發(fā)展列車通信網(wǎng)絡(luò)的意義
　　當(dāng)今人類正進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)社會(huì),，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展正在改變著人們的工作和生活。對(duì)鐵路運(yùn)輸而言也不例外,。近年來,，我國開發(fā)或正準(zhǔn)備開發(fā)的電動(dòng)車組,、高速車、城市軌道車,，如雨后春筍,。這些新的鐵路機(jī)車車輛都需要裝上列車通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)列車的正常運(yùn)行。列車通信網(wǎng)絡(luò)將整個(gè)列車連成一個(gè)整體,，司機(jī)對(duì)整個(gè)列車的控制命令通過列車通信網(wǎng)絡(luò)送到列車的各個(gè)車廂上,，列車的各個(gè)車廂工作狀態(tài)通過列車通信網(wǎng)絡(luò)送到司機(jī)顯示臺(tái)上，讓整個(gè)列車有效而安全的工作,。因此如果沒有相應(yīng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品裝到這些新的鐵路機(jī)車車輛上去,，這些新的鐵路機(jī)車車輛就不能很好投入使用。所以一些工廠為了盡早搶占市場(chǎng),，紛紛從國外進(jìn)口有網(wǎng)絡(luò)功能的控制系統(tǒng),，如出口伊朗的TM1車、唐山廠研制的內(nèi)燃動(dòng)車組和四方廠研制的液力傳動(dòng)動(dòng)車組,，分別從ADtranz瑞士分公司,、德國西門子公司和日本新瀉公司進(jìn)口了相應(yīng)的產(chǎn)品，以解燃眉之急,。

列車通信網(wǎng)絡(luò)國外發(fā)展情況簡(jiǎn)介
　　70年代末至80年代初,，車載微機(jī)的雛形分別在西門子公司和BBC公司出現(xiàn)，開始僅僅是用于傳動(dòng)裝置的控制,。隨著控制,、服務(wù)對(duì)象的增多，人們把鐵道系統(tǒng)依次劃分為六個(gè)層次：公司管理,、鐵路運(yùn)營,、列車控制、機(jī)車車輛控制,、傳動(dòng)控制和過程驅(qū)動(dòng),，列車通信網(wǎng)絡(luò)在初期的串行通信總線的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生，并從原來不同公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推向國際標(biāo)準(zhǔn),，逐步形成了列車通信與控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化,、模塊化的硬件系列和全方位的開發(fā)、調(diào)試,、維護(hù),、管理軟件工具。
　　ABB公司的微機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)MICAS-S2在列車層采用了FSK列車總線,，波特率19.2Kbps,，車輛總線采用了在RS485控制器總線基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)的MICAS車輛總線MVB，波特率1.5Mbps,，這二種總線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)開放的通信系統(tǒng)，從而使得各種鐵道機(jī)車車輛能夠相互聯(lián)掛，并且車上的可編程電子設(shè)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)出列車通信網(wǎng)TCN的征求意見稿，該稿分成四個(gè)部分：第一部分總體結(jié)構(gòu),，第二部分實(shí)時(shí)協(xié)議,，第三部分多功能車輛總線MVB，第四部分絞式列車總線WTB,。
　　總體結(jié)構(gòu)把列車通信網(wǎng)規(guī)定為由多功能車輛總線MVB和絞式列車總線WTB組成,。其中多功能車輛總線MVB以ABB的MICAS車輛總線MVB為藍(lán)本，WTB以西門子的DIN 43322和意大利的CD 450為藍(lán)本,。
　　MVB的傳輸介質(zhì)可以是雙絞線,，也可以是光纖。在后一種場(chǎng)合,，其跨距為2000m,，最多可聯(lián)結(jié)256個(gè)智能總線站。數(shù)據(jù)劃分為過程數(shù)據(jù),、消息數(shù)據(jù)和監(jiān)管數(shù)據(jù),，對(duì)過程數(shù)據(jù)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,，最多可連接32個(gè)節(jié)點(diǎn)，總線跨距860m,。WTB具有列車初運(yùn)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300萬美元,，在瑞士的Interlaken至荷蘭的阿姆斯特丹的區(qū)段，對(duì)由瑞士SBB,、德國DB,、意大利FS、荷蘭NS的車輛編組成的運(yùn)營試驗(yàn)列車進(jìn)行了全面的TCN實(shí)驗(yàn),。
