列車以太網(wǎng)接口方案

摘要：國內(nèi)地鐵線路中有一些線路已經(jīng)和歐洲開始同步，在設(shè)備間配置以太網(wǎng)通訊。而列車中的以太網(wǎng)通訊和常用MVB、CANOpen、HDLC等列車控制總線對比，有什么優(yōu)缺點呢？

IEC61375-3-4-2014中規(guī)定了列車通信網(wǎng)絡(luò)（Train communication network TCN）中以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)（Ethernet Consist Network ECN）的標準。此標準制定的主要原因是目前列車通訊的數(shù)據(jù)量劇增，而傳統(tǒng)列車總線無法滿足大數(shù)據(jù)量傳輸，所以采用以太網(wǎng)通訊，可以滿足數(shù)據(jù)的傳輸要求。比如車載廣播系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、下載固件程序等。

圖1  列車TCN網(wǎng)絡(luò)類型

但由于以太網(wǎng)本身的物理層、鏈路層、協(xié)議棧的復(fù)雜性，導(dǎo)致其可靠性、網(wǎng)絡(luò)失效影響和魯棒性還都在驗證中，故列車的主要控制系統(tǒng)還沒有大批量使用以太網(wǎng)作為主要控制通訊方式。以太網(wǎng)通訊和主流的MVB、CANopen通訊對比，如表1所示。

可以看出，采用以太網(wǎng)接口主要優(yōu)點是傳輸大數(shù)據(jù)量時，可以減少傳輸時間，但是會增加布線成本、布線難度，以及以太網(wǎng)通訊由于極度依賴于交換機的穩(wěn)定性，一旦交換機死機或者損壞，全部節(jié)點將都無法通訊。

另外EMC（電磁兼容）也需要考慮，由于以太網(wǎng)速率極高，其EMI（電磁輻射）極大，所以要使用較好的屏蔽網(wǎng)線。

列車設(shè)備中的以太網(wǎng)接口包括帶鎖緊的RJ45頭、光纖接口、M12通訊電纜三種類型，如圖2所示。

圖2  以太網(wǎng)接口方式

根據(jù)《TCSN終端設(shè)備以太網(wǎng)接口規(guī)范》要求，提供控制器以太網(wǎng)通訊口接入方案。目前列車中大部分采用M12通訊電纜方式，可以保證較好的性價比。

網(wǎng)卡一般采用廣州致遠電子股份有限公司的ZNE-100TL+模塊的?？梢暂p松地使用主控MCU的串口轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)接口。

圖3  以太網(wǎng)模塊

功能特點

l 10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)接口;

l 支持AUTO MDI/MDIX,可使用交叉網(wǎng)線或平行網(wǎng)線連接;

l 工作方式可選擇TCP Server, TCP Client, UDP和 Real COM driver等多種工作模式,工作端口，目標IP地址和端口均可設(shè)定;

l 提供通用配置函數(shù)庫,方便用戶使用VC、VB、Delphi和C++Builder開發(fā)應(yīng)用程序進行二次開發(fā);

l 支持虛擬串口工作方式,提供WINDOWS虛擬串口驅(qū)動,讓用戶串口設(shè)備無逢升級至以太網(wǎng)通訊方式,無需修改原有串口軟件;

l 支持AT命令配置;

l 支持遠程配置.