(quán)轉(zhuǎn)換冗余校驗(yàn)鏈路層服務(wù)過程數(shù)據(jù)

循環(huán)

源尋址廣播數(shù)據(jù)消息數(shù)據(jù)

偶發(fā)

點(diǎn)對點(diǎn)或廣播數(shù)據(jù)報(bào)監(jiān)督數(shù)據(jù)

循環(huán)/偶發(fā)

用于總線管理的數(shù)據(jù)15WTB/MVB協(xié)議的物理層與鏈路層16TCN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)基于以下的兩層結(jié)構(gòu)：將不同車廂內(nèi)的節(jié)點(diǎn)連接起來的列車總線；將同一車廂內(nèi)的設(shè)備連接起來的車廂總線。17列車總線WTB列車總線用于連接不同組成的列車中的各個(gè)車廂：列車總線支持UIC556規(guī)定的列車組成，總線傳輸距離可達(dá)860米(22個(gè)車廂)。列車總線至少可以容納32個(gè)節(jié)點(diǎn)。分配給列車總線節(jié)點(diǎn)一個(gè)位置地址，可識別方向〔左/右、前/后〕，及其它節(jié)點(diǎn)的位置。多個(gè)車廂連掛時(shí)，列車總線自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)〔初運(yùn)行〕。列車總線可承受大約每小時(shí)一次的車廂連掛及解掛操作。為使總線在節(jié)點(diǎn)故障時(shí)仍可工作，事先把各節(jié)點(diǎn)編號和類型通知給所有的應(yīng)用，以便證實(shí)列車組成的完整性。當(dāng)車廂數(shù)目改變或在總線上進(jìn)行添加、移除設(shè)備時(shí)，不需手動(dòng)干預(yù)列車總線也能繼續(xù)工作。列車總線使用專用介質(zhì)。UIC電纜或EP電纜〔電氣制動(dòng)電纜〕的要求。18車廂總線MVB 車廂總線用于將一個(gè)車廂內(nèi)或不可分的車廂組內(nèi)的設(shè)備連接起來：車廂總線允許設(shè)備的安裝間距在200米以內(nèi)；車廂總線至少支持256個(gè)設(shè)備；車廂總線在最差情況下的響應(yīng)時(shí)間低于16ms；19MVB物理層MVB提供三種不同的物理介質(zhì)，它們以相同速率運(yùn)行：電短距離介質(zhì)傳送距離≤20米，使用標(biāo)準(zhǔn)的RS-485收發(fā)器，每段最多支持32個(gè)設(shè)備。電中距離介質(zhì)傳送距離≤200米，每段最多支持32個(gè)設(shè)備，屏蔽雙絞線，變壓器隔離；光學(xué)玻璃纖維介質(zhì)，星型連接或點(diǎn)到點(diǎn)方式下最大距離2000米。20電短距離介質(zhì)ESD該介質(zhì)使用RS-485收發(fā)器，基于根本的差分傳輸。無需在發(fā)送器和收發(fā)器之間電隔離。適用于位于密閉機(jī)箱里的底板總線之間的通信。ESD布線拓?fù)淙缫韵聢D。21ESD端接器接線22ESD連接器布置23ESD端接器的連接器布置24ESD信號波形－幀開始例如25ESD的發(fā)送器發(fā)送器應(yīng)ISO8482〔RS-485〕標(biāo)準(zhǔn)，約束條件為：a〕當(dāng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)并聯(lián)電容為50.0PF的54.0Ω負(fù)載時(shí)，信號的上升時(shí)間(10%~90%)應(yīng)小于0.03BT(20ns,1.5Mbit/s)。b〕發(fā)送器以兩種有源電平提供低阻抗差動(dòng)電壓源：高電平，此時(shí)電壓差(Up-Un)在以下范圍內(nèi)：+1.5V<(Up-Un)<+5.0V，驅(qū)動(dòng)54.0?