列车通信网络标准（机车网络控制课件）

1.列车运行速度提高的需要动车组采用动力分散编组，其牵引、制动电器分散布置在多个车辆，但其动作要与控制指令保持一致2.控制项目增多的需要实现各动力车的重联控制实现全列车所有由计算机控制的单元联网通信和资源共享实现全列车的牵引控制、制动控制、门控制、空调控制及轴温检测等功能实现全列车的自检及故障诊断决策全列车设备状态信息、运行信息的显示。为旅客提供信息服务。一、应用列车通信网络的必要性第一节列车通信网络概述

列车通信网络是一个安装在列车上的计算机局域网络系统，负责对整列车各部分信息的采集与传递，对整列车进行控制、监测、故障诊断以及为旅客提供信息服务。二、列车通信网络的定义三、列车通信网络的特点工作环境恶劣，可靠性要求高实时性要求高（时间的准确性、传递的快速性）网络节点的自动配置（列车总线）四、常见列车通信网络标准1.TCN网络TCN标准对列车通信网络的总体结构、连接各车辆的列车总线、连接车辆内部各智能设备的车辆总线及过程数据等内容进行了详细的规定。四、常见列车通信网络标准2.现场总线（特点）线状（总线、菊花链型）、星型、树型以线状结构为多四、常见列车通信网络标准2.现场总线（网状结构）五、列车通信网络的发展趋势1.相互竞争2.相互兼容3.异军突起8第7讲高速列车网络技术本章主要内容TCN概述TCN发展历史及现状WTBMVBRTP小结97.1TCN概述TCN（TrainCommunicationNetWork）现代列车朝高速化、自动化、舒适化方向发展已经成为必然趋势。列车通信网络已成为高速列车控制系统的关键技术。10TCN的本质

TCN是一种面向控制、连接车载设备的数据通信系统,是分布式列车控制系统的核心。它集列车控制系统、故障检测与诊断系统以及旅客信息服务系统于一体。以车载微机为主要技术手段,并通过网络实现列车各个系统之间的信息交换,最终达到对车载设备的集散式监视、控制和管理等目的,实现列车控制系统的智能化、网络化与信息化。11TCN体系结构列车级，车厢级，设备级1213TCN的三种应用方式1)具有WTB但没有车辆总线,或者有其它的车辆总线但不是MVB;2)具有MVB但没有列车总线,或者有其它的列车总线但不是WTB;3)可以是其它形式的总线使用实时协议,而不是WTB或者MVB。1415特征绞线式列车总线WTB多功能车厢总线MVB结构结构可变，构成改变时，具有自适应性结构及设备的地址固定不变介质屏蔽双绞线（860米，32个节点，相当于22个UIC车厢）双绞线，RS-485（20米32设备）；变压器隔离屏蔽双绞线（200米32设备）；星型光纤网（2000米，2个设备）物理冗余双份物理介质双份物理介质信号带16..32位前同步码的曼彻斯特编码带定界符的曼彻斯特编码信号速率1Mbit/s1.5Mbit/s地址空间8bit地址12bit地址物理地址点对点及广播点对点及广播有效的帧长度在4­-132个字节之间可变量化的：16，32，64，128或者256bits完整性帧FCS-16，帧校验以及曼彻斯特编码IEC60870校验序列及帧尺寸校验介质分配由一台主设备完成由一台主设备完成主设备权传送主设备，强主设备或弱主设备总线管理器通过令牌传送成为主设备主设备冗余初运行后，主设备权传递给另一节点令牌传递自动进行主设备权转换冗余校验链路层服务过程数据

循环

源寻址广播数据消息数据

偶发

点对点或广播数据报监督数据

循环/偶发

用于总线管理的数据16数据分类列车通信网络将传输两类数据：短而紧迫的过程变量

(Process_Variables)（如用于牵引控制）；不太紧迫，但可能较长的消息变量（如用于诊断）。17列车通信网络的特点工作环境恶劣，可靠性要求高；控制操作实时性（时间确定性）要求高；列车组成的动态性；18TCN的优缺点优点：TCN的功能齐全已经成为铁标有一定国内应用的前例TCN的不足：WTB协议复杂TCN产品市场小，价格昂贵197.2TCN的发展历史

