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(shù)多、低能耗、安全以及快捷等優(yōu)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(yōu)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(tǒng)充當著地鐵車輛的控制神經，完成車輛在運營、維護中的數(shù)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(tǒng)中，多種網絡技術綜合運用，將地鐵車輛的各個子系統(tǒng)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(xiàn)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(lián)網技術予以實踐，可更加安全、系統(tǒng)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(lián)網技術，實現(xiàn)多樣化組織的運營以及多樣化的設備制式，構建系統(tǒng)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(tǒng)作為現(xiàn)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(qū)段動態(tài)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(shù)據通信中，利用NSDB分配車輛所有通信設備的地址，以便區(qū)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(shù)據接口標準，最初由電子工業(yè)協(xié)會（eia）制定和發(fā)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(xié)議

Can總線協(xié)議由博世公司開發(fā)，以汽車電子產品的研發(fā)和生產聞名，并最終成為國際標準（ISO 11898）。Can總線特點：1。數(shù)據通信中沒有主從機。任何節(jié)點都可以發(fā)起到任何其他（一個或多個）節(jié)點的數(shù)據通信，通信順序由每個節(jié)點的信息優(yōu)先級決定。當多個節(jié)點同時發(fā)起通信時，低優(yōu)先級節(jié)點避開高優(yōu)先級節(jié)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(shù)據量和短距離通信，或長距離和小數(shù)據量通信。

（四）以太網通信協(xié)議

以太網（Ethernet）是由Xerox公司創(chuàng)建，由Xerox、Intel和DEC公司共同開發(fā)的基帶局域網規(guī)范。它是現(xiàn)有局域網最常用的通信協(xié)議標準。以太網采用CSMA/CD（載波監(jiān)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(fā)展，以太網的運行速率正在向GB級發(fā)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(xiàn)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?shù)哪康摹?/p>

三、地鐵運營網絡化的優(yōu)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(yōu)化地鐵線路設計方案，充分發(fā)揮城市交通工具的優(yōu)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(guī)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(fā)展和展望

目前，隨著科學技術的飛速發(fā)展，以及用戶對系統(tǒng)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(tǒng)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(yè)、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(fā)了一系列設備集成規(guī)范和應用項目原型，提高了安全性，通過智能集成實現(xiàn)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(xiàn)歐洲2020戰(zhàn)略。

軌道交通設備的智能化不僅體現(xiàn)在利用先進技術來提高城市軌道車輛牽引、制動、輔助系統(tǒng)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(xiàn)在為乘客提供更多的智能化服務，如信息服務、視頻監(jiān)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(tài)監(jiān)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(tài)監(jiān)測網采用MVB、can等，乘客信息網采用以太網。近年來，隨著現(xiàn)場總線技術的成熟和發(fā)展，列車網絡控制系統(tǒng)已成為城市軌道交通車輛和軌道交通車輛的關鍵系統(tǒng)。隨著最終用戶對列車網絡控制系統(tǒng)性能要求的提高，乘客信息傳輸、在線視頻監(jiān)控和遠程數(shù)據服務等功能要求列車網絡控制系統(tǒng)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(shù)據傳輸?shù)竭h程控制中心進行監(jiān)控和維護?，F(xiàn)有的列車網絡應用的現(xiàn)場總線不能滿足上述要求，而工業(yè)以太網技術克服了現(xiàn)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(fā)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(xiàn)有的總線，形成以工業(yè)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(fā)中心有限公司）