隨著海思強(qiáng)大的LonWorks技術(shù)應(yīng)用研發(fā)能力及技術(shù)服務(wù)能力在中國市場影響力的進(jìn)一步增強(qiáng)，作為LonWorks技術(shù)重要應(yīng)用領(lǐng)域的軌道交通，尤其是列車控制系統(tǒng)行業(yè)，我國正加緊步法追趕國際先進(jìn)水平，國內(nèi)相關(guān)行業(yè)眾多核心企業(yè)紛紛與海思達(dá)成戰(zhàn)略合作關(guān)系。本文向大家介紹列車控制系統(tǒng)常用的現(xiàn)場總線技術(shù)，并分析它們的各自優(yōu)勢，及其差異性，為海思未來發(fā)展戰(zhàn)略儲備堅實的知識。
近年來。地鐵運(yùn)輸要求的提高以及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，在地鐵領(lǐng)域逐步形成了所謂的列車通信控制網(wǎng)絡(luò)。早期的列車微機(jī)控制系統(tǒng)僅用于傳動裝置的控制，計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及控制、服務(wù)對象的增多，計算機(jī)在地鐵列車上的應(yīng)用依次劃分為：列車控制、車輛控制、傳動控制和過程驅(qū)動。目前，在國際上運(yùn)用比較廣泛的列車總線通信控制網(wǎng)絡(luò)有：TCN（Train Communication Net-work），LonWorks（Local Operating Networks），ARCNET（Auxiliary Resource Computer Network）等。
一、三種列車總線通信控制系統(tǒng)說明
1、TCN列車總線通信控制網(wǎng)絡(luò)
這里用Adtranz公司以TCN為標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的MITRAC系統(tǒng)，來介紹TCN列車總線控制網(wǎng)絡(luò)。
早期Adtranz的MICAS-S2系統(tǒng)將列車通信網(wǎng)絡(luò)分成列車總線和車輛總線，列車總線采用FSK（頻移鍵控），通信波特率為19.2kb/s,車輛總線采用RS-485串行通信標(biāo)準(zhǔn)；局部總線采用雙絞線，遠(yuǎn)程總線采用光纜，通信波特率為1.5Mb/s。MITRAC系統(tǒng)則是在MICAS-S2的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的分布式列車控制網(wǎng)絡(luò)，其協(xié)議已完全符合TCN的標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用TCN標(biāo)準(zhǔn)的列車通信總線（WTB）能實現(xiàn)整列車之間的通信，應(yīng)用多功能車輛總線（MVB）能實現(xiàn)固定車輛組之間及車輛內(nèi)部的通信。
后由于Adtranz被Bombardier收購,所以MITRAC現(xiàn)在被叫做：龐巴迪軌道車輛牽引控制的電子系統(tǒng)?；贛ITRAC系統(tǒng)組成的車輛控制和通信系統(tǒng)叫TCC（即固定單元組的MVB）。有協(xié)調(diào)所有總線之間的通信和控制列車的功能。其系統(tǒng)的核心是列車控制單元VTCU，它是一個總線管理器，連接MVB和WTB，管理列車控制和網(wǎng)關(guān)通信。每個三車單元都有相同結(jié)構(gòu)的TCC和硬件結(jié)構(gòu)?？偩€管理器控制總線成員之間的通信，它管理所有的總線成員。
LonWorks是用于開發(fā)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一個完整的技術(shù)平臺，并具有現(xiàn)場總線技術(shù)的一切特點。其通信協(xié)議LonTalk支持OSI全部的七層模型，這是LonWorks總線最突出的特點。
我國已將LonWorks制定為列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的一部分。對LonWorks網(wǎng)絡(luò)的規(guī)定：適用于連接一個基本運(yùn)轉(zhuǎn)單元（單個車輛或車輛的固定組合）或一組基本運(yùn)轉(zhuǎn)單元內(nèi)的電子裝置，傳送時間不太緊迫、時間不要求確定的由事件驅(qū)動的消息數(shù)據(jù)的傳送，主要應(yīng)用于列車監(jiān)控系統(tǒng)中。由于列車監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控對象組成的相對固定和列車編組的特殊性，標(biāo)準(zhǔn)同時規(guī)定了最為常用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)中的總線關(guān)系。
國內(nèi)眾多相關(guān)企業(yè)已競相開展LonWorks通信技術(shù)研究與應(yīng)用，作為LonWorks技術(shù)中國核心企業(yè)之一，海思有幸能為民族工業(yè)盡一份力。海思強(qiáng)大的LonWorks技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)能力，以及全面的技術(shù)服務(wù)優(yōu)勢，成為各大企業(yè)裝備升級的助推器，加速我國高鐵技術(shù)向更高的技術(shù)邁進(jìn)。
3、ARCNET列車控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