自从19世纪末自动车钩出现以来,铁道车辆的自动化对接就已经存在。对铁路工业而言,下一个挑战是带数据总线的车辆自动互联技术,这就要求车载数据通信进行世界范围内的标准化。201988年，受国际电工委员会（IEC）第9技术委员会（TC9）的委托，来自20多个国家（包括中国、欧洲国家、日本和美国，它们代表了世界范围的主要铁路运用部门和制造厂家）以及UIC（国际铁路联盟）的代表组成的第22工作组（WG22），共同为铁路设备的数据通信制定一项标准。1999年6月，经过长达11年的工作，IEC/TC9/WG22在ABB公司的MICAS基础上，以及西门子的DIN43322和意大利的CD450等运行经验的基础上制订的列车通信网络（TCN）标准－－IEC61375正式成为国际标准。21（IEC61375）表1.322在2002年，我国制定了铁道部标准（TB/T3035-2002）TB中华人民共和国铁道行业标准TB/T3035-2002列车通信网络TrainCommunicationNetwork2002-02-09发布2002-07-01实施中华人民共和国铁道部发布23TCN标准的发展核心芯片被几大厂商控制，价格很贵

IEC2003，TAHG(TrainCommunicationNetworkADHocGroup)对TCN的开放性，互操作性进行改进，并且评估各种新的总线。表1.324TCN在我国的情况表1.2MVB在国内已先后用于“先锋”、“奥星”、“熊猫”、“蓝箭”、“大白鲨”、“中原之星”、“中华之星”等动车组。

WTB在DJ“熊猫”号及DJJ“蓝箭”号上作为列车总线使用;DJ2“奥星”号列车总线也为WTB;正在研制的摆式列车也考虑采用WTB。2526277.3WTB概述拓扑物理介质信号表示介质访问初始运行其他287.3.1绞线式列车总线

（Wire_Train_Bus，WTB）

WTB是为互连车辆设计的串行数据通信总线。对于频繁改变其组成的列车组(如国际联运列车UIC或市郊列车),WTB被设计成通过手插式跨接电缆或自动连接器来实现车辆之间的互连。29307.3.2WTB总线拓扑

接入主干电缆的两种方式。317.3.3WTB物理介质WTB采用屏蔽双绞线，要求有较高的机械连接性能。使用该种介质可以达到1Mbit/s通信速率，长度为860m，对应22节26m长的UIC列车。3233WTB介质附件（MediumAttachmentUnit）介质附挂单元有两个收发器,一个方向上一个。收发器使用变压器实现与外部导线的电隔离，并附挂到曼切斯特编码/译码器上总线开关端接开关方向开关34WTB介质冗余总是在两路总线上发送，而只是在一路总线上接收。357.3.4WTB信号表示36WTB帧37WTB链路层及其报文38三种报文1）过程数据报文，通常使用广播的方式发送，通常周期性的报告。2）消息数据报文，通常是一个设备发送到一个设备或者是广播，通常是按需求才发送。3）监督数据报文，相同总线内用于监视设备状态，检测沉寂的设备，总线主权转换，总线初始化等数据。可能是周期传送，也可能是按需传送。从设备总是与它接受的主帧相同类型的帧来回答。39WTB过程数据报文

40WTB消息数据报文通常消息报文只是被一个目标接受41WTB监督数据报文

可以没有从帧427.3.5WTB介质访问（时分）周期性数据与偶发性数据43访问的几点规则当列车网络组成改变时，每个节点通知总线主，以改变轮询的策略。当车辆增加，周期相变长，而偶发相变短。紧迫和非紧迫的数据。偶发性数据必须留有足够的时间。44常规操作WTB帧（总结）457.3.6WTB初运行

初运行目的：当列车的组成改变时，特别是车厢被连挂或解挂时，主设备重新配置总线。这个过程称为初运行。总线需要重新组态。46节点地址分配1）主设备地址为01；2）主设备定义方向1为“底部”，方向2为“顶部”；3）在方向1上从地址63开始降序排列从设备节点地址，该方向最后命名节点是底部节点；4）在方向2上从地址02开始升序排列从设备节点地址，该方向最后命名节点是顶部节点；5）主设备可以最多命名62个节点。47初运行完成后每个节点都知道：自己的地址线A和线B，分别命名为P和S.自己的地址是增序还是减序。网络的拓扑，所有节点的位置，地址，类型。48强节点与弱节点只能指定一个节点为总线主，这个节点称为强节点。在没有总线主的情况下，允许几个节点（弱节点）成为总线主。弱总线主——新的总线主弱节点的机制主要用来克服总线主故障。有几个弱节点的情况，有几个强节点的情况。49初运行中的MAU单元在末端：总线开关打开，端接器插入，主辅通道接到相反的方向上。在中间：总线开关闭合，端接器断开，辅助通道断开。50命名的基本过程51给节点命名52主设备冲突

