列车通信网络标准TCN.ppt
《列车通信网络标准TCN.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《列车通信网络标准TCN.ppt(88页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、列车通信网络Train_Communication_Network,TCN1定义列车网络层次结构定义列车网络层次结构车速测量辅助控制制动控制牵引控制车厢控制N机车控制列车故障诊断列车运行自动控制供电控制空调控制车门控制轴温检测制动控制车 厢 总 线。车厢控制1车 厢 总 线列 车 总 线车 厢 总 线2列列车车网网络络提供的服提供的服务务内容内容两条总线在链路层都提供了以下相同的两种服务:两条总线在链路层都提供了以下相同的两种服务:l过程数据传输:轮询式的,源寻址的广播数据;l消息数据传输:按需求的,目的寻址的数据报。在在更更高高层层,实实时时协协议议提提供供了了两两种种与与总总线线无无关关的
2、的应应用服务:用服务:变量(分布式过程数据库);消息集(呼叫/应答消息或多播消息)。网络管理支持配置、维护和操作。一套一致性测试的方针使得设备能够协调工作。3数据分类数据分类列车通信网络将传输两类数据:列车通信网络将传输两类数据:短短而而紧紧迫迫的的过过程程变变量量 (Process_Variables)(Process_Variables)(如如用用于牵引控制);于牵引控制);不太紧迫,但可能较长的消息变量(如用于诊断)。不太紧迫,但可能较长的消息变量(如用于诊断)。4列车通信网络列车通信网络(TCN)的主要作用的主要作用连接车厢内的可编程设备,以便于实现:连接车厢内的可编程设备,以便于实现
3、:机车、车厢和列车控制;机车、车厢和列车控制;远程故障诊断和维护;远程故障诊断和维护;旅客信息服务。旅客信息服务。5列车通信网络的特点列车通信网络的特点工作环境恶劣,可靠性要求高;工作环境恶劣,可靠性要求高;控制操作实时性(时间确定性)要求高;控制操作实时性(时间确定性)要求高;列车组成的动态性;列车组成的动态性;6国际标准及我国铁路标准国际标准及我国铁路标准IEC-61375-1 TCN(本课程主要介绍内容);IEEE1473 TCN/LonworksTB/T 3035-2002实实际际应应用用还还有有:FSK、HART、WorldFIP、HDLC等TB中华人民共和国铁道行业标准TB/T 3
4、035-2002列 车 通 信 网 络Train Communication Network2002-02-09发布 2002-07-01实施中华人民共和国铁道部发布7IEEE1473IEEE1473允许协议设计组合允许协议设计组合组合组合车厢总线非时车厢总线非时间严格型间严格型车厢总线车厢总线时间严格型时间严格型列车总线列车总线IT型型T型型T型型IIL型型T型型T型型IIIL型型L型型T型型IVL型型L型型L型型8TB/T30352002允许协议设计组合允许协议设计组合组合组合车厢总线车厢总线非时间严格型非时间严格型车厢总线车厢总线时间严格型时间严格型列车总线列车总线IT型型T型型T型型I
5、IL型型T型型T型型IIIL型型L型型T型型IVL型型L型型L型型9西门子公司西门子公司TCN之产品之产品SiemensAG与德国与德国Adtranz一起生产牵引电气设一起生产牵引电气设备。备。西门子生产的列车通信网络设备,主要是基于其西门子生产的列车通信网络设备,主要是基于其车载微机车载微机SIBAS/SIBAS32系统的系统的WTB和和MVB的的网卡和输入输出接口卡。网卡和输入输出接口卡。10杜冈公司杜冈公司(duagonduagon GmbH)GmbH)产品产品11优尼康公司(优尼康公司(UniControlsUniControls)产品)产品捷克一家从事运输及能源系统开发生产的公司。捷
6、克一家从事运输及能源系统开发生产的公司。在列车通信网络方面的产品有:车载微机、在列车通信网络方面的产品有:车载微机、WTB总线网关。总线网关。12TCN的优缺点的优缺点优点:优点:TCN的功能齐全已经成为铁标有一定国内应用的前例TCN的不足:的不足:WTB协议复杂TCN产品市场小,价格昂贵13TCN的主要内容如下表的主要内容如下表14特征绞线式列车总线WTB多功能车厢总线MVB结构结构可变,构成改变时,具有自适应性结构及设备的地址固定不变介质屏蔽双绞线(860米,32个节点,相当于22个UIC车厢)双绞线,RS-485(20米32设备);变压器隔离屏蔽双绞线(200米32设备);星型光纤网(2