　　1998年11月,，在中國湖南株洲召開IEC年會(huì)。1999年6月,，TCN標(biāo)準(zhǔn)草案61375-1正式成為國際標(biāo)準(zhǔn),。在61375-1中，除了以上四個(gè)部分外,，還有第五部分列車網(wǎng)絡(luò)管理,，附錄A列車通信網(wǎng)導(dǎo)引，附錄B一致性測(cè)試導(dǎo)則。

我國列車通信網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)應(yīng)用歷程
　　在昆明—石林的動(dòng)車組研制時(shí),，國內(nèi)還沒有一種成熟的控制網(wǎng)絡(luò),，只好采用RS485標(biāo)準(zhǔn)，由顯示屏作主機(jī),，分時(shí)與各動(dòng)車通信,。控制命令不經(jīng)網(wǎng)絡(luò),，通信只傳送狀態(tài)數(shù)據(jù),，供顯示屏顯示。它的基礎(chǔ)是SS4B型機(jī)車,，但SS4B型機(jī)車的通信是在兩節(jié)相鄰的機(jī)車間,，而在昆明—石林動(dòng)車組上，距離加長(zhǎng)了,，因而須采取許多有效的抗干擾措施,。實(shí)際使用情況是滿意的。
　　向伊朗出口的動(dòng)車組為二動(dòng)八拖,，首尾為機(jī)車TM1,。為解決機(jī)車重聯(lián)從瑞士ADtranz購買了MICAS-S2系統(tǒng)?？刂凭W(wǎng)絡(luò)由三級(jí)構(gòu)成,。列車總線為FSK，速率為19.2Kbit/s,，介質(zhì)為雙絞屏蔽線;車輛總線為MVB,，介質(zhì)為光纖，速率為1.5Mbit/s,。
　　在DDJ1一動(dòng)六拖的動(dòng)車組上,，也是采用ADtranz公司的MICAS-S2系統(tǒng)，全列車也只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)（動(dòng)力車和控制車上各一個(gè)）,，能由控制車來操縱全列車,，可在兩個(gè)方向上行駛,。但總線結(jié)構(gòu)上與伊朗車組有兩點(diǎn)不同,，一是車間連接的跨接電纜由一個(gè)車的末端伸出，至另一節(jié)車輛的插座,，從而省去一組接插件;二是考慮到能將兩列短編組列車連接成長(zhǎng)編組工作,，列車總線冗余方式作了改變,。在TM1車中，將前向通道折回作為列車總線冗余通道,，只是同一塊插件通道和列車總線介質(zhì)的冗余,，而在DDJ1機(jī)車上增加了一套列車總線硬件,，做到列車總線硬件和通信介質(zhì)的雙冗余。

LonWorks在列車通信網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用
　　可以用作列車通信網(wǎng)絡(luò)的還有現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)總線是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng),。五十年代檢測(cè)控制儀表處于發(fā)展的初級(jí)階段,，信號(hào)僅在本儀表內(nèi)起作用。后來出現(xiàn)了氣動(dòng),、電動(dòng)系列的單元組合式儀表,，出現(xiàn)了集中控制室。后來人們尋求用數(shù)字信號(hào)取代模擬信號(hào),，出現(xiàn)了直接數(shù)字控制,。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)字調(diào)節(jié)器,、可編程控制器（PLC）以及有多個(gè)計(jì)算機(jī)構(gòu)成的集中,、分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)，也就是今天被許多企業(yè)采用的DCS系統(tǒng),。由于在DCS系統(tǒng)形成的過程中,，受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)早期存在的系統(tǒng)封閉這一缺陷的影響，各廠家的產(chǎn)品自成體系,，彼此不能互連,，難以實(shí)現(xiàn)互操作，組成更大范圍信息共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在很多困難,。
