隨著鐵路的快速發(fā)展，電子信息設(shè)備在鐵路信號(hào)上得到了廣泛的應(yīng)用，如何進(jìn)行設(shè)備之間的通信成為了一個(gè)重要的議題。

列車通訊中的相關(guān)概念

TCMS

列車控制和管理系統(tǒng)（TCMS）由處理單元、網(wǎng)絡(luò)、子系統(tǒng)及其接口組成

提供控制和檢測(cè)、診斷等服務(wù)，以及對(duì)各種列車組件（HVAC、速度控制

振動(dòng)控制、剎車、燈光、供水、閉路電視、電池、車門、緊急通信和事件

記錄儀）的升級(jí)和重新配置。

TCN

列車通信網(wǎng)絡(luò)（TCN）最初基于CAN等工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，用于TCMS的數(shù)據(jù)傳輸

TCN由多功能車輛總線（MVB）和絞線式列車總線（WTB）組成，用于

連接列車的不同車廂（車廂和貨車廂）。TCN組件通過(guò)IEC 61375實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化

以適用于鐵路應(yīng)用。以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)（ETB）是一種基于以太網(wǎng)的TCN

已通過(guò)IEC 61375-2-5實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，比原來(lái)的IEC 61375標(biāo)準(zhǔn)化TCN更具成本

效益和靈活性。

MVB

MVB全稱是多功能車輛總線，它的使用場(chǎng)合比較單一，是IEC 61375中

標(biāo)準(zhǔn)化的車輛總線，用于鐵路車輛的互連，目前廣泛應(yīng)用于城市軌道

交通的各類車型中。IEC 61375定義了硬件和軟件協(xié)議、自動(dòng)化重新配置

以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和子系統(tǒng)接口等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。在車頭中，它能為各種機(jī)載設(shè)備

如無(wú)線電、診斷系統(tǒng)、剎車、電力電子模塊、電源線、電機(jī)控制和駕駛艙

提供標(biāo)準(zhǔn)通信接口。在車廂中，它能連接車門控制、HVAC、乘客信息系統(tǒng)

照明單元等。

WTB

WTB絞線式列車總線主要用于列車級(jí)的通信，其傳輸速率為1Mbit/s

可以實(shí)現(xiàn)過(guò)程數(shù)據(jù)和消息數(shù)據(jù)的傳輸，其最大特點(diǎn)就是具有列車初運(yùn)行功能

（列車初運(yùn)行功能就是當(dāng)列車車輛的配置發(fā)生變化后，能夠自動(dòng)地對(duì)

車輛進(jìn)行編址，構(gòu)成新的列車拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而不需要人為的參與）

WTB總線特別適用于需要?jiǎng)討B(tài)編組的列車車輛。

CAN

CAN（控制器局域網(wǎng)，Controller Area Network）屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線范圍

是最有穩(wěn)定可靠的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。相比其他總線來(lái)講，CAN 總線具有

可靠性高、通信速率高、容易實(shí)現(xiàn)、維護(hù)方便、性價(jià)比高等諸多特點(diǎn)

另外很多開發(fā)板都帶CAN接口，這也方便了行業(yè)工程師進(jìn)行拓展開發(fā)

CANopen是由國(guó)際協(xié)會(huì)“CAN自動(dòng)化（CiA）”基于CAN開發(fā)的通信協(xié)議

并通過(guò)EN 50325-4標(biāo)準(zhǔn)化。它是一種更高層次的通信協(xié)議和設(shè)備文件規(guī)范

適用于分布式、工業(yè)、嵌入式和自動(dòng)化解決方案。

=

基于以下特點(diǎn)，現(xiàn)在CAN總線被越來(lái)越多的應(yīng)用于鐵路行業(yè)：

??能夠設(shè)置多個(gè)節(jié)點(diǎn)，完成更多設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理。CAN總線支持多個(gè)

節(jié)點(diǎn)掛載在總線上，比較類似I2C總線，可以在SCL和SDA上掛載多個(gè)從機(jī)。

在CAN總線具體應(yīng)用過(guò)程中，總線主要應(yīng)用MCU/CPU、CAN控制器以及

CAN收發(fā)器等多個(gè)部分。

??具有錯(cuò)誤檢測(cè)功能。在網(wǎng)絡(luò)報(bào)文發(fā)送出錯(cuò)之后，CAN總線能夠?qū)?/p>

錯(cuò)誤進(jìn)行自行檢測(cè)。

??節(jié)點(diǎn)控制器可以判斷錯(cuò)誤是暫時(shí)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤還是持續(xù)性錯(cuò)誤