5354新增加节点总线收缩WTB总线主冗余其他的相关知识557.4MVB概述物理层总线控制器（信号表示，帧，端口，报文略）介质访问容错567.4.1MVB概述MultifunctionVehicleBus车厢总线用于将一个车厢内或不可分的车厢组内的设备连接起来。57

车厢总线允许设备的安装间距在200米以内；车厢总线至少支持256个设备；车厢总线在最差情况下的响应时间低于16ms；58特征绞线式列车总线WTB多功能车厢总线MVB结构结构可变，构成改变时，具有自适应性结构及设备的地址固定不变介质屏蔽双绞线（860米，32个节点，相当于22个UIC车厢）双绞线，RS-485（20米32设备）；变压器隔离屏蔽双绞线（200米32设备）；星型光纤网（2000米，2个设备）物理冗余双份物理介质双份物理介质信号带16..32位前同步码的曼彻斯特编码带定界符的曼彻斯特编码信号速率1Mbit/s1.5Mbit/s地址空间8bit地址12bit地址物理地址点对点及广播点对点及广播有效的帧长度在4­-132个字节之间可变量化的：16，32，64，128或者256bits完整性帧FCS-16，帧校验以及曼彻斯特编码IEC60870校验序列及帧尺寸校验介质分配由一台主设备完成由一台主设备完成主设备权传送主设备，强主设备或弱主设备总线管理器通过令牌传送成为主设备主设备冗余初运行后，主设备权传递给另一节点令牌传递自动进行主设备权转换冗余校验链路层服务过程数据

循环

源寻址广播数据消息数据

偶发

点对点或广播数据报监督数据

循环/偶发

用于总线管理的数据597.4.2MVB物理层MVB提供三种不同的物理介质，它们以相同速率运行：电气短距离介质（ESD）传送距离≤20米，使用标准的RS-485收发器，每段最多支持32个设备。电气中距离介质（EMD）传送距离≤200米，每段最多支持32个设备，屏蔽双绞线，变压器隔离；光学玻璃纤维介质（OGF），星型连接或点到点方式下最大距离2000米。60RS485和RS232一样，是一种典型的串行通讯标准。

RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。

接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。

RS-485的数据最高传输速率为10Mbps61RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。一般只需二根连线(半双工)。

RS485接口连接器通常采用DB-9的9芯插头座。

RS485编程串口协议只是定义了传输的电压，阻抗等，编程方式和普通的串口编程一样另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络62电短距离介质ESD该介质使用RS-485收发器，基于基本的差分传输。无需在发送器和收发器之间电气隔离。63ESD连接器布置64电气中距离介质EMD在封闭的列车系统中，MVB可以跨越几个车厢。在这种应用中可采用电中距离介质，每段最大可以达到200米，约4个车厢。用于连接不解挂的车厢组合。65EMD传输介质采用双绞屏蔽线，屏蔽方式如图；收发器与传输介质之间采用变压器隔离。66设备与EMD的双线连接(冗余)67光纤介质连接光纤介质由一对构成全双工点对点连接的光纤组成。光介质被推荐用于高电磁噪音的区域。68拓扑结构电介质采用总线拓扑结构，而光介质通常采用星型拓扑。69MVB总线段连接(混合拓扑结构)707.4.3总线控制器（Bus_Controller）总线控制器用途：控制总线的访问；通过发送器和接收器附挂到两条冗余总线；包含编码器/译码器和通信存储（Traffic_Store）控制逻辑；译码到达帧并寻址通信存储。717.4.4MVB信号编码MVB速率：1.5MB/s。数据采用曼切斯特编码。数据位编码如图72MVB链路层一次传输包括两种类型帧：主设备帧（Master_Frame），只由总线主设备生成；从设备帧（Slave_Frame），由从设备在响应主设备帧时发送。一个主设备帧及相应从设备帧共同形成一个报文：737.4.5MVB介质分配（MAC）MVB由单个主设备控制，该设备是能发送Master_Frames（主设备帧）的唯一设备，所有其它的设备都是从设备，他们不能自发发送。在持续几秒钟的一轮期间，可能有几个设备——Bus_Administrators（总线管理器）——能够成为主设备，但一次只能一个成为主设备。主设备可位于总线的任意位置。主设备按照某种预定顺序（策略）对端口进行周期性的轮询（Polling）。74MVB介质分配基本周期、周期相、偶发相；过程数据、消息数据；主设备轮询：源寻址广播；