阻性負(fù)載時(shí)；+1.5V<(Up-Un)<+6.0V，無負(fù)載時(shí)。低電平，此時(shí)電壓差(Up-Un)在以下范圍內(nèi)：-1.5V>(Up-Un)>-5.0V，驅(qū)動(dòng)為54,0?阻性負(fù)載時(shí)；-1.5V>(Up-Un)>-6.0V，無負(fù)載時(shí)。注：本標(biāo)準(zhǔn)比ISO8482更嚴(yán)格，在選擇商用收發(fā)器時(shí)必須留心。IEC61158-2的收發(fā)器能夠滿足本標(biāo)準(zhǔn)。26ESD的接收器接收器遵循ISO8482(RS-485)標(biāo)準(zhǔn)，約束條件為：a〕根據(jù)不同的線路電壓，接收器在其RxS輸出上產(chǎn)生兩種不同的電平：當(dāng)線路朝高電平驅(qū)動(dòng)，如果電壓差(Up-Un)大于+0.200V，那么為高電平。當(dāng)線路朝低電平驅(qū)動(dòng)或線路無驅(qū)動(dòng)只有偏壓存在時(shí)，如果電壓差(Up-Un)小于-0.200V，那么為低電平。b〕接收器至少應(yīng)有0.050V的滯后，但不能大于0.200V。c〕接收器在有RS-485規(guī)定的相對于Bus_GND線的共模電壓存在時(shí)，應(yīng)能正確工作。27ESD拓?fù)?8電中距離介質(zhì)EMD在封閉的列車系統(tǒng)中，MVB可以跨越幾個(gè)車廂。在這種應(yīng)用中可采用電中距離介質(zhì)，每段最大可以到達(dá)200米，約4個(gè)車廂。用于連接不解掛的車廂組合。29EMD傳輸介質(zhì)采用雙絞屏蔽線，屏蔽方式如圖；收發(fā)器與傳輸介質(zhì)之間采用變壓器隔離。30收發(fā)器與傳輸介質(zhì)的連接31設(shè)備與EMD的雙線連接(冗余)32EMD連接器的布置33EMD幀起始例如34光纖介質(zhì)連接光纖介質(zhì)由一對構(gòu)成全雙工點(diǎn)對點(diǎn)連接的光纖組成。光介質(zhì)被推薦用于高電磁噪音的區(qū)域，例如機(jī)車。35拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電介質(zhì)采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而光介質(zhì)通常采用星型拓?fù)洹?6MVB總線段連接(混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))37總線控制器〔Bus_Controller〕總線控制器用途：控制總線的訪問；通過發(fā)送器和接收器附掛到兩條冗余總線；包含編碼器/譯碼器和通信存儲(chǔ)〔Traffic_Store〕控制邏輯；譯碼到達(dá)幀并尋址通信存儲(chǔ)。38端口與通信存儲(chǔ)器通信存儲(chǔ)器設(shè)立目的端口分為兩類邏輯端口物理端口通信存儲(chǔ)器的組成通信存儲(chǔ)器的訪問者39MVB信號編碼MVB速率：1.5MB/s。數(shù)據(jù)采用曼切斯特編碼。數(shù)據(jù)位編碼如圖40MVB信號編碼非數(shù)據(jù)符編碼NH和NLa〕一個(gè)“NH〞的編碼在整個(gè)位單元為HIGH；b〕一個(gè)“NL〞的編碼在整個(gè)位單元為LOW。41MVB幀起始定界符幀數(shù)據(jù)以9-bit幀源定界符開頭主設(shè)備幀起始符MSD(MasterStartDelimiter)從設(shè)備幀起始符SSD(SlaveStartDelimiter)42MVB幀結(jié)束分界符當(dāng)介質(zhì)為ESD時(shí)，添加一個(gè)“NL〞編碼，并停止發(fā)送；當(dāng)介質(zhì)為EMD時(shí)，在“NL〞編碼之后添加一個(gè)“NH〞編碼，并停止發(fā)送〔如以下圖所示〕；當(dāng)介質(zhì)為光纖時(shí)，添加一個(gè)“NL〞編碼，并停止發(fā)送。