　　新型現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)突破了DCS系統(tǒng)中通信由專用網(wǎng)絡(luò)的封閉系統(tǒng)帶來的缺陷,，把基于封閉、專用的解決方案變成基于公開化,、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案,，即可以把來自不同廠商而遵守同一協(xié)議的自動(dòng)化設(shè)備，通過現(xiàn)場(chǎng)總線連成系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的各種功能;同時(shí)把DCS集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu),，變成全分布式機(jī)構(gòu)，把控制功能下放到現(xiàn)場(chǎng),，依靠現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)基本控制功能,。
　　PROFIBUS、基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）,、CAN和LonWorks是目前幾種有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),。LonWorks是美國Echelon公司開發(fā)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，與其它工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線相比,，它的溫度范圍寬,，其網(wǎng)絡(luò)芯片即神經(jīng)元協(xié)議控制器和總線收發(fā)器的工作溫度為-40℃～85℃;支持雙絞線,、電力線、無線電,、紅外線,、光纖等多種介質(zhì)和支持總線型、環(huán)型,、自由拓?fù)湫投喾N拓?fù)?傳輸信號(hào)采用差分曼徹斯特編碼;是現(xiàn)有各種現(xiàn)場(chǎng)總線中唯一提供了OSI參考模型中所定義的全部7層服務(wù)的網(wǎng)絡(luò),，它有配套的節(jié)點(diǎn)、路由器或網(wǎng)關(guān)開發(fā),、網(wǎng)絡(luò)調(diào)試,、安裝設(shè)備，可以在較高層次上實(shí)施網(wǎng)絡(luò)工程,。LonWorks用在鐵道車輛上已有先例;今年7月19日,，LonWorks互操作協(xié)會(huì)運(yùn)輸任務(wù)組開會(huì)討論了鐵路運(yùn)輸業(yè)的第一個(gè)LonMark功能框架（LonMark Functional Profile）草案。
　　九十年代初在美國出現(xiàn)的LonWorks工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò),，這些年來迅速在各個(gè)領(lǐng)域推廣普及開來,，鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域也不例外。加拿大Bombardier和日本川崎等公司已將LonWorks用作列車通信網(wǎng)絡(luò),，用在他們生產(chǎn)的地鐵車輛上,。
　　今年IEEE制定的列車通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE1473-1999包含了TCN和LonWorks，即1473-T（TCN）和1473-L（LonWorks）,，而且有些公司已在生產(chǎn)連接這兩個(gè)協(xié)議的網(wǎng)關(guān),。 我國列車總線采用LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線的方案，首先在昆明—石林車組上進(jìn)行三點(diǎn)的通信試驗(yàn),，現(xiàn)已成功地用于新曙光號(hào)二動(dòng)九拖的內(nèi)燃動(dòng)車組上,。列車總線為雙絞屏蔽線，通信速率78Kbit/s,。 雙層全空調(diào)新曙光號(hào)快速列車可載客1140人,，首尾兩節(jié)都是動(dòng)車，中間9節(jié)為拖車,，藍(lán)白相間的車身分為兩層,。它的時(shí)速超過199公里。現(xiàn)在每天在上海,、南京,、杭州間運(yùn)行。
　　鑒于時(shí)間倉促,，LonWorks電路板還來不及做各種試驗(yàn),，雖然目前在新曙光號(hào)快速列車的使用尚未出現(xiàn)問題。另外,，當(dāng)列車上網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)再多時(shí),， LonWorks通信的實(shí)時(shí)性問題尚待研究;列車的重組也有待試驗(yàn),。
　　新曙光號(hào)2動(dòng)9拖內(nèi)燃動(dòng)車組。從1999年10月開始使用LonWorks技術(shù),，已無故障運(yùn)行40余萬公里,。
　　總之，LonWorks在新曙光號(hào)快速列車的成功應(yīng)用,，是LonWorks技術(shù)在我國鐵路領(lǐng)域的首次嘗試,。要發(fā)揮LonWorks技術(shù)的長(zhǎng)處，還有很多工作要做,。希望在今后的工作中，能同各位同人共磋技藝,，并得到Echelon公司和威通公司進(jìn)一步的支持,。