757.4.6MVB容错检测传送过程中的错误。故障独立性。提高可用性。（双份物理介质和冗余总线管理器）系统可有单线和备份混合组成。767.4.6.1介质冗余电器和光纤的物理介质全部备份77光纤介质冗余787.4.6.2总线管理器冗余（主设备权的转移）令牌传送算法：相应的策略来保证所有的管理器对总线的循环访问。797.5RTP概述变量服务消息服务807.5.1RTP概述RealTimeProtocol它为一个应用与另外一个应用在列车通信网络上提供协议和服务。81变量与消息RTP提供以下两种主要的应用通信服务:1)变量(分布式进程数据库):传送具有确定传输延时的短数据。2)消息(呼叫/应答及多播消息):传送可能冗长但不频繁的数据项。3）在RTP的标准中定义了两种接口:链路层接口(LPI和LMI)和应用层接口(AVI和AMI)。82RTP体系结构LPI,LMI分别定义从总线所期望得到的服务种类;AVI,AMI分别定义了提供给应用层的变量和消息服务。83消息与变量的基本区别RTP之所以分为变量服务和消息服务两大部分,是由变量和消息不同的传输方式与要求所决定的。变量主要是列车运行的控制命令和运行状态。这些信息对于列车的正常运行来说都是非常重要的。为了保证变量在确定的较小的时延下能够被及时地发送到相应的端口中,在RTP中对变量的传输是周期性的、广播的,从而保证变量的实时性;

而消息则不同,消息是一些冗长但不频繁传输的数据,消息是按需传输的,所以消息的传输是非周期性的、点对点的。这就决定了消息的传输需要发送方和接收方建立连接。从而也就决定了消息要有网络层、传输层等变量没有的层。（表3.5）847.5.2变量为时间紧迫的数据或者过程提供的一种传送服务。采用广播的方式。采用分布式过程数据库，不同设备中的应用程序访问位于一个全局数据库中的过程变量，每个设备各有自己的过程变量。消费者与发行者。8586因为过程变量周期性地通过总线来发送,所以在数据偶然丢失的情况下不需要明确的重发。为了对付持续的错误,总线控制器为每个变量提供了1个计数器,这个计数器表示在多久以前变量被刷新。此外,它也能随同每个变量发送1个校验变量以保证变量及时、正确地产生。87数据集列子

应用可以单个访问过程变量,也可以更有效地按组访问过程变量。过程数据应用层按单个的应用变量安排被发送数据。它也可以将数据形式转换成客户所使用的表示法。887.5.3消息各应用之间通过列车通信网络“透明”地交换消息。一个应用并不了解其对方是驻留在同一总线、同一站,还是在TCN的其他任何地方。（图3.61）应用在客户机/服务器基础上通信。一个会话包含两个消息:一个由客户机发出的呼叫和一个响应它由远程服务器发出的应答。消息被分段成若干小包以便发送。每个包带有标识其源和目标的全部地址。列车总线各节点为各包确定路线。重发协议用于流控制和出错恢复。这个传送协议仅由端设备执行,中间节点仅在特殊情况下(例如初运行)才介入。897.6TCN小结与OSI模型的比较网络管理907.6.1TCN与OSI模型的比较OSI通用，TCN专用都强调兼容性TCN总是实时工作，而OSI中没有考虑数据是短距离传输，且频繁，时限紧迫的情况。OSI包头相对复杂。（网络速率不同）OSI软件复杂，而TCN主要应用于大量小设备的目标之间相互通信。TCN因为引入不见相互之间的约定而简化。917.6.2TCN网络管理（TNM）网络管理提供对TCN进行配置、试运行和维护等服务。为此,可将一个网络管理者(例如,作为一个车辆设备)连接到TCN。管理者能访问在同一车辆和其他车辆中连接到TCN的所有设备。管理者通过代理者能够检查和修改其他设备的变量和参数,代理者是在每个能被管理的站中运行着的一个应用任务。代理者能局部访问被管理的对象:例如过程变量、协议、内存、任务、时钟等。管理服务能够以管理者消息的格式读和写被管理的对象。92管理者和代理者的概念93西门子公司TCN之产品SiemensAG与德国Adtranz一起生产牵引电气设备。西门子生产的列车通信网络设备，主要是基于其车载微机SIBAS/SIBAS32系统的WTB和MVB的网卡和输入输出接口卡。

