LonWorks技術(shù)在列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )上的應用

發(fā)展列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )的意義

　　當今人類(lèi)正進(jìn)入網(wǎng)絡(luò )社會(huì )，計算機網(wǎng)絡(luò )的迅猛發(fā)展正在改變著(zhù)人們的工作和生活。對鐵路運輸而言也不例外。近年來(lái)，我國開(kāi)發(fā)或正準備開(kāi)發(fā)的電動(dòng)車(chē)組、高速車(chē)、城市軌道車(chē)，如雨后春筍。這些新的鐵路機車(chē)車(chē)輛都需要裝上列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品，以實(shí)現整個(gè)列車(chē)的正常運行。列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )將整個(gè)列車(chē)連成一個(gè)整體，司機對整個(gè)列車(chē)的控制命令通過(guò)列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )送到列車(chē)的各個(gè)車(chē)廂上，列車(chē)的各個(gè)車(chē)廂工作狀態(tài)通過(guò)列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )送到司機顯示臺上，讓整個(gè)列車(chē)有效而安全的工作。因此如果沒(méi)有相應的列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品裝到這些新的鐵路機車(chē)車(chē)輛上去，這些新的鐵路機車(chē)車(chē)輛就不能很好投入使用。所以一些工廠(chǎng)為了盡早搶占市場(chǎng)，紛紛從國外進(jìn)口有網(wǎng)絡(luò )功能的控制系統，如出口伊朗的TM1車(chē)、唐山廠(chǎng)研制的內燃動(dòng)車(chē)組和四方廠(chǎng)研制的液力傳動(dòng)動(dòng)車(chē)組，分別從ADtranz瑞士分公司、德國西門(mén)子公司和日本新瀉公司進(jìn)口了相應的產(chǎn)品，以解燃眉之急。

列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )國外發(fā)展情況簡(jiǎn)介

　　70年代末至80年代初，車(chē)載微機的雛形分別在西門(mén)子公司和BBC公司出現，開(kāi)始僅僅是用于傳動(dòng)裝置的控制。隨著(zhù)控制、服務(wù)對象的增多，人們把鐵道系統依次劃分為六個(gè)層次：公司管理、鐵路運營(yíng)、列車(chē)控制、機車(chē)車(chē)輛控制、傳動(dòng)控制和過(guò)程驅動(dòng)，列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )在初期的串行通信總線(xiàn)的基礎上應運而生，并從原來(lái)不同公司的企業(yè)標準推向國際標準，逐步形成了列車(chē)通信與控制系統的標準化、模塊化的硬件系列和全方位的開(kāi)發(fā)、調試、維護、管理軟件工具。

　　ABB公司的微機自動(dòng)化系統MICAS-S2在列車(chē)層采用了FSK列車(chē)總線(xiàn)，波特率19.2Kbps，車(chē)輛總線(xiàn)采用了在RS485控制器總線(xiàn)基礎上進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的MICAS車(chē)輛總線(xiàn)MVB，波特率1.5Mbps，這二種總線(xiàn)均具有全方位的軟件工具支持。

　　1988年，IEC第九技術(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(kāi)放的通信系統，從而使得各種鐵道機車(chē)車(chē)輛能夠相互聯(lián)掛，并且車(chē)上的可編程電子設備能夠互換。

　　1992年6月，TC9 WG22以委員會(huì )草案CD（Committee Draft）的形式向各國發(fā)出列車(chē)通信網(wǎng)TCN的征求意見(jiàn)稿，該稿分成四個(gè)部分：第一部分總體結構，第二部分實(shí)時(shí)協(xié)議，第三部分多功能車(chē)輛總線(xiàn)MVB，第四部分絞式列車(chē)總線(xiàn)WTB。