43MVB信號傳輸以9-bit幀Start_Delimiter〔源定界符〕打頭，以8-bitCheck_Sequence〔校驗(yàn)序列〕結(jié)束44介質(zhì)冗余45光纖介質(zhì)冗余46主設(shè)備權(quán)的轉(zhuǎn)移令牌傳送算法：47MVB鏈路層一次傳輸包括兩種類型幀：主設(shè)備幀〔Master_Frame〕，只由總線主設(shè)備生成；從設(shè)備幀〔Slave_Frame〕，由從設(shè)備在響應(yīng)主設(shè)備幀時(shí)發(fā)送。一個(gè)主設(shè)備幀及相應(yīng)從設(shè)備幀共同形成一個(gè)報(bào)文：48報(bào)文類型MVB中有16種報(bào)文，由主設(shè)備幀中的F_code區(qū)分。F_code（功能碼）報(bào)文類型016位過程數(shù)據(jù)請求幀132位過程數(shù)據(jù)請求幀264位過程數(shù)據(jù)請求幀3128位過程數(shù)據(jù)請求幀4256位過程數(shù)據(jù)請求幀5(保留)6(保留)7(保留)8主設(shè)備權(quán)傳送請求幀9總體事件請求幀10(保留)11(保留)12256位消息數(shù)據(jù)請求幀13組事件請求幀14單事件請求幀15設(shè)備狀態(tài)請求幀49Process_Data〔過程數(shù)據(jù)〕報(bào)文對F_code＝0..4和Logical_Address的Master_Frame進(jìn)行響應(yīng)的Process_Data50MVB幀長度51Message_Data〔消息數(shù)據(jù)〕報(bào)文Message_Data是對包含F(xiàn)_code＝12和設(shè)備地址的Master_Frame的響應(yīng)，其長度固定為256bits。Message_Data包含一個(gè)供所有設(shè)備譯碼的12-bit目的地址。52監(jiān)督數(shù)據(jù)(Supervisory_Data)報(bào)文Supervisory_Data幀是對F_code＝8、9、13、14或15的Master_Frame的響應(yīng)。其長度總是16bits。53MVB介質(zhì)分配〔MAC〕MVB由單個(gè)主設(shè)備控制，該設(shè)備是能發(fā)送Master_Frames〔主設(shè)備幀〕的唯一設(shè)備，所有其它的設(shè)備都是從設(shè)備，他們不能自發(fā)發(fā)送。在持續(xù)幾秒鐘的一輪期間，可能有幾個(gè)設(shè)備——Bus_Administrators〔總線管理器〕——能夠成為主設(shè)備，但一次只能一個(gè)成為主設(shè)備。主設(shè)備可位于總線的任意位置。主設(shè)備按照某種預(yù)定順序〔策略〕對端口進(jìn)行周期性的輪詢〔Polling〕。54MVB介質(zhì)分配根本周期、周期相、偶發(fā)相；過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)；主設(shè)備輪詢：源尋址播送；55MVB介質(zhì)分配過程數(shù)據(jù)：根據(jù)所傳送數(shù)據(jù)的需要安排訪問時(shí)間間隔。時(shí)間間隔以根本周期為單位，按2n關(guān)系統(tǒng)一部署。56MVB介質(zhì)分配57HDLC數(shù)據(jù)幀格式起始標(biāo)志

