列车通信网络各类标准

-1TCN1988年，国际电工委员会（IEC)第九技术委员会（TC9)邀请来自20多个国家和国际铁路联盟（UIC)的代表成立了第22工作组（WG22),其任务是为铁路设备的数据通信制订一个统一的标准。经过11年的努力，IEC/TC9/WG22于1999年成功制订了列车通信网络标准，标准号IEC61375-l，简称TCN，从此TCN标准正式成为了国际标准。2002年，我国在铁道部标准TB/T30252002中也正式将TCN标准确认为列车通信网络标准。国外方面，应用TCN的项目主要包括Siemens公司项目（布拉格地铁列车、德国铁路摆式列车、ICE高速列车等）和ADtranz公司（2001年被Bombardier公司收购）的项目（瑞典的SBBLOK460-1/2/3和斯德哥尔摩地铁列车、德国的LRu MannHeim、挪威的 Gardmonde 等）。在国内，列车总线 WTB 首先在“蓝箭”号上使用，“先锋”号是我国首列采用了 TEC 列车通信与控制系统的动力分散交流传动电动车组。在“蓝箭”的基础上，“中华之星”充分吸收了国外先进技术，是第二列采用 TEC 技术的动车组。将 WTB作为列车总线，MVB 作为车辆总线，其技术符合 TCN 标准，并具有良好的性能。随后，TCN 产品在我国应用更加广泛。目前国内的 CRH 系列动车组中，CRH1，CRH3和 CRH5 全部基于 TCN 标准构成的列车通信与控制系统。国内方面，我国把列车通信网络IEC61375-1标准等效采纳为铁路行业的标准，并将其应用在“先锋”、“蓝箭”、“中原之星”和“中华之星”等动车组以及SS3B型电力机车上。株洲厂将从德国Siemens公司引进的SIBAS系统成功地用在了广州地铁一号线上。我国的和谐号CRH1/3/5/380B型动车组上也都使用TCN。另外，TCN在北京地铁亦庄线、昌平线、房山线、15号线，广州地铁2、3、8号线，上海城轨交通1、2、4、9、11号线等城市轨道交通车辆上也得到了广泛应用。2.LonWorksLonWorks网络是美国Echelon公司推出的全开放智能分布式测控网络。LonWorks网络采用的是LonTalk协议，具有OSI模型的全部7层。其组网灵活，具有星型、环形和总线型等多种拓扑结构。网络结构形式包括主从式、客户/服务式和对等式。支持光纤、同轴电缆、双绞线和无线电等传输介质。1997年5月，美国铁路协会AAR将LonWorks网络作为其列车内部通信规范。1999年8月，IEEE将其作为列车通信协议标准 IEEE1473-1999 的一部分（IEEE1473-L)。国外方面，LonWorks网络主要应用于北美和亚洲的一些国家。如美国的纽约地铁车辆、新泽西轻轨、旧金山地铁、ACELA高速列车；南非和加拿大等国的重载货物列车；澳大利亚和德国等国的轨道车辆；日本的单轨列车。国内方面，2002年7月，我国将LonWorks网络作为列车通信网络的一部分，写进了列车通信网络标准TB/T3035-2002，并开始正式应用于我国机车车辆。LonWorks网络在“新曙光”号和“神州”号等内燃动车组以及25G型客车和19K型客车等车辆中都有应用。3. WorldFIP 总线1987年3月，由Alstom等几家法国公司成立了 WorldFIP组织。他们根据用户的要求开发出了 FIP现场总线，成为了法国标准。于1999年被采纳为现场总线国际标准IEC61158-2,后更名为WorldFIP总线。现在WorldFIP总线既是欧洲现场总线标准EN50170-3,也是国际标准IEC61158-type7，属于八种现场总线之一。WorldFIP总线已经在70多个国家的汽车制造、化工、能源、空间技术、电力等领域得到了广泛应用同样WorldFIP总线在铁路上也有应用。国外方面，Alstom公司将WorldFIP总线用在其开发的AGATE列车控制系统中，成功应用于TGV高速列车，并且在2007年4月创造了 574.8km/h的世界最高运行记录。此外，欧洲的Euro Star高速列车、巴黎无人驾驶地铁、比利时重载列车、新加坡地铁等也都应用了 WorldFIP总线。国内方面，由Alstom与浦镇车辆厂制造的上海明珠线轻轨车辆上应用了 WorldFIP总线。4. ARCNET 网络ARCNET网络是一种基于令牌传递（Token Passing)协议的现场总线，其最初是美国Datapoint公司在20世纪70年代末作为办公自动化网络发展起来的。ARCNET是一个真正开放标准协议，于1999年成为了美国国家标准ANSI/ATA-878.1。国外方面，日本的高速列车所使用的列车通信网络主要采用ARCNET网络。