　　總體結構把列車(chē)通信網(wǎng)規定為由多功能車(chē)輛總線(xiàn)MVB和絞式列車(chē)總線(xiàn)WTB組成。其中多功能車(chē)輛總線(xiàn)MVB以ABB的MICAS車(chē)輛總線(xiàn)MVB為藍本，WTB以西門(mén)子的DIN 43322和意大利的CD 450為藍本。

　　MVB的傳輸介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)，也可以是光纖。在后一種場(chǎng)合，其跨距為2000m，最多可聯(lián)結256個(gè)智能總線(xiàn)站。數據劃分為過(guò)程數據、消息數據和監管數據，對過(guò)程數據的傳輸作了優(yōu)化。發(fā)送的基本周期是1ms或2ms。

　　WTB的傳輸介質(zhì)為雙絞線(xiàn)，最多可連接32個(gè)節點(diǎn)，總線(xiàn)跨距860m。WTB具有列車(chē)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(wàn)美元，在瑞士的Interlaken至荷蘭的阿姆斯特丹的區段，對由瑞士SBB、德國DB、意大利FS、荷蘭NS的車(chē)輛編組成的運營(yíng)試驗列車(chē)進(jìn)行了全面的TCN實(shí)驗。

　　1998年11月，在中國湖南株洲召開(kāi)IEC年會(huì )。1999年6月，TCN標準草案61375-1正式成為國際標準。在61375-1中，除了以上四個(gè)部分外，還有第五部分列車(chē)網(wǎng)絡(luò )管理，附錄A列車(chē)通信網(wǎng)導引，附錄B一致性測試導則。

我國列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)發(fā)應用歷程

　　在昆明—石林的動(dòng)車(chē)組研制時(shí)，國內還沒(méi)有一種成熟的控制網(wǎng)絡(luò )，只好采用RS485標準，由顯示屏作主機，分時(shí)與各動(dòng)車(chē)通信?？刂泼畈唤?jīng)網(wǎng)絡(luò )，通信只傳送狀態(tài)數據，供顯示屏顯示。它的基礎是SS4B型機車(chē)，但SS4B型機車(chē)的通信是在兩節相鄰的機車(chē)間，而在昆明—石林動(dòng)車(chē)組上，距離加長(cháng)了，因而須采取許多有效的抗干擾措施。實(shí)際使用情況是滿(mǎn)意的。

　　向伊朗出口的動(dòng)車(chē)組為二動(dòng)八拖，首尾為機車(chē)TM1。為解決機車(chē)重聯(lián)從瑞士ADtranz購買(mǎi)了MICAS-S2系統?？刂凭W(wǎng)絡(luò )由三級構成。列車(chē)總線(xiàn)為FSK，速率為19.2Kbit/s，介質(zhì)為雙絞屏蔽線(xiàn);車(chē)輛總線(xiàn)為MVB，介質(zhì)為光纖，速率為1.5Mbit/s。

　　在DDJ1一動(dòng)六拖的動(dòng)車(chē)組上，也是采用ADtranz公司的MICAS-S2系統，全列車(chē)也只有兩個(gè)節點(diǎn)（動(dòng)力車(chē)和控制車(chē)上各一個(gè)），能由控制車(chē)來(lái)操縱全列車(chē)，可在兩個(gè)方向上行駛。但總線(xiàn)結構上與伊朗車(chē)組有兩點(diǎn)不同，一是車(chē)間連接的跨接電纜由一個(gè)車(chē)的末端伸出，至另一節車(chē)輛的插座，從而省去一組接插件;二是考慮到能將兩列短編組列車(chē)連接成長(cháng)編組工作，列車(chē)總線(xiàn)冗余方式作了改變。在TM1車(chē)中，將前向通道折回作為列車(chē)總線(xiàn)冗余通道，只是同一塊插件通道和列車(chē)總線(xiàn)介質(zhì)的冗余，而在DDJ1機車(chē)上增加了一套列車(chē)總線(xiàn)硬件，做到列車(chē)總線(xiàn)硬件和通信介質(zhì)的雙冗余。