要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊

結(jié)束標(biāo)志

01111110

01111110

包括起始和終止標(biāo)志的信息塊稱為HDLC的“數(shù)據(jù)幀〞。起始和終止標(biāo)志采用相同的幀間隔符“01111110〞，即在HDLC規(guī)程中，幀與幀之間用“01111110〞所分隔，“幀〞構(gòu)成了通信雙方交換的最小單位。58“0〞比特插入法

為保證幀間隔符“01111110〞的唯一性和幀內(nèi)數(shù)據(jù)的透明性，保證A〔地址字段〕、C〔控制字段〕、I〔信息字段〕、FCS〔幀校驗(yàn)序列〕中不出現(xiàn)01111110的位模式，HDLC采用了‘0’位插入法。發(fā)送端發(fā)送“01111110〞后，開始數(shù)據(jù)發(fā)送，并在數(shù)據(jù)發(fā)送過程中，檢查發(fā)送的位流，一旦發(fā)現(xiàn)連續(xù)的5個(gè)‘1’，那么自動(dòng)在其后插(附)上1個(gè)‘0’，并繼續(xù)傳輸后繼的位流；數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后，追加幀間隔符“01111110〞。接收端識別出幀間隔符“01111110〞之后，啟動(dòng)接收過程；假設(shè)識別出連續(xù)5個(gè)‘1’和1個(gè)‘0’，那么自動(dòng)丟棄該‘0’，以恢復(fù)原來的位流；假設(shè)識別出連續(xù)的6個(gè)‘1’，表示數(shù)據(jù)結(jié)束，該數(shù)據(jù)幀接收完成。59HDLC數(shù)據(jù)傳輸模式正常響應(yīng)模式(NRM)：主站具有選擇、輪詢從站的能力，并可向從站發(fā)送命令或數(shù)據(jù)；從站只有在主站詢問時(shí)才能作為響應(yīng)傳輸數(shù)據(jù)；異步響應(yīng)模式(ARM)：主站具有初始鏈路，過失校驗(yàn)和邏輯拆鏈功能；從站可以主動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)；異步平衡模式(ABM)：任一組合站〔兼有主、從站功能的站〕均可控制鏈路，主動(dòng)傳送數(shù)據(jù)。60HDLC控制字段格式

01234567信息幀I監(jiān)控幀S無編號幀U

0NsP/FNr10typeP/FNr11M1P/FM261HDLC控制字段_信息幀(I)用于傳輸用戶數(shù)據(jù)，其控制字段的第0位規(guī)定為‘0’；Ns〔發(fā)送幀序號〕：說明本幀對應(yīng)的幀序號〔采用模8計(jì)數(shù)〕，發(fā)送端可以不必等待確認(rèn)，而連續(xù)地發(fā)送假設(shè)干幀〔不超過8幀〕，每發(fā)一幀，Ns模8計(jì)數(shù)一次；P/F〔查詢/終止指示符〕：對于不同的傳輸模式，該位具有不同的含義。當(dāng)采用ARM和ABM傳輸模式時(shí)，P=1要求對方立即予以響應(yīng)，并在響應(yīng)中置F=1。無論使用何種傳輸模式，P/F總是一一對應(yīng)的，在接到F=1的幀之前，不允許再發(fā)P=1的幀；Nr〔待收幀序號〕：說明希望接收對方幀的序號〔采用模8計(jì)數(shù)〕，Nr隱含指示該序號之前的所有幀已被正確接收；62HDLC控制字段_監(jiān)控幀〔S〕用于表示接收狀態(tài)，其控制字段的第0、1位規(guī)定為“10〞；第2、3位表示了四種類型的監(jiān)控幀。Type=00,接收準(zhǔn)備就緒(RR)，發(fā)送該RR監(jiān)控幀的一方準(zhǔn)備接收編號為Nr的幀；Type=10,未準(zhǔn)備就緒(RNR)，發(fā)送該RNR監(jiān)控幀的一方說明已經(jīng)收妥Nr以前的所有幀，但希望對方暫緩發(fā)送Nr幀；Type=01,拒絕接收(REJ)，發(fā)送該REJ監(jiān)控幀的一方說明已經(jīng)收妥Nr以前的所有幀，但編號為Nr的幀有過失，希望對方重發(fā)編號為Nr及其以后的所有幀；Type=11,選擇接收(SREJ)，該幀的含義類似REJ監(jiān)控幀，但希望對方僅僅重發(fā)第Nr幀。63HDLC控制字段_無編號幀(U)用于命令的傳輸〔建立/撤除鏈路〕等；控制字段的第0、1位規(guī)定為“11〞，第2－3位〔M1〕和第5－7位〔M2〕表示U幀的類型。M(M1M2)=11100(SABM)，某一組合站置本次鏈路為異步平衡模式；M(M1M2)=00010(DISC)，主站請求釋放(撤除)本次鏈路；M(M1M2)=00110(UA)，從站對主站命令確實(shí)認(rèn)，類似BSC中的ACK；M(M1M2)=10001(CMDR)，從站對主站命令的否認(rèn)，類似BSC中的NAK；64絞線式列車總線

