TCN列车网络技术现状与发展

列车通信网络技术已成为现代列车的核心技术之一。动车组及城市轨道车辆无不采用列车通信网络技术来实现车载设备的互联与控制,以确保运行的安全与可靠。列车通信网络的技术形式有若干种,其中基于国际标准IEC61375的TCN技术是专门为列车车载设备通信而量身定制的一种总线技术,也是目前列车控制网络中广泛采用的一种技术形式。本文介绍了TCN列车网络技术的发展历程以及目前研究、应用的情况,并针对现状分析了TCN列车网络技术的发展趋势。     

列车通信网数据差错控制

列车通信网(TCN)是在开式列车上使用实时协议的数据通信局域网,它由多功能车辆总线MVB和绞线式列车总线WTB构成。它的数据差错控制能力是保证系统安全性的重要因素,由于TCN本身的特点,决定了它不能采用传统局域网的差错控制方式。论文介绍了TCN中的差错控制方法,并将其与以太网中所采用的差错控制方法进行了比较。详细讨论了TCN中使用“半比特检错”方式的优点并分析了TCN各类差错出现的概率。     

列车通信网线路冗余研究

列车通信网络(TCN)是现代列车控制、状态检测、故障诊断以及旅客服务等信息传输的高性能局域网;在介绍列车通信网结构的基础上,对多功能车辆总线和绞线式列车总线的线路冗余技术分别进行了研究,仔细分析了MVB冗余控制模块的输入输出信号,对其进行了子模块化设计,并通过给出线路受扰信号的时序图,详细讨论了WTB的线路切换;最后得出列车通信网的线路冗余技术保证了TCN系统的高可靠性。     

基于TCN的高速列车网络门控子系统设计

目前普通列车门控子系统功能简单,无法满足CRH3(China Railway High-speed3)型高速列车门控子系统状态多、逻辑复杂、安全性要求高等复杂的需求。从我国高速列车的应用现状出发,建立了基于高速列车网络控制系统TCN(Train Communication Network)的半实物仿真平台框架。同时,通过分析门控子系统各种门控状态关系,各控制单元之间的通信及逻辑运算需求以及车门安全操作、状态监控、故障诊断的需要,给出了相对应的硬件和软件设计。通过在半实物仿真平台上对列车进行系统测试,结果表明:该子系统达到了预期目标,可融入到半实物仿真平台中,实现模拟列车真实运行环境下的门控功能,为列车网络控制系统的深入研究和全面测试提供了条件。     

基于MB91F362的WTB管理器的设计

利用列车通讯网络实现整车的实时拉制以及各类信息的收集与传递,已经成为今后列车网络控制技术的发展趋势.为此,国际电工委员会(IEC)在1999年6月,组织制定了一项统-的列车通信网络标准TCN(train communication network).TCN标准包括两级总线的层次结构、WTB(绞线式列车总线)和MVB(多功能车辆总线).     

列车通信网的编址与寻址方法的研究

符合列车通信网国际标准的列车已在欧美得到了广泛的应用,为了对TCN的体系结构有更进一步的了解。对列车通信网的编址和寻址方式的研究是很有必要的。在介绍列车通信网结构、功能及特点的基础上,对基于多功能车辆总线和绞线式列车总线的列车通信网的编址和寻址方式进行了研究,并通过将其与几种流行的现场总线的编址和寻址方式的对比。研究了它们之间的差异与共同点,最后得出这种高效的列车通信网的编址和寻址方式为数据传输的实时性提供了保证的结论.     

基于MVB的CRH3型动车组牵引模拟控制单元

CRH3型动车组是我国高速铁路运营的主要车型,对其牵引性能的研究有着巨大的意义。目前构建的牵引模拟系统,往往脱离了高速列车的通信网络,导致其实时性和扩展性差。介绍了一种在Linux平台上使用QT编制的基于高速列车通信网络的TCN的牵引模拟控制单元,采用列车实时网络通信协议RTP,通过多功能车辆总线MVB与司机台相连接,实时接收传送其控制命令并监测模拟系统信号,提供实物和软件两种类型的牵引模拟系统的双接口,能够很好地还原列车网络环境,模拟实际列车牵引情形。     

MVB网络接口单元的应用研究

介绍了列车通信网和多功能车厢总线（MVB），着重分析介绍了国外先进的MVB网卡，在此基础上，在实验室条件下进行TCN标准下的车厢通信应用研究。     

MVB总线故障注入方法研究与实现

为满足列车通信网络(TCN)中多功能车辆总线(MVB)设备的测试验证要求,基于一般总线测试方法,结合MVB总线协议特点,提出一种基于故障注入技术的测试方法。通过对板卡寄存器的定义与配置,开发了基于VS平台的MVB故障注入设备驱动程序,从电气层、物理层、协议层三方面,详细给出了MVB总线故障注入方法和部分驱动程序。通过Wireshark抓取报文的方式,验证了故障注入的准确性,证明了此方法的可行性和正确性。     

列车通信网络协议栈的实时性研究

针对传统列车网络控制系统无法满足高速列车实时运行控制的不足,基于列车通信网络(TCN)建立了一种综合多功能车辆总线(MVB)、绞线式列车总线(WTB)和实时协议(RTP)在内的完备的设备协议栈模型。依据硬实时系统指标,结合列车的实际应用,设计出相应的协议模块,并构建了精确的验证平台。仿真实验验证了实时指标和列车初运行自动配置、介质分配、小数据交换等实时特征,建立的协议栈模型实时性强,能够提供高速列车运行控制下的安全性保证。     