94杜冈公司(duagonGmbH)产品95优尼康公司（UniControls）产品捷克一家从事运输及能源系统开发生产的公司。

在列车通信网络方面的产品有：车载微机、WTB总线网关。96TCN应用97动力集中

动力集中方式的列车，可以完全按照典型的TCN标准结构组织通信网络。WTB/MVB网关IDU显示单元CPS电源控制单元ATP列车超防BCU制动控制单元DSU1/2司机控制单元ACU辅助变流器控制单元DCU1/2主变流器控制单元LCU逻辑控制单元CCU1/2中央控制单元SC星形耦合器MVBWTBMVBWTB动力集中机车网络98动力分散

TCU牵引控制单元CCU中央控制单元IDU显示单元ACU辅助控制单元XDU轴温车门空调单元TCU牵引控制单元XDU轴温车门空调单元XDU轴温车门空调单元BCU制动控制单元BCU制动控制单元ACU辅助控制单元ACU辅助控制单元BCU制动控制单元ATP列车防护VCU拖车控制单元MCU动力车控制单元WTBMVBMVBMVBMVBMVB动力分散列车网络第二节列车通信网络TCN

TCN（列车通信网络）于1999年6月正式成为国际标准，即IEC61735。该标准对列车通信网络的总体结构、连接各车辆的列车总线、连接车辆内部各智能设备的车辆总线及过程数据等内容进行了详细的规定。

TCN（列车通信网络）将列车上的智能设备连接起来，完成下述功能：列车牵引及车辆控制（如车门、车灯等的远程控制）；远程诊断及维护；旅客信息及舒适性；第二节列车通信网络TCN

第二节列车通信网络TCN

一、TCN的内容及适用范围序号标准号内容1IEC61375-1-2012通用架构2-1IEC61375-2-1-2012列车总线（WTB）2-2IEC61375-2-2-2012列车总线的一致性测试3-1IEC61375-3-1-2012多功能车辆总线（MVB）3-2IEC61375-3-2-2012多功能车辆总线的一致性测试3-3IEC61375-3-3V2012CANopen构成网络（CCN）一、TCN的内容及适用范围该标准适用于开放式列车的数据通信，它包括开放式列车的车辆与车辆间的数据通信及开放式列车中某一车辆内的数据通信。如果供应商与用户协商同意，本标准也可适用于闭式列车及多单元动车。二、TCN的网络拓扑结构列车总线连接不同车辆（单元）中的网络结点（即网关），实现列车编组中各个车辆之间的信息交换；车辆总线连接同一车厢或固定车组内部各种可编程终端装置，实现了一个车辆（或一个固定编组）内部各设备的信息交换。二、TCN的网络拓扑结构从控制结构及控制器实时性要求角度来看，TCN网络形成了三级控制结构，即列车控制极、车辆控制极和传动控制极。传动极总线控制是指在车辆总线下扩展的第3级总线，如连接传感器的总线或连接执行单元的控制总线，它们可作为车辆总线的设备连接到车辆总线上。三、TCN的网络体系结构三、TCN的网络体系结构WTBMVB组态根据列车编组在线自动组态总线成员事先确定介质双绞线总线母板，双绞线,光纤设计长度860m20m(无隔离),200m(有隔离),2000m（光纤）数据速率1.0Mbps1.5Mbps编码曼彻斯特码+分界符曼彻斯特码+分界符帧长度最大1024位最大256位帕格式HDLCTC57支持设备最多32个节点最多4096个节点地址相对的，在组态时在线分配事先确定基本周期25ms最小1ms