ARCNET是一個開放標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，1999年成為美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ATA-878.1。它是一種基于令牌傳遞（Token Passing）協(xié)議的現(xiàn)場總線。從OSI參考模型來看，ARCNET位于ISO/OSI七層網(wǎng)絡(luò)體系模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。每個ARCNET物理節(jié)點包括一個數(shù)據(jù)鏈路層的通信控制器芯片和一個物理層的收發(fā)器芯片。在數(shù)據(jù)鏈路層，它采用令牌環(huán)機(jī)制，各節(jié)點通過傳遞令牌來協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)使用權(quán)。節(jié)點使用唯一的MAC地址標(biāo)識自己，單個ARCNET子網(wǎng)最多可有255個節(jié)點，ARCNET支持點對點的定向消息和單點對多點的廣播消息。
ARCNET在列車上的應(yīng)用以日本為主要代表。日立的ATI-C系統(tǒng)就是基于ARCNET總線技術(shù)設(shè)計的。以三動三拖的地鐵列車為例，ATI系統(tǒng)列車總線采用ARCNET總線，車輛總線采用RS-485通訊總線。
二、三種列車總線通信控制網(wǎng)絡(luò)差異
三種列車總線通信控制網(wǎng)絡(luò)分別在不同的三個地區(qū)得到不斷發(fā)展，歐洲TCN，美國LonWorks，日本ARCNET?，F(xiàn)階段三種列車總線控制技術(shù)都較為成熟，但三者間存在著較大差異。
TCN網(wǎng)絡(luò)是專門為列車設(shè)計的，而LonWorks和ARCNET是為辦公自動化而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)，由于其優(yōu)越的過程處理能力而被移植到列車控制網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。TCN只能組成總線型網(wǎng)絡(luò)，LonWorks能組成任何形式的網(wǎng)絡(luò)，ARCNET可以組成總線型或環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，但在列車控制網(wǎng)絡(luò)中一般都采用總線型網(wǎng)絡(luò)。
TCN網(wǎng)絡(luò)中，WTB總線只能作為列車級總線，MVB總線作為車輛級總線（可承擔(dān)部分列車級總線功能）。
LonWorks網(wǎng)絡(luò)中，定義列車級與車輛級為不同的域(DOMAIN)。跨越兩個域的節(jié)點可作為路由器(ROUTER)、代理節(jié)點(PROXY)或網(wǎng)關(guān)(GATEWAY)。在同一域可以點對點、點對多點通信，可以按子網(wǎng)(SUBNET)或組(GROUP)組網(wǎng)，即在同一條物理介質(zhì)上實現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)。
ARCNET網(wǎng)絡(luò)中，ARCNET作為列車級總線，其車輛總線由RS-485總線或其它總線組網(wǎng)。
目前，幾種網(wǎng)絡(luò)之間存在著不同的組網(wǎng)方式，如：
TCN與LonWorks混合組網(wǎng)，其形式為：以WTB總線為列車級總線，LonWorks為車輛級總線。例如：新澤西的“慧星”號列車由采用TCN的ADtranz機(jī)車和采用 LonWorks的ALSTOM客車組成。在列車級網(wǎng)絡(luò)中，WTB總線通信不經(jīng)過中間車輛路由傳遞，而是由總線直接連接，LonWorks和ARCNET總線中列車級總線通信是通過中間車輛的路由傳遞來完成的。
在數(shù)據(jù)通信差錯控制方面，三者一般均采用循環(huán)冗余校驗碼（CRC）。
在介質(zhì)訪問控制方式方面，TCN網(wǎng)絡(luò)采用載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）。LonWorks網(wǎng)絡(luò)采用P-CSMA。而ARCNET采用令牌傳遞總線（Token-Passing Bus）方式。這三種介質(zhì)訪問控制方式中ARCNET的令牌傳遞總線方式最為穩(wěn)定，因為它采用的令牌方式是一種按照一定順序的在各站點傳遞令牌的方法，誰得到令牌，誰才有發(fā)起通信的權(quán)利，從而避免幾個結(jié)點同時發(fā)起通信而產(chǎn)生的沖突，特別適合在數(shù)據(jù)流量巨大的情況下應(yīng)用。
編碼方式上，TCN和LonWorks一般采用Manchester編碼（曼徹斯特編碼）、而ARCNET一般采用NRZI編碼（非歸零反相編碼）。
三、我國列車控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展前景
國外的列車總線通信控制技術(shù)發(fā)展都相當(dāng)?shù)目焖伲乙埠艹墒?。出現(xiàn)多種不同的控制方式主要是由于各大公司之間的利益與競爭導(dǎo)致的結(jié)果。而列車總線通信控制技術(shù)是我們國家地鐵列車的薄弱環(huán)節(jié)。因而，海思的LonWorks技術(shù)優(yōu)勢，將為海思在未來我國先進(jìn)的高鐵列車技術(shù)的發(fā)展中一起成長。
