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,，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展正在改變著人們的工作和生活,。對鐵路運輸而言也不例外。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,，以實現(xiàn)整個列車的正常運行,。列車通信網(wǎng)絡(luò)將整個列車連成一個整體，司機(jī)對整個列車的控制命令通過列車通信網(wǎng)絡(luò)送到列車的各個車廂上,，列車的各個車廂工作狀態(tài)通過列車通信網(wǎng)絡(luò)送到司機(jī)顯示臺上,，讓整個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,，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)燃動車組和四方廠研制的液力傳動動車組,，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裝置的控制,。隨著控制,、服務(wù)對象的增多，人們把鐵道系統(tǒng)依次劃分為六個層次：公司管理,、鐵路運營,、列車控制、機(jī)車車輛控制,、傳動控制和過程驅(qū)動,，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TC9成立了第22工作組WG22，其任務(wù)是制訂一個開放的通信系統(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,，該稿分成四個部分：第一部分總體結(jié)構(gòu)，第二部分實時協(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,。在后一種場合，其跨距為2000m,，最多可聯(lián)結(jié)256個智能總線站,。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個節(jié)點,，總線跨距860m。WTB具有列車初運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,，對由瑞士SBB、德國DB,、意大利FS,、荷蘭NS的車輛編組成的運營試驗列車進(jìn)行了全面的TCN實驗。
　　1998年11月,，在中國湖南株洲召開IEC年會,。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—石林的動車組研制時，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)，分時與各動車通信,?？刂泼畈唤?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—石林動車組上,，距離加長了,，因而須采取許多有效的抗干擾措施,。實際使用情況是滿意的。
　　向伊朗出口的動車組為二動八拖,，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DDJ1一動六拖的動車組上,，也是采用ADtranz公司的MICAS-S2系統(tǒng)，全列車也只有兩個節(jié)點（動力車和控制車上各一個）,，能由控制車來操縱全列車,，可在兩個方向上行駛。但總線結(jié)構(gòu)上與伊朗車組有兩點不同,，一是車間連接的跨接電纜由一個車的末端伸出,，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)場總線的產(chǎn)品?，F(xiàn)場總線是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一,，被譽為自動化領(lǐng)域的計算機(jī)局域網(wǎng)。五十年代檢測控制儀表處于發(fā)展的初級階段,，信號僅在本儀表內(nèi)起作用,。后來出現(xiàn)了氣動、電動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)字信號取代模擬信號，出現(xiàn)了直接數(shù)字控制,。隨著計算機(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）以及有多個計算機(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)議的自動化設(shè)備,，通過現(xiàn)場總線連成系統(tǒng)，實現(xiàn)綜合自動化的各種功能;同時把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，依靠現(xiàn)場智能設(shè)備實現(xiàn)基本控制功能,。
　　PROFIBUS,、基金會現(xiàn)場總線（FF）、CAN和LonWorks是目前幾種有影響的現(xiàn)場總線技術(shù),。LonWorks是美國Echelon公司開發(fā)的工業(yè)現(xiàn)場總線,，與其它工業(yè)現(xiàn)場總線相比,，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)?傳輸信號采用差分曼徹斯特編碼;是現(xiàn)有各種現(xiàn)場總線中唯一提供了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,、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)會運輸任務(wù)組開會討論了鐵路運輸業(yè)的第一個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領(lǐng)域推廣普及開來,，鐵路運輸領(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)連接這兩個協(xié)議的網(wǎng)關(guān),。 我國列車總線采用LonWorks現(xiàn)場總線的方案，首先在昆明—石林車組上進(jìn)行三點的通信試驗,，現(xiàn)已成功地用于新曙光號二動九拖的內(nèi)燃動車組上,。列車總線為雙絞屏蔽線，通信速率78Kbit/s,。 雙層全空調(diào)新曙光號快速列車可載客1140人,，首尾兩節(jié)都是動車，中間9節(jié)為拖車,，藍(lán)白相間的車身分為兩層,。它的時速超過199公里。現(xiàn)在每天在上海,、南京,、杭州間運行。
　　鑒于時間倉促,，LonWorks電路板還來不及做各種試驗,，雖然目前在新曙光號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)點再多時,， LonWorks通信的實時性問題尚待研究;列車的重組也有待試驗,。
　　新曙光號2動9拖內(nèi)燃動車組。從1999年10月開始使用LonWorks技術(shù),，已無故障運行40余萬公里,。
　　總之，LonWorks在新曙光號快速列車的成功應(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,。