※WTB和MVB的基本特点

※WTB和MVB的基本特点WTBMVB冗余物理层双份冗余总线管理总线由一个主设备控制，支持总线主设备冗余介质访问周期性的过程数据，偶发的消息数据，随机的监管数据协议分布式数据库（过程数据）网络层、传输层和会话层协议（消息数据）统一的数据类型应用接口过程变量（过程数据），远程调用处理（消息数据）四.多功能车辆总线MVBMVB是将位于同一车辆，或不可分割的多个车辆中的标准设备连接到列车通信网络上的车辆总线。它提供了两种连接：一是可编程设备之间的互联，二是将这些设备与它们的传感器和执行机构互联。MVB亦能用作正常运行中闭式列车的列车总线。•车辆总线支持距离２００m以内的设备；•车辆总线至少能支持２５６个设备；•车辆总线在最不利情况下，响应时间小于１６ms。四.多功能车辆总线MVB1.MVB传输介质MVB提供三种物理介质，工作速率相同。标准的RS-485收发器，距离20m，最多连接32个设备；（电气短距离介质ESD）IEC61158-2规定的变压器及电气隔离收发器，采用屏蔽双绞线，距离200m，最多32个设备；（电气中距离介质EMD）光纤，距离2000m，点对点连接或星形连接。（光纤介质）MVB上连接的设备都有一总线控制器，设备通过它来控制总线访问。MVB采用曼彻斯特编码，每一数据位码元中间都有跳变，从高到低的跳变（负跳变）表示‘1’，正跳变则表示‘0’。1.MVB传输介质图中展示了设备间采用星型耦合器、插件箱内采用电气总线的典型组态。一个MVB结构应该包括一个或多个总线段，总线段可由上述的三种介质构成。各总线段必须经由耦合器相互连接，采用连接不同介质的中继器，或将光纤汇人总线的星形耦合器。2.MVB设备0类——简单设备，不参与数据交换（如中继器）；1类——不带本地智能的简单设备，不能交换消息，只能交换过程数据和设备状态；2类——带本地智能，但用户不能编程，可交换消息；3类——智能设备，用户可编程，能交换消息（如PLC）；4类——复杂设备，可用作总线管理器；5类——复杂设备，可用作网关和总线管理器。绞线式列车总线（WTB）的初衷是为互连车辆设计的串行数据通信总线，不排斥用于其它场合。五.绞式列车总线WTB拓扑构成总线的电缆节链接介质屏蔽双绞线，120Ω长度采用规定的电缆,860m,32节点。更长的距离、更多的节点（多至62个）也是可能的。物理冗余双线物理介质信号表示帧头16～32位的曼彻斯特编码信号数据速率1.0Mbit/s寻址单播(由初运行分配的6位位置地址)广播帧尺寸有效数据:每个HDLC帧4～132个八位位组完整性每帧16位帧校验序列、帧尺寸管理及曼彻斯特编码五.绞式列车总线WTB介质分配由一个总线主分配通信周期性地（周期为25ms）,（对过程数据）偶发性地（对消息数据和监视数据）主权通过初运行每个节点都可成为总线主--根据应用命令—根据初始化或故障后的竞争总线主冗余初运行后总线主权转移到其它节点链路层服务过程数据：源寻址的变量广播消息数据：数据报文监视数据：总线监视链路层管理链路管理接口可选项清洁连接器的线路加电清除电路五.绞式列车总线WTB列车节点直接或通过扩展电缆连到主干电缆上。1.WTB网络拓扑五.绞式列车总线WTB当列车的组成改变时，特别是每次车车辆连挂或解挂时，总线主要重新组态总线，这个过程叫做列车初运行。在初运行时，所有节点接收到一个唯一的标识它们在列车中的位置的地址,节点还必须能确定列车的定向，以便区分左右，例如门控制。在初运行结束时，所有节点都知道新的构形，并且总线进入常规操作。2.WTB列车初运行在初运行过程中，节点和电缆段从电气上连接起来，形成一条两端都有终端连接器的单一总线。初始时，如果一个节点未被命名，它的介质连接装置便通过打开总线开关，同时在与之相连的每段的末端插入一个终端连接器的方法，把总线断开。介质连接装置的两个信道监听总线，每个信道监听一个方向。一个没命名的从设备不能发送帧。2.WTB列车初运行2.WTB列车初运行2.WTB列车初运行持续这一交换直到这一方向上的所有节点都被命名。尽管导向车厢可能是推式车厢，这种情况下，由于可能的节点都位于司机室的前方，初运行时接63，62，···等给节点命名。当端节点在一定的时延之内不再向主设备报告检测到其它节点时，主设备认为检测到了列车的末端。但是没有返回响应并不能安全地识别就是最后一节车厢、例如，下一节车厢可能没有可操作的列车总线设备。应用必须用其它方法（打开自动耦合开关，人工开关）来识刻列车的末尾。另外，我们还希望司机对列车组成部分的完整性进行检查。2.WTB列车初运行