国内方面，我国南车集团四方车辆股份公司引进日本川崎公司的高速动车组(CRH2)中使用了 ARCNET网络。5.CAN总线CAN (Controller Area Network)即控制器局域网，是应用最广泛的现场总线之一。该总线是在20世纪80年代初期由研发和生产汽车电子产品著称的德国Bosch公司开发的一种串行数据通信总线，在1993年成为了国际标准IS011898。主要应用于汽车监测和控制系统。CANopen是一种架构在CAN上的高层通信协议，它是由CiA (CAN in Automantion)组织来制定与维护的，CiA组织以非盈利的形式负责幵发CANopen应用层协议规范。其中CiA421CANopen轨道车辆集成网络规范，是专门为轨道车辆网络制定的子协议，用来连接由不同公司制造的像牵引控制、司控台、主变流器、门控器等车辆子系统。近年来，CAN与CANopen协议在轻轨、地铁和货车等轨道车辆以及车门、空调、倾摆、制动、牵引和旅客信息等控制子系统中获得了广泛应用。国外方面，瑞士 Stadler Rail公司的FLIRT城市轨道列车、德国SAB-WABCO公司的基于CANopen的制动控制系统、德国Selectron公司在车辆翻新改造项目中使用的基于CANopen的分布式控制系统、捷克Unicontrol公司开发的基于CANopen的模块化的控制系统Unitrackll、芬兰EKE电子公司开发的WTB/CAN网关、德国货运和法国国铁的货车车辆网络等9。另夕卜，Siemens、Alstom、Bombardier、Fiat、GE等公司在其内燃机车、轻轨车辆、地铁等产品中也使用了 CAN和CANopen。国内方面，CANopen在长春轻轨、北京机场轻轨线都有应用，另外我国的一些动车组也采用了 CAN总线完成动车之间的重联控制。6.我国列车通信网络的发展现状我国对列车通信网络的应用是从机车微机控制系统开始的。1991年，株洲电力机车研究所与高校一起，在引进ABB公司的牵引控制开发工具的基础上，开发了我国首套电力机车微机控制系统，它作为样机应用在了 SS40038机车上，该系统具有了两级总线的雏形。到1996年9月，成功完成了车载微机系统试验，之后该系统被广泛的用在了 SS4B、SS3B货运机车和SS8客运机车上。到了 90年代中期，我国对动车组的研究开始升温，对列车通信网络的需求非常的迫切。这时期，不仅铁道部对列车通信网络开展了研究，其他的许多铁路相关单位与高校也开展了列车通信网络的自主开发、联合开发或国外技术引进等工作。1995年由铁道部专门立项，株洲电力机车研究所与铁路相关单位联合进行研究，意在研制出具有自主知识产权的ARCNET列车通信网络。但可惜的是，虽然己经成功地制造出了网关等设备，但最终未能完成整个系统，让我国仍然处在无自主知识产权的列车通信网络的趟她境地。到了 2002年，我国颁布了列车通信网络标准（TB/T3 03 5-2002)。2004年1月，国务院通过了中长期铁路网规划。同年9月，我国铁路通过公开招标，成功引进了速度为200km/h的动车组技术，由此，我国走上了 “引进-消化-吸收-再创新”的高速列车发展道路。引进的高速列车通信网络主要有Bombardier、Alstom和Siemens的TCN(WTB/MVB)网络、日本日立公司的ARCNET网络，我国正在通过消化吸收这些国外的技术，力求实现再创新开发出自主知识产权的列车通信网络，从而缩短与国际先进水平的差距。(基于工业以太网的动车组列车级网络仿真研究-刘旺晖)“新曙光”号是首列采用LonWorks列车总线技术的内燃动车组。在该项目中,LonWorks列车总线网卡插在成熟的内燃机车微机控制装置EXP机箱中。首尾动力车的重联通信通过LonWorks列车总线以显式报文方式实现,而EXP机箱内的主CPU通过机箱背部的并行FE总线访问网卡上的双口RAM实现信息交换。“神州”号的LonWorks列车重联通信与此类似,但采用了二路,即设置了一路LonWorks冗余通道。“先锋”号是首列采用了株洲电力机车研究所的TEC列车通信与控制系统的动力分散交流传动电动车组。在该项目中,每节动车或拖车上都有一个列车总线节点,列车总线贯穿全列车连接各个节点。在每节动车或拖车内,各智能控制设备通过MVB或控制器总线与节点交换信息。在司机台显示器上可以选择查看全列车各个设备的状态。“中原之星”号是第二列采用TEC技术的动力分散交流传动电动车组。该项目与“先锋”号项目的主要区别是采用了MVB光缆连接一个车组单元内三节车的所有智能控制设备(大部分布置在车辆的地板底下),而整列车仅设置了2个列车总线节点,即每个车组单元只设置1个列车总线节点。从而从列车总线往下看,好象