技術乾貨分享—淺談 CANbus 在鐵路通訊中的應用

隨著鐵路的快速發展,電子資訊設備在鐵路訊號上得到了廣泛的應用,如何進行設備之間的通訊成為了一個重要的議題。

火車示意圖
火車示意圖

列車通訊中的相關概念

01 TCMS

列車控制和管理系統(TCMS)由處理單元、網路、子系統及其接口組成,提供控制和檢測、診斷等服務,以及對各種列車組件(HVAC、速度控制、振動控制、剎車、燈光、供水、閉路電視、電池、車門、緊急通訊和事件記錄儀)的升級和重新配置。

02 TCN

列車通訊網路(TCN)最初基於 CAN等工業現場總線,用於 TCMS的數據傳輸。TCN由多功能車輛總線(MVB)和絞線式列車總線(WTB)組成,用於連接列車的不同車廂(車廂和貨車廂)。TCN組件透過 IEC 61375實現標準化,以適用於鐵路應用。

乙太網列車骨幹網(ETB)是一種基於乙太網的TCN,已通過IEC 61375-2-5實現標準化,比原來的 IEC 61375標準化 TCN更具成本效益和靈活性

03 MVB

MVB全稱是多功能車輛總線,它的使用場合比較單一,是 IEC 61375中標準化的車輛總線,用於鐵路車輛的互連,目前廣泛應用於城市軌道交通的各類車型中。IEC 61375定義了硬體和軟體協議、自動化重新配置以及拓撲結構和子系統接口等網路服務。

在車頭中,它能為各種機載設備如無線電、診斷系統、剎車、電力電子模組、電源線、電機控制和駕駛艙提供標准通訊接口。在車廂中,它能連接車門控制、HVAC、乘客資訊系統、照明單元等。

04 WTB

WTB絞線式列車總線主要用於列車級的通訊,其傳輸速率為1Mbit/s,可以實現過程數據和消息數據的傳輸,其最大特點就是具有列車初運行功能(列車初運行功能就是當列車車輛的配置發生變化後,能夠自動地對車輛進行編址,構成新的列車拓撲結構,而不需要人為的參與)。WTB總線特別適用於需要動態編組的列車車輛

05 CAN

CAN(控制器局域網,Controller Area Network)屬於工業現場總線範圍,是最有穩定可靠的現場總線之一。相比其他總線來講,CAN 總線具有可靠性高、通訊速率高、容易實現、維護方便、性價比高等諸多特點,另外很多開發板都帶 CAN接口,這也方便了行業工程師進行拓展開發。

CANopen是由國際協會“CAN自動化(CiA)”基於 CAN開發的通信協議,並通過 EN 50325-4標準化。它是一種更高層次的通訊協議和設備文件規範,適用於分佈式、工業、嵌入式和自動化解決方案。


CANbus 在鐵路通訊中的應用

CANbus 可在鐵路通訊中支持以下應用:

列車控制

CANbus 用於傳輸駕駛員與車輛之間的訊息,實現列車的行駛、制動、加速等功能。例如,駕駛員可以透過操縱桿控制列車的速度,這一訊息被傳輸到車輛控制單元中,由控制單元對列車進行控制。CANbus 可以在這個過程中實現快速的數據傳輸和控制,確保列車的安全、穩定運行。

訊號系統

CANbus 用於傳送軌道的訊號訊息。例如,在訊號控制設備中,CANbus 可以將軌道的訊號號狀況資訊傳輸給列車控制單元,使列車能夠更好地適應訊號狀態變化,實現對列車的有效控制。

維護修護

CANbus 可以將列車各個系統的運行狀態和故障訊息實時傳輸到列車的監控系統,從而及時發現或診斷問題並進行維修,提高處理效率和安全性。

其他應用

CANbus 可應用於列車的各個子資訊系統,例如:安全監控系統、行車記錄器、空調系統、照明系統等領域,進行實時可靠的數據通訊,確保列車的正常運行和乘客的安全。


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