【主要内容】第三节ARCNET网络

令牌总线简介ARCNET协议ARCNET帧的类型及其结构ARCNET的工作机制ARCNET网络的性能分析第三节ARCNET网络是一种基于令牌传递协议的现场总线。1977年由美国的Datapoint公司制定，1999年成为美国国家标准ANSI/ATA878.1。曾普遍用于办公室自动化，经过优化，逐渐演进成了一种嵌入式网络技术，广泛运用于工业控制领域、智能楼宇、交通运输、机器人及电子游戏等领域。是什么样的体系构架和工作特点使ARCNET成为一种理想的现场总线并成功应用于列车网络控制?一、

令牌总线简介1、令牌总线原理IEEE802.4标准是令牌总线介质访问方法和协议标准。令牌总线的物理连接一般采用总线拓扑和半双工的通信方式，令牌顺着逻辑环路来传递。每个节点都动态地维护着一个连接表，该表记录着本节点在环路中的前继、后继和本节点的地址。一、

令牌总线简介1、令牌总线原理这种结构又叫做逻辑环网。网上只允许有一个令牌，就避免了发送时的竞争现象。一个站点要发送数据必须持有令牌，持有令牌的站发完数据帧或发送的数据帧到达规定的个数，必须将发送控制权传送给逻辑环的下游站。一、令牌总线简介2、令牌总线的特点：同一时刻，总线上只有一个数据帧在传输，也即只有一个节点在传输数据；总线上所有节点共享网络带宽；有最小的传输延迟时间。逻辑环网与物理环网相对比，由于物理环网传送数据必须按环路进行，而逻辑环网传送数据有直接通路，所以逻辑环网延迟时间最短。数据从一个节点传到另一个节点的时间是可计算的，可用于实时控制。

二、ARCNET协议

ARCNET定义了ISO/OSI七层参考模型当中的数据链路层和物理层，并开放底层接口，允许用户自行开发嵌入式设备。在物理层，可使用的传输介质有同轴电缆、双绞线、光纤。ARCNET的数据传输速率为2.5Mbit/s，最大传输距离可达6.4km；新型的ARCNETplus速率已从原来的2.5Mbit/s增加到100Mbit/s（使用光纤时）在数据链路层，采用令牌传递(TokenPassing)实现介质访问。ARCNET网具有效率高、节点进退网操作比较简单、实时性好等特点，用它作为列车通信网中的列车总线能够满足列车的特殊要求。三、ARCNET帧的类型及其结构邀请发送（ITT）令牌帧空闲缓冲器询问（FBE）帧ACK(确认)帧NAK(否认)帧PAC数据帧1.ARCNET帧不管是哪种帧都由ALERT引导2.（a）所示为邀请发送（ITT）令牌帧。它总是传递给它的后继工作站。

EOT是ASCII码中的传输结束控制符。后跟的两个字节都是DID（终点标识符），即后继工作站的地址。重复使用DID的目的是增加可靠性。（b）是空闲缓冲器询问（FBE）帧。ENQ是ASCII字符集中的询问字符。它后跟的两个字节DID是想通过询问了解空闲缓冲器状态的工作站标识。DID重复使用也是为提高寻找终点工作站的可靠性。（c）是ACK（确认）帧，由ALERT和ACK组成。ACK是ASCII字符集中的确认字符当响应FBE帧而发送ACK时，表示接收工作站具有可供使用的缓冲器空间。ACK帧所以没有DID字段是因为这种帧是作为广播方式发送的。（d）是NAK（否认）帧。NAK是ASCII字符集中的否认字符。当响应FBE帧而发送NAK时，表示接收工作站不具有可供使用的缓冲空间。NAK帧也没有DID字段，其原因与ACK帧相同。（e）PAC帧，即数据帧。帧中SOH（标题开始）是ASCⅡ字符集中的标题开始字符。SID（源点ID）和DID（终点ID）表示源点和终点工作站的地址。CP（连续指针）字段指示工作站在存储器中找到的传输数据的起点。数据字段DATA具有可变长度，处于1字节和508字节之间，用以携带用户数据。2字节