〔Wire_Train_Bus，WTB〕65WTB總線拓?fù)?6WTB物理層WTB采用屏蔽雙絞線，要求有較高的機(jī)械連接性能。使用該種介質(zhì)可以到達(dá)1Mbit/s通信速率，長度為860m，對應(yīng)22節(jié)26m長的UIC列車?？蛇B接至少32個(gè)節(jié)點(diǎn)；MVB采用曼徹斯特編碼，每一數(shù)據(jù)位碼元中間都有跳變，從高到低的跳變〔負(fù)跳變〕表示‘1’，正跳變那么表示‘0’。67WTB介質(zhì)附掛單元介質(zhì)附掛單元有兩個(gè)收發(fā)器,一個(gè)方向上一個(gè)。收發(fā)器使用變壓器實(shí)現(xiàn)與外部導(dǎo)線的電隔離，并附掛到曼切斯特編碼/譯碼器上。68WTB介質(zhì)冗余69WTB信號及其編碼70WTB幀〔擴(kuò)展的ISO/IEC3309〕71WTB鏈路層及其報(bào)文WTB有三種報(bào)文：1〕過程數(shù)據(jù)報(bào)文；2〕消息數(shù)據(jù)報(bào)文；3〕監(jiān)督數(shù)據(jù)報(bào)文；72WTB過程數(shù)據(jù)報(bào)文73WTB消息數(shù)據(jù)報(bào)文74WTB監(jiān)督數(shù)據(jù)報(bào)文75WTB介質(zhì)訪問76常規(guī)操作WTB幀〔總結(jié)〕77WTB初運(yùn)行

初運(yùn)行目的：當(dāng)列車的組成改變時(shí)，特別是車廂被連掛或解掛時(shí)，主設(shè)備重新配置總線。這個(gè)過程稱為初運(yùn)行。初運(yùn)行動(dòng)作：初始化準(zhǔn)備：節(jié)點(diǎn)連接電纜節(jié)形成一個(gè)兩端帶端接器的單段節(jié)點(diǎn)掃描與命名：每個(gè)分配一個(gè)標(biāo)明其位置和相對于主設(shè)備的方向的唯一地址節(jié)點(diǎn)通信要求收集：主節(jié)點(diǎn)收集從設(shè)備需要的Individual_Period〔特征周期〕和Node_Descriptor〔節(jié)點(diǎn)描述符〕；主設(shè)備配置WTB網(wǎng)絡(luò)：主設(shè)備生成WTB總線構(gòu)形數(shù)據(jù)〔構(gòu)形包含網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、其它節(jié)點(diǎn)的地址、位置和WTB描述符〕構(gòu)形分發(fā)：讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)知道WTB總線的構(gòu)形數(shù)據(jù)78節(jié)點(diǎn)地址分配1〕主設(shè)備地址為01；2〕主設(shè)備定義方向1為“底部〞，方向2為“頂部〞；3〕在方向1上從地址63開始降序排列從設(shè)備節(jié)點(diǎn)地址，該方向最后命名節(jié)點(diǎn)是底部節(jié)點(diǎn)；4〕在方向2上從地址02開始升序排列從設(shè)備節(jié)點(diǎn)地址，該方向最后命名節(jié)點(diǎn)是頂部節(jié)點(diǎn)；5〕主設(shè)備可以最多命名62個(gè)節(jié)點(diǎn)。79初運(yùn)行中的MAU單元808182WTB總線總設(shè)備權(quán)管理方法通過初運(yùn)行每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可能成為總線主根據(jù)應(yīng)用命令根據(jù)初始化或故障后的競爭當(dāng)組成改變時(shí)，特別是每次車輛連掛或解連時(shí)，總線主要重新組態(tài)總線，這個(gè)進(jìn)程稱為初運(yùn)行。此時(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn)收到稱為拓?fù)涞拿枋龇该髌涔?jié)點(diǎn)的地址、位置和描述符?？偩€主〔它執(zhí)行初運(yùn)行〕接收01地址:控制總線。83主設(shè)備沖突

