基于城轨车辆的网络技术应用探讨发布

刘维洋

【摘  要】我国经济迅速增长，城市建设步伐进一步加快，城市轨道的建设成为一个城市的重要标记。城轨车辆以其舒适、承载人数多、低能耗、安全以及快捷等优点深得城市市民的喜爱，也使其成为目前缓解城市交通堵塞的最优解决方案。地铁车辆作为一个复杂的多功能集合体，网络系统充当着地铁车辆的控制神经，完成车辆在运营、维护中的数据交换、人机通信、列车控制等一系列功能。在轨道车辆网络系统中，多种网络技术综合运用，将地铁车辆的各个子系统有机地组成一个整体，并在车辆的运营、维护过程中，提供了更加便捷、高效的运用模式。

【关键词】城轨车辆;网络技术;应用

一、地铁运营网络化 基本内容

城市交通随着人们频繁出行而变得越来越拥堵，地铁的存在，可有效缓解城市拥堵现象，但在地铁运营管理方面，一直存在着效率与安全问题，在地铁运营管理中，引入互联网技术予以实践，可更加安全、系统化以及有效的管理地铁交通运营，进而最大化地铁的经济效益、社会效益。地铁网络化管理的基本内容就是在实际地铁运营过程中，利用互联网技术，实现多样化组织的运营以及多样化的设备制式，构建系统化、安全、高效的运营网络化管理体系，通过合理科学资源安排以及多条地铁路线的融洽，让地铁成为真正意义上的高效安全交通方式，促进地铁经济效益显著提升。

二、车辆网络类型

（一）TCN标准

列车网络控制系统作为现代列车的关键技术，在世界范围内得到了广泛的应用。1999年，IEC通过了《列车通信网络专用标准TCN》（IEC-61375-1）。该标准将列车通信网络分为两部分：用于连接各区段动态编组的列车绞合总线（WTB）和用于连接车内固定设备的多功能车辆总线（MVB）。MVB总线结构在整车上具有冗余设计，保证了车辆运行安全的可靠性。在整个数据通信中，利用NSDB分配车辆所有通信设备的地址，以便区分车辆的所有设备，并进行实时管理。

（二）EIA - 232串行通信技术标准

EIA -232是我们过去称之为RS232。与EIA -485和eia-422一样，EIA -232也是一个串行数据接口标准，最初由电子工业协会（eia）制定和发布。EIA-232被定义为在低速串行通信中增加通信距离的单端标准。EIA-232的传输距离可达15m，最高传输速率为20kbps。

（三）Can（控制器局域网）总线协议

Can总线协议由博世公司开发，以汽车电子产品的研发和生产闻名，并最终成为国际标准（ISO 11898）。Can总线特点：1。数据通信中没有主从机。任何节点都可以发起到任何其他（一个或多个）节点的数据通信，通信顺序由每个节点的信息优先级决定。当多个节点同时发起通信时，低优先级节点避开高优先级节点，不会对通信线路造成拥塞。三。通信距离可达10km（速度小于5kbps）和1mbps（通信距离约40m）。4 CAN总线传输介质可以是双绞线、同轴电缆。Can总线适用于大数据量和短距离通信，或长距离和小数据量通信。

（四）以太网通信协议

以太网（Ethernet）是由Xerox公司创建，由Xerox、Intel和DEC公司共同开发的基带局域网规范。它是现有局域网最常用的通信协议标准。以太网采用CSMA/CD（载波监听多址和冲突检测）技术，在各种类型的电缆上以10m/s的速率运行，随着光纤技术的发展，以太网的运行速率正在向GB级发展。

（五）无线电通信技术

无线电是指在自由空间（包括空气和真空）中传播的频率小于300ghz的电磁波（有三种常见类型：3khz～300ghz、9khz～300ghz、10khz～300ghz）。无线电技术是用无线电波传送信号的技术。无线电技术的原理是导体中电流强度的变化会产生无线电波。利用这种现象，信息可以通过调制加载到无线电波上。当电波通过空间传播到接收端时，电波引起的电磁场变化会在导体中产生电流。通过对当前变化的信息进行解调，达到信息传输的目的。

三、地铁运营网络化的优化对策

（一）网络一体化

作为城市交通中最关键的交通方式，它在城市交通网络中扮演着重要的角色。在此基础上，完善网络整合，优化地铁线路设计方案，充分发挥城市交通工具的优势，包括公交一体化、枢纽换乘等，使地铁能够为人们提供更高效、更好的服务。

（二）网络信息化

网络信息平台的建设有利于地铁管理的整体质量，也是提高管理水平的有效途径。将网络信息与城市地铁运营相结合，可以进一步提高地铁后期管理和地铁资产衔接的规范化水平。同时，也可以提高故障维修的力度，使地铁运营的网络管理更加高效。

四、发展和展望

目前，随着科学技术的飞速发展，以及用户对系统可靠性、可用性、可维护性、安全性和寿命周期成本要求的提高，轨道交通设备的智能化水平也在不断提高。

目前，有一系列项目在推广智能轨道交通设备。铁路系统智能集成（inte grail）是欧洲旨在推广智能轨道交通设备的项目之一。欧洲的轨道交通企业、运营商和标准化组织，如西门子、庞巴迪、阿尔斯通、法国国家铁路公司、UIC等，开发了一系列设备集成规范和应用项目原型，提高了安全性，通过智能集成实现车辆设备、运营、基础设施和客运的可靠性和舒适性。Shift2rail是另一个欧洲项目，旨在将其他领域使用的新技术应用于轨道交通，以实现欧洲2020战略。

轨道交通设备的智能化不仅体现在利用先进技术来提高城市轨道车辆牵引、制动、辅助系统的运行性能以及自动驾驶技术，以提高智能诊断，车辆智能维修等技术服务，也体现在为乘客提供更多的智能化服务，如信息服务、视频监控服务等。

过去，由于城市轨道交通车辆网络带宽的限制，车辆控制网、状态监测网和乘客信息网采用不同的网络，如车辆控制网采用WTB、MVB、MVB等，状态监测网采用MVB、can等，乘客信息网采用以太网。近年来，随着现场总线技术的成熟和发展，列车网络控制系统已成为城市轨道交通车辆和轨道交通车辆的关键系统。随着最终用户对列车网络控制系统性能要求的提高，乘客信息传输、在线视频监控和远程数据服务等功能要求列车网络控制系统具有更高的实时性和更好的可维护性，并能将列车的实时数据传输到远程控制中心进行监控和维护。现有的列车网络应用的现场总线不能满足上述要求，而工业以太网技术克服了现有列车网络总线的缺点，如传输速度低、网络拓扑单一等，完全可以满足上述要求。

五、结论

随着轨道交通应用以太网技术的日趋成熟，其应用领域不断扩展，将吸引越来越多的厂商致力于开发高实效、高扩展性及高智能的以太网系列产品，使以太网能够全面替代现有的总线，形成以工业以太网为主的列车车辆总线网络，以满足市场不断提升的需求。

參考文献：

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[3]本刊记者.把握世界城市轨道交通发展方向展示城市轨道交通新技术与装备[J].中国铁路，2018（11）：1-4.

[4]刘辉.地铁网络化运营管理实践探析[J].智能城市，2018，（05）：167.

[5]吕峰.南京地铁网络化运营管理的实践和对策[J].科技展望，2018，（10）：84.

（作者单位：中车大连电力牵引研发中心有限公司）