LonWorks在列车通信网络上的应用

发展列车通信网络的意义

当今人类正进入网络社会，计算机网络的迅猛发展正在改变着人们的工作和生活。对铁路运输而言也不例外。近年来，我国开发或正准备开发的电动车组、高速车、城市轨道车，如雨后春笋。这些新的铁路机车车辆都需要装上列车通信网络产品，以实现整个列车的正常运行。列车通信网络将整个列车连成一个整体，司机对整个列车的控制命令通过列车通信网络送到列车的各个车厢上，列车的各个车厢工作状态通过列车通信网络送到司机显示台上，让整个列车有效而安全的工作。因此如果没有相应的列车通信网络产品装到这些新的铁路机车车辆上去，这些新的铁路机车车辆就不能很好投入使用。所以一些工厂为了尽早抢占市场，纷纷从国外进口有网络功能的控制系统，如出口伊朗的TM1车、唐山厂研制的内燃动车组和四方厂研制的液力传动动车组，分别从ADtranz瑞士分公司、德国西门子公司和日本新泻公司进口了相应的产品，以解燃眉之急。

列车通信网络国外发展情况简介

70年代末至80年代初，车载微机的雏形分别在西门子公司和BBC公司出现，开始仅仅是用于传动装置的控制。随着控制、服务对象的增多，人们把铁道系统依次划分为六个层次：公司管理、铁路运营、列车控制、机车车辆控制、传动控制和过程驱动，列车通信网络在初期的串行通信总线的基础上应运而生，并从原来不同公司的企业标准推向国际标准，逐步形成了列车通信与控制系统的标准化、模块化的硬件系列和全方位的开发、调试、维护、管理软件工具。

ABB公司的微机自动化系统MICAS-S2在列车层采用了FSK列车总线，波特率19.2Kbps，车辆总线采用了在RS485控制器总线基础上进一步开发的MICAS车辆总线MVB，波特率1.5Mbps，这二种总线均具有全方位的软件工具支持。

1988年，IEC第九技术委员会TC9成立了第22工作组WG22，其任务是制订一个开放的通信系统，从而使得各种铁道机车车辆能够相互联挂，并且车上的可编程电子设备能够互换。
1992年6月，TC9WG22以委员会草案CD（CommitteeDraft）的形式向各国发出列车通信网TCN的征求意见稿，该稿分成四个部分：第一部分总体结构，第二部分实时协议，第三部分多功能车辆总线MVB，第四部分绞式列车总线WTB。

总体结构把列车通信网规定为由多功能车辆总线MVB和绞式列车总线WTB组成。其中多功能车辆总线MVB以ABB的MICAS车辆总线MVB为蓝本，WTB以西门子的DIN43322和意大利的CD450为蓝本。

MVB的传输介质可以是双绞线，也可以是光纤。在后一种场合，其跨距为2000m，最多可联结256个智能总线站。数据划分为过程数据、消息数据和监管数据，对过程数据的传输作了优化。发送的基本周期是1ms或2ms。

WTB的传输介质为双绞线，最多可连接32个节点，总线跨距860m。WTB具有列车初运行和接触处防氧化功能。发送的基本周期是25ms。

1994年5月至1995年9月，欧洲铁路研究所ERRI耗资300万美元，在瑞士的Interlaken至荷兰的阿姆斯特丹的区段，对由瑞士SBB、德国DB、意大利FS、荷兰NS的车辆编组成的运营试验列车进行了全面的TCN实验。

1998年11月，在中国湖南株洲召开IEC年会。1999年6月，TCN标准草案61375-1正式成为国际标准。在61375-1中，除了以上四个部分外，还有第五部分列车网络管理，附录A列车通信网导引，附录B一致性测试导则。

我国列车通信网络的开发应用历程

在昆明—石林的动车组研制时，国内还没有一种成熟的控制网络，只好采用RS485标准，由显示屏作主机，分时与各动车通信。控制命令不经网络，通信只传送状态数据，供显示屏显示。它的基础是SS4B型机车，但SS4B型机车的通信是在两节相邻的机车间，而在昆明—石林动车组上，距离加长了，因而须采取许多有效的抗干扰措施。实际使用情况是满意的。

向伊朗出口的动车组为二动八拖，首尾为机车TM1。为解决机车重联从瑞士ADtranz购买了MICAS-S2系统。控制网络由三级构成。列车总线为FSK，速率为19.2Kbit/s，介质为双绞屏蔽线；车辆总线为MVB，介质为光纤，速率为1.5Mbit/s。
在DDJ1一动六拖的动车组上，也是采用ADtranz公司的MICAS-S2系统，全列车也只有两个节点（动力车和控制车上各一个），能由控制车来操纵全列车，可在两个方向上行驶。但总线结构上与伊朗车组有两点不同，一是车间连接的跨接电缆由一个车的末端伸出，至另一节车辆的插座，从而省去一组接插件；二是考虑到能将两列短编组列车连接成长编组工作，列车总线冗余方式作了改变。在TM1车中，将前向通道折回作为列车总线冗余通道，只是同一块插件通道和列车总线介质的冗余，而在DDJ1机车上增加了一套列车总线硬件，做到列车总线硬件和通信介质的双冗余。