84應(yīng)用程序只能指定一個(gè)節(jié)點(diǎn)為總線主，這個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為強(qiáng)節(jié)點(diǎn)。如果總線上無其它強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，它將控制總線。在該組成中也不應(yīng)有其它強(qiáng)節(jié)點(diǎn)。為了使WTB在沒有指定總線主的情況下工作，應(yīng)用程序應(yīng)允許幾個(gè)節(jié)〔弱節(jié)點(diǎn)〕成為總線主。當(dāng)一個(gè)弱節(jié)點(diǎn)檢測到已有一定時(shí)間無總線活動(dòng)時(shí)，使之成為一個(gè)弱總線主，并開始對它鄰近的節(jié)點(diǎn)命名。通過控制也可以改變節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。85在應(yīng)用控制下，扮演總線主的節(jié)點(diǎn)可以改變。總線主職責(zé)可保持但降為弱總線主，它通知所有節(jié)點(diǎn)它已被降級?？偩€繼續(xù)工作，但應(yīng)用已通知強(qiáng)度改變，總線可以起作用。通過控制，節(jié)點(diǎn)可升級成強(qiáng)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)弱總線主檢測到某個(gè)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)升級，它把它所控制的節(jié)點(diǎn)消名，退到從節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，然后由新總線主對所有節(jié)點(diǎn)再次命名〔即初運(yùn)行〕。完全由弱節(jié)點(diǎn)操作總線也是可能的。弱節(jié)點(diǎn)的機(jī)制用來克服總線主故障。86初運(yùn)行總結(jié)8788初運(yùn)行剛開始時(shí)，主設(shè)備被命名，未被命名節(jié)點(diǎn)地址采用未命名節(jié)點(diǎn)的專用地址7F。未命名節(jié)點(diǎn)通過斷開總線開關(guān)，同時(shí)在與之相連的2個(gè)電纜節(jié)的末端分別插入一個(gè)端接器，斷開總線。以下圖是初運(yùn)行時(shí)的介質(zhì)連接單元8889初運(yùn)行時(shí)介質(zhì)連接單元8990初運(yùn)行過程初運(yùn)行過程包括啟動(dòng)、起始、命名3個(gè)階段：啟動(dòng)主設(shè)備上電后，在固定的時(shí)間間隔〔根據(jù)要求為30ms〕內(nèi)向方向1和方向2發(fā)送檢測請求幀，當(dāng)列車組成中有節(jié)點(diǎn)參加或退出時(shí)，端節(jié)點(diǎn)向總線主報(bào)告存在一個(gè)附加節(jié)點(diǎn)，總線主決定能否進(jìn)行初運(yùn)行。9091起始命名過程起始于先對檢測請求幀做出響應(yīng)的一方。總線主最多可命名62個(gè)節(jié)點(diǎn)，命名順序?yàn)?在方向1，按遞減順序〔63，62，61，?〕；在方向2，按遞增順序〔02，03,?〕。命名總線主在收到未命名節(jié)點(diǎn)的檢測響應(yīng)后，依次交替向每個(gè)方向發(fā)送命名請求幀，未命名節(jié)點(diǎn)以命名響應(yīng)幀響應(yīng)，完成命名。命名節(jié)點(diǎn)的方法對每個(gè)節(jié)點(diǎn)重復(fù)進(jìn)行。9192節(jié)點(diǎn)命名過程首先假設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)：總線主01，中間節(jié)點(diǎn)02～04，端節(jié)點(diǎn)05及未知節(jié)點(diǎn)。步驟一：未知節(jié)點(diǎn)的檢測總線主給端節(jié)點(diǎn)05發(fā)送狀態(tài)請求幀，05收到狀態(tài)請求幀之后向總線開放段發(fā)送一個(gè)檢測請求幀。未命名節(jié)點(diǎn)7F收到檢測請求幀之后，向05發(fā)送檢測響應(yīng)幀，05在它的狀態(tài)響應(yīng)中向主節(jié)點(diǎn)報(bào)告存在一個(gè)未命名的節(jié)點(diǎn)。9293步驟二：置中間設(shè)定