當(dāng)總線上發(fā)生持續(xù)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí)，控制器可將節(jié)點(diǎn)從總線上隔離。

如今，CAN與CANopen解決方案可在各種列車上運(yùn)行，如機(jī)車

長(zhǎng)途客車、城市/地區(qū)/國(guó)際列車、高速列車、有軌電車、單軌鐵路和地鐵等。

CAN總線在鐵路通信中的應(yīng)用

CAN總線可在鐵路通信中支持以下應(yīng)用：

1.列車控制

CAN總線用于傳輸駕駛員與車輛之間的信息，實(shí)現(xiàn)列車的行駛、制動(dòng)

加速等功能。例如，駕駛員可以通過(guò)操縱桿控制列車的速度，這一信息

被傳輸?shù)杰囕v控制單元中，由控制單元對(duì)列車進(jìn)行控制。CAN總線可以

在這個(gè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)傳輸和控制，確保列車的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.信號(hào)系統(tǒng)

CAN總線用于傳送軌道的信號(hào)信息。例如，在信號(hào)控制設(shè)備中

CAN總線可以將軌道的信號(hào)狀況信息傳輸給列車控制單元，使列車能夠

更好地適應(yīng)信號(hào)狀態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的有效控制。

3.維護(hù)維修

CAN總線可以將列車各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)?/p>

列車的監(jiān)控系統(tǒng)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)或診斷問(wèn)題并進(jìn)行維修，提高處理

效率和安全性。

4.其他應(yīng)用

CAN總線可應(yīng)用于列車的各個(gè)子信息系統(tǒng)，例如：安全監(jiān)控系統(tǒng)

行車記錄器、空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等領(lǐng)域，進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠的數(shù)據(jù)通信

確保列車的正常運(yùn)行和乘客的安全。

滿足當(dāng)前和未來(lái)的鐵路通信需求

1983年，CAN總線協(xié)議由德國(guó)Bosch公司設(shè)計(jì)推出。1985年，Kvaser就開始

專注于CAN技術(shù)的研發(fā)，深耕行業(yè)領(lǐng)域40年，至今已經(jīng)累計(jì)推出100多款CAN產(chǎn)品

憑借可靠、便捷且耐久的品質(zhì)，Kvaser產(chǎn)品深受全球工程師的喜愛

Kvaser擁有許多與火車/機(jī)車應(yīng)用相關(guān)的CAN產(chǎn)品，包括PCI-X、PCIe

Mini PCIe和PCI 104等接口。

案例分享

MicroMax Computer Intelligence成立于1979年，公司總部設(shè)在紐約市。MicroMax是一家工程公司，開發(fā)和制造工業(yè)和機(jī)載計(jì)算機(jī)，以及用于關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為了滿足客戶對(duì)運(yùn)輸（鐵路、海運(yùn)和航空）等關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用的需求，Kvaser為其M-Max系列堅(jiān)固型計(jì)算機(jī)提供了定制的雙通道PC/104+兼容CAN接口。

“鐵路行業(yè)的CAN接口必須高壓隔離。Kvaser已經(jīng)更新了其標(biāo)準(zhǔn)PCI/104產(chǎn)品，滿足了我們對(duì)高壓隔離的需求，是我們需要的產(chǎn)品。我們的客戶正在尋找：堅(jiān)固耐用、完全密封、符合 IP66標(biāo)準(zhǔn)、具備抗沖擊和振動(dòng)保護(hù)并能夠承受極端溫度（-50至 +70°C）的系統(tǒng)。我們的系統(tǒng)需要非常可靠，因此與能夠達(dá)到這些標(biāo)準(zhǔn)的供應(yīng)商合作對(duì)我們來(lái)說(shuō)非常重要。”

——MicroMax總裁兼首席執(zhí)行官

Samuel J. Abarbanel

除此以外，Kvaser擁有許多與CANopen兼容的產(chǎn)品，可用于以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)（ETB）

其中，Kvaser Ethercan HS是一款CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)接口，支持使用標(biāo)準(zhǔn)

Kvaser API將CAN系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。它與CANopen完全兼容

Kvaser CANopen協(xié)議棧是一種完整且用戶友好的API，專為高性能

CANopen網(wǎng)絡(luò)而開發(fā)，例如：用于鐵路應(yīng)用以及其他領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)。

審核編輯 黃宇