现场总线在列车通信网络中的应用

介绍了TCN标准所定义的WTB和MVB、LonWorks、CAN总线这几种常用的现场总线在列车通信网络中的应用，并对这几种现场总线进行了分析和比较，最后提出了一种基于CAN总线和以太网的网络结构。     

Linux与DOS环境下的MVB网络通信研究

介绍了列车通信网络(TCN)和多功能车辆总线(MVB),着重分析介绍了MVB网卡的硬件接口及软件接口,并将DOS系统下的MVB通信成功地移植到了Linux系统环境下,在实验室条件下,实现了Linux与DOS环境下的MVB网络互连,为开展不同环境下的MVB通信可行性试验提供了依据。     

高速动车牵引传动监测系统硬件设计

国产高速动车组投入使用前,需要对其进行性能测试,牵引传动系统是列车控制的核心,对其关键电气参数工作状态的监测对列车安全、可靠运行至关重要.详细介绍了基于CPCI总线技术的便携式高速动车牵引传动监测系统的硬件研制.首先介绍了CRH380型高速动车组牵引传动单元的组成及测试要求,然后详细介绍了监测系统硬件构架,阐述了牵引系统电气参数从采集处理到显示存储等功能的硬件实现方法.该测试系统具有小型化和通用性,为列车牵引系统工作状态的测定提供了科学的技术手段和评判依据,具有较高的应用价值.     

基于通信网络机车分布式系统实时控制的分析与研究

针对基于通信网络的机车控制系统实时性要求及网络传输的可能影响,通过对列车通信网络(TCN)技术特点以及车载分布式控制应用要求的分析,总结了基于网络的实时控制的处理;在分析各个环节的延时成因及影响的基础上,重点对轨道车辆分布式控制系统实时性能进行了分析及研究,得出基于通信网络的实时控制系统必须考虑网络的影响,特别是传输延迟的影响,同时根据应用实践提出了改善基于通信网络的车载分布式控制系统实时性的原理及方法,并进行了测试及验证。     

高速列车牵引传动系统故障测试与验证仿真平台研究

牵引传动系统作为高速列车能量传递与转换的核心部分, 是保障高铁安全稳定运行的关键系统之一. 故障测试与验证平台是确保实时故障诊断技术在高速列车上有效应用的重要手段和途径. 围绕高速列车牵引传动系统故障测试与验证平台中面临的挑战性问题和关键技术, 本文从故障注入、仿真可信度评估、算法性能评估和仿真平台实现等方法和技术方面进行分析, 并针对上述难题概述了一些解决方案, 提出并构建了一种集高速列车实时仿真、故障运行行为逼真模拟以及随机故障测试和故障诊断算法评估于一体的牵引传动系统故障测试与验证实时仿真平台. 最后, 总结展望了高速列车安全监测验证平台未来研究方向.     

分布式测试法在协议测试中的实现与应用

分布式测试方法是对网络产品进行协议一致性测试活动的一种重要的抽象测试方法，在本文中我们提出了分布式抽象测试法的一种骑跨实现技术，并详细讨论了它的测试结构和优缺点，同时我们给出了这种测试方法的一个具体实现并介绍了它在实际测试活动中的应用。最后我们讨论了骑跨式测试法在网络产品的互操作性测试中的配置结构以及它对互操作性测试生成的影响。     

网络教学综合实验平台建构设计与实现

论文主要介绍网络教学综合实验平台建构设计与实现方法。同时,讨论了网络教育综合平台的逻辑拓扑结构,所选择的网络产品,并介绍了在教学环境中如何使用这个平台。     

MVB网络输入输出单元设计

多功能车辆总线MVB是TCN列车通信网络技术中用于车辆级设备分布式控制的实时、高可靠、高安全的通信技术。为实现车载设备便捷地连入MVB网络,给出一种基于MVB总线的智能输入输出单元设计方法。采用嵌入式及模块化设计,微控制器与MVB网卡以及输入输出板卡之间通过标准的PC104接口连接。所设计的单元具有通用性,仅需要通过I/O接口与设备连接即可接入既有的列车通信网络实现MVB通信,通过联网测试实验,表明具有较高的可靠性和较强的灵活性。     

列车网络监控系统可靠性分析与设计

在分析传统列车网络监控技术的基础上,设计了基于TCN(WTB/MVB)总线的新型列车网络监控系统的可靠性.该系统采用网络通信的两模冗余模式和监控处理核心的三模冗余方法来提高系统的可靠性,并使用全共享存储器为冗余计算机间的同步传输和实时表决创造了条件.针对监控系统软件的高实时性、复杂多任务、高可靠性等特点,设计了一种对所有不同性质的任务都能够得到真正实时、可靠执行的两级调度策略.实验结果表明该方法可以有效的提高列车网络监控系统的可靠性.     

以太网列车

最近BOMBARDIER(庞巴迪公司)在德国和荷兰的区域性列车上配备了车载以太网系统。这是世界上首例将以太网协议用于列车控制数据管理。到目前为止,本协议还很少被用于娱乐系统。与传统的TCN(列车通信网络)相比,以太网设备将降低成本并提高功能性。在本次创新中,庞巴