檢測到未命名節(jié)點(diǎn)后，總線主給端節(jié)點(diǎn)05發(fā)送置中間設(shè)定請求幀，05以置中間設(shè)定響應(yīng)幀響應(yīng)，并通過MAU部件將其設(shè)置為中間狀態(tài)。9394步驟三：新節(jié)點(diǎn)命名置中間設(shè)定后，總線主便可以直接訪問未命名節(jié)點(diǎn)。此時(shí)總線主發(fā)送一個(gè)命名請求幀給新節(jié)點(diǎn)指定其地址為06，新節(jié)點(diǎn)以命名響應(yīng)幀來響應(yīng)總線主。9495步驟三之后，節(jié)點(diǎn)06成為組成中新的端節(jié)點(diǎn)，并被設(shè)置為端設(shè)定狀態(tài)。其余新節(jié)點(diǎn)的命名同上，當(dāng)兩個(gè)方向的節(jié)點(diǎn)都被命名之后,總線主把構(gòu)形發(fā)送給各個(gè)節(jié)點(diǎn),從而完成初運(yùn)行。95TCN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)中實(shí)時(shí)

協(xié)議的主要內(nèi)容96列車通信網(wǎng)絡(luò)效勞實(shí)時(shí)協(xié)議〔RealTimePortocol，RTP〕為一個(gè)應(yīng)用與另一個(gè)應(yīng)用在列車通信網(wǎng)絡(luò)上相互通信提供協(xié)議和效勞周期性通信和偶發(fā)性通信TCN網(wǎng)絡(luò)上支持兩種類型的協(xié)議和數(shù)據(jù)傳送周期性通信過程數(shù)據(jù)在一個(gè)根本周期的周期相內(nèi)按特征周期發(fā)送特征周期可以是根本周期的2n倍周期相在每個(gè)根本周期內(nèi)占一固定的局部周期相內(nèi)總線主按預(yù)定順序輪詢各端口傳輸周期性數(shù)據(jù)偶發(fā)性通信在兩個(gè)周期相的間隔中按需要傳送的數(shù)據(jù)97三種類型被發(fā)送的數(shù)據(jù)過程數(shù)據(jù)：周期性傳送由發(fā)行者設(shè)備至多個(gè)用戶設(shè)備的播送數(shù)據(jù)，并由他們的邏輯地址來標(biāo)志，這種類型的傳送成為源尋址播送。每個(gè)過程數(shù)據(jù)有對應(yīng)的發(fā)行者設(shè)備中的源緩沖區(qū)及每個(gè)用戶設(shè)備中的宿緩沖區(qū)。消息數(shù)據(jù)：按需傳送是從一個(gè)源設(shè)備發(fā)送到一個(gè)目標(biāo)設(shè)備或是同一總線上的所有設(shè)備的面向目標(biāo)的數(shù)據(jù)，每個(gè)設(shè)備都為其接受或發(fā)送的所有消息提供一隊(duì)列。只要隊(duì)列中還有空間，接受的消息數(shù)據(jù)就插在目標(biāo)設(shè)備的輸入隊(duì)列中。監(jiān)視數(shù)據(jù)：即可周期性傳輸又可按需傳送是在相同總線內(nèi)用于監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)、檢測寂靜的設(shè)備、總線主權(quán)轉(zhuǎn)移總線初運(yùn)行等的數(shù)據(jù)。