7、000米,2个设备)物理冗余双份物理介质双份物理介质信号带16.32位前同步码的曼彻斯特编码带定界符的曼彻斯特编码信号速率1Mbit/s1.5Mbit/s地址空间8 bit地址12 bit地址物理地址点对点及广播点对点及广播有效的帧长度在4-132个字节之间可变量化的:16,32,64,128或者256 bits完整性帧FCS-16,帧校验以及曼彻斯特编码IEC60870 校验序列及帧尺寸校验介质分配由一台主设备完成由一台主设备完成主设备权传送主设备,强主设备或弱主设备总线管理器通过令牌传送成为主设备主设备冗余初运行后,主设备权传递给另一节点令牌传递自动进行主设备权转换冗余校验链路层服务过程数
8、据 循环 源寻址广播数据消息数据 偶发 点对点或广播数据报监督数据 循环/偶发 用于总线管理的数据15拓扑结构拓扑结构列车通信网络基于以下的两层结构:列车通信网络基于以下的两层结构:将不同车厢内的节点连接起来的列车总线;将不同车厢内的节点连接起来的列车总线;将同一车厢内的设备连接起来的车厢总线。将同一车厢内的设备连接起来的车厢总线。16列车总线列车总线WTBWTB列车总线用于连接不同组成的列车中的各个车厢:列车总线用于连接不同组成的列车中的各个车厢:列列车车总总线线支支持持UIC UIC 556556规规定定的的列列车车组组成成,总总线线传传输输距距离离可可达达860860米米(22(22个车
9、厢个车厢)。列车总线至少可以容纳列车总线至少可以容纳3232个节点。个节点。分分配配给给列列车车总总线线节节点点一一个个位位置置地地址址,可可识识别别方方向向(左左/右右、前前/后),及其它节点的位置。后),及其它节点的位置。多个车厢连挂时,列车总线自动运转(初运行)。多个车厢连挂时,列车总线自动运转(初运行)。列车总线可承受大约每小时一次的车厢连挂及解挂操作。列车总线可承受大约每小时一次的车厢连挂及解挂操作。为为使使总总线线在在节节点点故故障障时时仍仍可可工工作作,事事先先把把各各节节点点编编号号和和类类型通知给所有的应用,以便证实列车组成的完整性。型通知给所有的应用,以便证实列车组成的完整
10、性。当当车车厢厢数数目目改改变变或或在在总总线线上上进进行行添添加加、移移除除设设备备时时,不不需需手动干预列车总线也能继续工作。手动干预列车总线也能继续工作。列列车车总总线线使使用用专专用用介介质质。UICUIC电电缆缆或或EPEP电电缆缆(电电气气制制动动电电缆)的要求。缆)的要求。17车厢总线车厢总线MVBMVB车车厢厢总总线线用用于于将将一一个个车车厢厢内内或或不不可可分分的的车车厢厢组组内内的设备连接起来:的设备连接起来:车厢总线允许设备的安装间距在车厢总线允许设备的安装间距在200200米以内;米以内;车厢总线至少支持车厢总线至少支持256256个设备;个设备;车厢总线在最差情况下
11、的响应时间低于车厢总线在最差情况下的响应时间低于16ms16ms;18MVBMVB物理层物理层MVB提提供供三三种种不不同同的的物物理理介介质质,它它们们以以相相同同速速率率运行:运行:电短距离介质传送距离20米,使用标准的RS-485收发器,每段最多支持32个设备。电中距离介质传送距离200米,每段最多支持32个设备,屏蔽双绞线,变压器隔离;光学玻璃纤维介质,星型连接或点到点方式下最大距离2000米。19电短距离介质电短距离介质ESDESD该介质使用该介质使用RS-485收发器,基于基本的差分传输。无需收发器,基于基本的差分传输。无需在发送器和收发器之间电隔离。适用于位于密闭机箱里的在发送器
12、和收发器之间电隔离。适用于位于密闭机箱里的底板总线之间的通信。底板总线之间的通信。ESD布线拓扑如下图。布线拓扑如下图。20ESD端接器接线端接器接线21ESD连接器布置连接器布置22ESD端接器的连接器布置端接器的连接器布置23ESD信号波形帧开始示例信号波形帧开始示例24ESD的发送器的发送器发送器应ISO8482(RS-485)标准,约束条件为:a)当驱动一个并联电容为50.0PF的54.0负载时,信号的上升时间(10%90%)应小于0.03BT(20ns,1.5Mbit/s)。b)发送器以两种有源电平提供低阻抗差动电压源:高电平,此时电压差高电平,此时电压差(Up-Un)在以下范围内:
