鐵路通訊為什麼需要 CAN Bus？

鐵路系統中的設備數量多、運作環境複雜，且對安全性與穩定性要求極高。列車在運行過程中，需要即時交換大量狀態資料，例如車速、煞車狀態、車門開關、空調控制、故障訊息與安全監控資料。

CAN Bus 的優勢在於它能在分散式控制架構中，讓多個電子控制單元穩定交換資料，並支援即時監控與故障診斷。因此，在鐵路通訊、列車控制與車載設備整合中，CAN Bus 仍具備相當高的應用價值。

列車通訊中的重要概念

TCMS：列車控制與管理系統

TCMS（Train Control and Management System，列車控制與管理系統）由處理單元、網路、子系統與介面組成，主要負責列車控制、監測、診斷與系統管理。

常見連接設備包含 HVAC、速度控制、振動控制、煞車、燈光、供水、閉路電視、電池、車門、緊急通訊與事件記錄器等。

TCN：列車通訊網路

TCN（Train Communication Network，列車通訊網路）最初基於 CAN 等工業現場總線，用於 TCMS 中的資料傳輸。TCN 通常由 MVB 與 WTB 等通訊架構組成，並依照 IEC 61375 標準應用於鐵路系統。

隨著乙太網技術發展，ETB（Ethernet Train Backbone，乙太網列車骨幹網）也逐漸被導入，提供更具成本效益與彈性的列車通訊架構。

MVB：多功能車輛總線

MVB（Multifunction Vehicle Bus，多功能車輛總線）是 IEC 61375 中標準化的車輛總線，主要用於鐵路車輛內部設備互連。

在車頭中，MVB 可連接無線電、診斷系統、煞車、電力電子模組、電機控制與駕駛艙設備；在車廂中，則可連接車門控制、HVAC、乘客資訊系統與照明單元。

WTB：絞線式列車總線

WTB（Wire Train Bus，絞線式列車總線）主要用於列車級通訊，傳輸速率為 1 Mbit/s，可支援過程資料與訊息資料傳輸。

WTB 的特點是具備列車初運行功能，當列車車輛編組改變時，系統可自動重新編址並建立新的列車拓撲，適合需要動態編組的鐵路車輛。

CAN 與 CANopen

CAN（Controller Area Network，控制器區域網路）屬於工業現場總線，具備高可靠性、高通訊效率、容易實作、維護方便與性價比高等特點。

CANopen則是由 CAN in Automation（CiA）基於 CAN 所開發的高層通訊協議，並依 EN 50325-4 標準化，常用於分散式控制、工業自動化與嵌入式系統。

CAN Bus 在鐵路通訊中的應用

1. 列車控制

CAN Bus 可用於駕駛員與車輛控制單元之間的訊息傳輸，支援列車行駛、制動與加速等控制功能。例如，駕駛員透過操縱桿控制列車速度時，控制訊號可透過 CAN Bus 傳送至車輛控制單元，進一步完成列車控制。

2. 訊號系統

在鐵路訊號控制設備中，CAN Bus 可用於傳送軌道訊號狀態與控制資訊，使列車控制單元能即時掌握訊號變化，協助列車進行更安全、穩定的運行控制。

3. 維修與故障診斷

CAN Bus 可將列車各子系統的運行狀態與故障訊息即時傳輸至監控系統，協助維修人員快速判斷異常來源，提高故障排查效率與列車安全性。

4. 車載子系統通訊

CAN Bus 也可應用於安全監控系統、行車記錄器、空調系統、照明系統與其他車載電子設備，確保不同子系統之間能進行穩定可靠的資料交換。

CAN Bus 資料處理與系統整合

在鐵路應用中，CAN Bus 不只是負責傳輸訊號，更重要的是讓現場資料能被擷取、分析、轉換與整合到上層系統。這對列車監控、預防性維護、故障診斷與資料記錄都非常關鍵。

若您的應用需要將 CAN Bus 訊號轉換成可分析、可記錄或可整合的資料格式，建議可進一步了解 CAN 資料處理器，協助工程團隊完成 CAN 訊號擷取、通訊整合與資料處理。