基于城軌車輛的網絡技術應用探討發布

劉維洋

【摘? 要】我國經濟迅速增長，城市建設步伐進一步加快，城市軌道的建設成為一個城市的重要標記。城軌車輛以其舒適、承載人數多、低能耗、安全以及快捷等優點深得城市市民的喜愛，也使其成為目前緩解城市交通堵塞的最優解決方案。地鐵車輛作為一個復雜的多功能集合體，網絡系統充當著地鐵車輛的控制神經，完成車輛在運營、維護中的數據交換、人機通信、列車控制等一系列功能。在軌道車輛網絡系統中，多種網絡技術綜合運用，將地鐵車輛的各個子系統有機地組成一個整體，并在車輛的運營、維護過程中，提供了更加便捷、高效的運用模式。

【關鍵詞】城軌車輛;網絡技術;應用

一、地鐵運營網絡化 基本內容

城市交通隨著人們頻繁出行而變得越來越擁堵，地鐵的存在，可有效緩解城市擁堵現象，但在地鐵運營管理方面，一直存在著效率與安全問題，在地鐵運營管理中，引入互聯網技術予以實踐，可更加安全、系統化以及有效的管理地鐵交通運營，進而最大化地鐵的經濟效益、社會效益。地鐵網絡化管理的基本內容就是在實際地鐵運營過程中，利用互聯網技術，實現多樣化組織的運營以及多樣化的設備制式，構建系統化、安全、高效的運營網絡化管理體系，通過合理科學資源安排以及多條地鐵路線的融洽，讓地鐵成為真正意義上的高效安全交通方式，促進地鐵經濟效益顯著提升。

二、車輛網絡類型

（一）TCN標準

列車網絡控制系統作為現代列車的關鍵技術，在世界范圍內得到了廣泛的應用。1999年，IEC通過了《列車通信網絡專用標準TCN》（IEC-61375-1）。該標準將列車通信網絡分為兩部分：用于連接各區段動態編組的列車絞合總線（WTB）和用于連接車內固定設備的多功能車輛總線（MVB）。MVB總線結構在整車上具有冗余設計，保證了車輛運行安全的可靠性。在整個數據通信中，利用NSDB分配車輛所有通信設備的地址，以便區分車輛的所有設備，并進行實時管理。

（二）EIA - 232串行通信技術標準

EIA -232是我們過去稱之為RS232。與EIA -485和eia-422一樣，EIA -232也是一個串行數據接口標準，最初由電子工業協會（eia）制定和發布。EIA-232被定義為在低速串行通信中增加通信距離的單端標準。EIA-232的傳輸距離可達15m，最高傳輸速率為20kbps。

（三）Can（控制器局域網）總線協議

Can總線協議由博世公司開發，以汽車電子產品的研發和生產聞名，并最終成為國際標準（ISO 11898）。Can總線特點：1。數據通信中沒有主從機。任何節點都可以發起到任何其他（一個或多個）節點的數據通信，通信順序由每個節點的信息優先級決定。當多個節點同時發起通信時，低優先級節點避開高優先級節點，不會對通信線路造成擁塞。三。通信距離可達10km（速度小于5kbps）和1mbps（通信距離約40m）。4 CAN總線傳輸介質可以是雙絞線、同軸電纜。Can總線適用于大數據量和短距離通信，或長距離和小數據量通信。

（四）以太網通信協議

以太網（Ethernet）是由Xerox公司創建，由Xerox、Intel和DEC公司共同開發的基帶局域網規范。它是現有局域網最常用的通信協議標準。以太網采用CSMA/CD（載波監聽多址和沖突檢測）技術，在各種類型的電纜上以10m/s的速率運行，隨著光纖技術的發展，以太網的運行速率正在向GB級發展。

（五）無線電通信技術

無線電是指在自由空間（包括空氣和真空）中傳播的頻率小于300ghz的電磁波（有三種常見類型：3khz～300ghz、9khz～300ghz、10khz～300ghz）。無線電技術是用無線電波傳送信號的技術。無線電技術的原理是導體中電流強度的變化會產生無線電波。利用這種現象，信息可以通過調制加載到無線電波上。當電波通過空間傳播到接收端時，電波引起的電磁場變化會在導體中產生電流。通過對當前變化的信息進行解調，達到信息傳輸的目的。

三、地鐵運營網絡化的優化對策

（一）網絡一體化

作為城市交通中最關鍵的交通方式，它在城市交通網絡中扮演著重要的角色。在此基礎上，完善網絡整合，優化地鐵線路設計方案，充分發揮城市交通工具的優勢，包括公交一體化、樞紐換乘等，使地鐵能夠為人們提供更高效、更好的服務。

（二）網絡信息化

網絡信息平臺的建設有利于地鐵管理的整體質量，也是提高管理水平的有效途徑。將網絡信息與城市地鐵運營相結合，可以進一步提高地鐵后期管理和地鐵資產銜接的規范化水平。同時，也可以提高故障維修的力度，使地鐵運營的網絡管理更加高效。

四、發展和展望

目前，隨著科學技術的飛速發展，以及用戶對系統可靠性、可用性、可維護性、安全性和壽命周期成本要求的提高，軌道交通設備的智能化水平也在不斷提高。

目前，有一系列項目在推廣智能軌道交通設備。鐵路系統智能集成（inte grail）是歐洲旨在推廣智能軌道交通設備的項目之一。歐洲的軌道交通企業、運營商和標準化組織，如西門子、龐巴迪、阿爾斯通、法國國家鐵路公司、UIC等，開發了一系列設備集成規范和應用項目原型，提高了安全性，通過智能集成實現車輛設備、運營、基礎設施和客運的可靠性和舒適性。Shift2rail是另一個歐洲項目，旨在將其他領域使用的新技術應用于軌道交通，以實現歐洲2020戰略。

軌道交通設備的智能化不僅體現在利用先進技術來提高城市軌道車輛牽引、制動、輔助系統的運行性能以及自動駕駛技術，以提高智能診斷，車輛智能維修等技術服務，也體現在為乘客提供更多的智能化服務，如信息服務、視頻監控服務等。

過去，由于城市軌道交通車輛網絡帶寬的限制，車輛控制網、狀態監測網和乘客信息網采用不同的網絡，如車輛控制網采用WTB、MVB、MVB等，狀態監測網采用MVB、can等，乘客信息網采用以太網。近年來，隨著現場總線技術的成熟和發展，列車網絡控制系統已成為城市軌道交通車輛和軌道交通車輛的關鍵系統。隨著最終用戶對列車網絡控制系統性能要求的提高，乘客信息傳輸、在線視頻監控和遠程數據服務等功能要求列車網絡控制系統具有更高的實時性和更好的可維護性，并能將列車的實時數據傳輸到遠程控制中心進行監控和維護。現有的列車網絡應用的現場總線不能滿足上述要求，而工業以太網技術克服了現有列車網絡總線的缺點，如傳輸速度低、網絡拓撲單一等，完全可以滿足上述要求。

五、結論

隨著軌道交通應用以太網技術的日趨成熟，其應用領域不斷擴展，將吸引越來越多的廠商致力于開發高實效、高擴展性及高智能的以太網系列產品，使以太網能夠全面替代現有的總線，形成以工業以太網為主的列車車輛總線網絡，以滿足市場不斷提升的需求。

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（作者單位：中車大連電力牽引研發中心有限公司）