98變量和消息鏈路層效勞提供三種效勞：變量、消息、網(wǎng)絡(luò)管理TCN的鏈路層服務(wù)過程數(shù)據(jù)消息數(shù)據(jù)監(jiān)視數(shù)據(jù)99變量效勞過程變量實(shí)時(shí)協(xié)議為時(shí)間緊迫的過程變量在列車通信網(wǎng)絡(luò)上傳送提供變量效勞，傳送目的是監(jiān)視、控制和命令。TCN用分布式過程數(shù)據(jù)庫的概念為過程變量提供傳送效勞源地址播送變量采用源尋址播送方式傳輸〔二進(jìn)制變量用1位或2位表示，模擬變量用16位表示過程數(shù)據(jù)使用自己的源地址標(biāo)志，而不使用目標(biāo)地址標(biāo)志，因而被稱為源尋址播送〕端口端口是處理整個(gè)總線幀的存放器，總線上的主幀尋址一個(gè)源端口和多個(gè)宿端口，源端口和蘇端口有同一標(biāo)示符雙端口存儲(chǔ)器的端口應(yīng)保證黨總線控制器和應(yīng)用處理器同時(shí)訪問時(shí)數(shù)據(jù)讀出的鞏固性端口位于通信存儲(chǔ)器中，是CPU和總線控制器共享的存儲(chǔ)器，在簡單設(shè)備中，端口簡化為存放器100過程數(shù)據(jù)的介質(zhì)訪問過程變量在時(shí)間緊迫的閉環(huán)控制中的傳送有相對嚴(yán)格的定時(shí)。為此過程數(shù)據(jù)采用周期性的傳送，而過程變量既可以周期發(fā)送也可以按需發(fā)送過程控制協(xié)議內(nèi)容1.流量控制2.過失回復(fù)3.刷新管理4.同步5.WTB與MVB的總線差異MVB數(shù)據(jù)幀只包含一個(gè)端口數(shù)據(jù)，端口地址為邏輯地址WTB總線端口地址與節(jié)點(diǎn)地址捆綁在一起，一個(gè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)源端口，在其它節(jié)點(diǎn)上有對應(yīng)的宿端口101數(shù)據(jù)集由于大局部過程的數(shù)據(jù)項(xiàng)小，把它們組合在同一陣中傳送可提高傳送效率。由于列車總線上每個(gè)節(jié)點(diǎn)源只有一個(gè)過程數(shù)據(jù)幀，組合很有必要，該過程數(shù)據(jù)幀播送該節(jié)點(diǎn)發(fā)行的所有過程數(shù)據(jù)，被發(fā)送的過程變量結(jié)合形成一個(gè)數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集只含數(shù)值沒有地址，在其中過程變量用它們的變量偏置來標(biāo)識〔變量偏置是它相對于數(shù)據(jù)集開始位的位置〕數(shù)據(jù)集格式：在初運(yùn)行后可變〔WTB〕在組態(tài)時(shí)固定〔MVB〕102WTB的數(shù)據(jù)集最大長度：1024位應(yīng)用它6位的節(jié)點(diǎn)地址及緊跟的10位偏移量來定義數(shù)據(jù)集中的一個(gè)變量減少WTB的通信負(fù)荷的方法：縮短幀長度

采用不同優(yōu)先級MVB的數(shù)據(jù)集長度：16，32，64，128或256