13、在以下范围内:+1.5V(Up-Un)+5.0V,驱动,驱动54.0阻性负载时;阻性负载时;+1.5V(Up-Un)(Up-Un)-5.0V,驱动为,驱动为54,0阻性负载时;阻性负载时;-1.5V(Up-Un)-6.0V,无负载时。,无负载时。注:本规范比ISO8482更严格,在选择商用收发器时必须留心。IEC61158-2的收发器能够满足本规范。25ESD的接收器的接收器接收器遵循ISO8482(RS-485)标准,约束条件为:a)根据不同的线路电压,接收器在其RxS输出上产生两种不同的电平:当线路朝高电平驱动,如果电压差(Up-Un)大于+0.200V,则为高电平。当线路朝低电平驱动或线
14、路无驱动只有偏压存在时,如果电压差(Up-Un)小于-0.200V,则为低电平。b)接收器至少应有0.050V的滞后,但不能大于0.200V。c)接收器在有RS-485规定的相对于Bus_GND线的共模电压存在时,应能正确工作。26ESD拓扑拓扑27电中距离介质电中距离介质EMD在封闭的列车系统中,MVB可以跨越几个车厢。在这种应用中可采用电中距离介质,每段最大可以达到200米,约4个车厢。用于连接不解挂的车厢组合。28EMD传输介质传输介质采用双绞屏蔽线,屏蔽方式如图;采用双绞屏蔽线,屏蔽方式如图;收发器与传输介质之间采用变压器隔离。收发器与传输介质之间采用变压器隔离。29收发器与传输介质的
15、连接收发器与传输介质的连接30设备与设备与EMD的双线连接的双线连接(冗余冗余)31EMD连接器的布置32EMD帧起始示例33光纤介质连接光纤介质连接光纤介质由一对构成全双工点对点连接的光纤组成。光介质被推荐用于高电磁噪音的区域,例如机车。34拓扑结构拓扑结构电介质采用总线拓扑结构,而光介质通常采用星型拓扑。35MVB总线段连接总线段连接(混合拓扑结构混合拓扑结构)36总线控制器总线控制器(Bus_Controller)总线控制器用途:总线控制器用途:控制总线的访问;控制总线的访问;通过发送器和接收通过发送器和接收器附挂到两条冗余总器附挂到两条冗余总线;线;包含编码器包含编码器/译码器译码器和
16、通信存储和通信存储(Traffic_Store)控制逻辑;控制逻辑;译码到达帧并寻址译码到达帧并寻址通信存储。通信存储。37端口与通信存储器端口与通信存储器通信存储器设立目的通信存储器设立目的端口分为两类端口分为两类逻辑端口逻辑端口物理端口物理端口通信存储器的组成通信存储器的组成通信存储器的访问者通信存储器的访问者38MVB信号编码信号编码MVB速率:1.5MB/s。数据采用曼切斯特编码。数据位编码如图39MVB信号编码信号编码非数据符编码非数据符编码NH和NLa)一个)一个“NH”的编码在整个位单元为的编码在整个位单元为HIGH;b)一个)一个“NL”的编码在整个位单元为的编码在整个位单元为
17、LOW。40MVB帧起始定界符帧起始定界符帧数据以9-bit帧源定界符开头主设备帧起始符MSD(MasterStartDelimiter)从设备帧起始符SSD(SlaveStartDelimiter)41MVB帧结束分界符帧结束分界符当介质为ESD时,添加一个“NL”编码,并停止发送;当介质为EMD时,在“NL”编码之后添加一个“NH”编码,并停止发送(如下图所示);当介质为光纤时,添加一个“NL”编码,并停止发送。42MVB信号传输信号传输以以9-bit帧帧Start_Delimiter(源定界符)打头,以(源定界符)打头,以8-bitCheck_Sequence(校验序列)结束(校验序列)
18、结束43介质冗余介质冗余44光纤介质冗余光纤介质冗余45主设备权的转移主设备权的转移令牌传送算法令牌传送算法:46MVB链路层链路层一次传输包括两种类型帧:一次传输包括两种类型帧:主设备帧(主设备帧(Master_Frame),只由总线主设备生成;),只由总线主设备生成;从设备帧(从设备帧(Slave_Frame),由从设备在响应主设备帧时),由从设备在响应主设备帧时发送。发送。一个主设备帧及相应从设备帧共同形成一个报文:一个主设备帧及相应从设备帧共同形成一个报文:47报文类型报文类型MVB中有16种报文,由主设备帧中的F_code区分。F_code(功能码)(功能码)报文类型报文类型016位
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 列车 通信 网络 标准 TCN
限制150内