《轨道交通电子设备+列车通信网络（TCN）第2-1部分：绞线式列车总线（WTB）GBT 28029.2-2020》详细解读

《轨道交通电子设备列车通信网络（TCN）第2-1部分：绞线式列车总线（WTB）GB/T28029.2-2020》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语、定义、缩略语和约定3\.1术语和定义3\.2缩略语3\.3约定3\.4总则3\.5一致性测试contents目录4物理层4\.1概述4\.2拓扑结构4\.3介质规范4\.4介质连接4\.5节点规范4\.6线路单元规范4\.7收发器规范4\.8由介质决定的信号表示contents目录5链路层控制5\.1编址5\.2帧和报文5\.3报文格式和协议5\.4介质分配5\.5初运行5\.6链路层接口6实时协议6\.1概述6\.2变量传送服务和协议contents目录6\.3消息传送服务和协议6\.4传送和存储数据的表示和编码7应用层7\.1过程数据编排7\.2WTB线路故障位置检测8列车网络管理8\.1总则8\.2管理者、代理者及其接口8\.3管理对象8\.4服务和管理消息contents目录8\.5接口过程附录A(资料性附录)本部分与IEC61375-2-1:2012相比的结构变化情况参考文献011范围1范围网络管理与维护涵盖了网络的配置、管理和维护等方面的内容。数据传输规范规定了使用WTB进行数据传输的规范和要求。列车通信网络设备本标准适用于列车通信网络中使用绞线式列车总线（WTB）的设备。022规范性引用文件IEC61375-1此标准定义了列车通信网络（TCN）的总体结构和功能，为理解WTB在TCN中的角色奠定了基础。IEC61158工业网络系统-现场总线规范，为理解WTB与其他现场总线的关系和差异提供了参考。2规范性引用文件033术语、定义、缩略语和约定多功能车辆总线（MVB）是列车通信网络中的另一种重要总线类型，用于连接一节车辆或一组车辆单元内部的各种设备。列车通信网络（TCN）是一种以计算机网络为核心的分布式网络控制系统，专为铁路机车车辆的控制、检测和诊断系统设计。绞线式列车总线（WTB）是列车通信网络中的一种总线类型，主要用于列车级的通信，传输速率高，特别适用于需要动态编组的列车车辆。3术语、定义、缩略语和约定043.1术语和定义一种用于列车内部通信的网络协议，具有高可靠性、长距离传输和低成本等特点。绞线式列车总线（WTB）3.1术语和定义一种用于列车内部各个电子设备之间通信的网络系统，由绞线式列车总线（WTB）和多功能车辆总线（MVB）等组成。列车通信网络（TCN）在列车通信网络中，每个可以发送或接收数据的设备都被视为一个通信节点。通信节点053.2缩略语绞线式列车总线（WiredTrainBus），是一种用于列车内部通信的网络协议。WTB列车通信网络（TrainCommunicationNetwork），是列车上各种电子设备之间进行数据通信的网络系统。TCN电子控制单元（ElectronicControlUnit），是列车上控制某个系统或设备的电子装置。ECU3.2缩略语063.3约定数据通信格式标准详细定义了绞线式列车总线（WTB）的数据通信格式，包括帧结构、数据位、校验位等，确保数据在列车网络中的准确传输。3.3约定节点命名与地址分配在WTB网络中，每个节点都有唯一的名称和地址。标准规定了如何为节点分配名称和地址，以及如何通过名称来识别和管理网络中的各个节点。时间同步与优先级为了实现列车内部各个设备之间的协同工作，标准约定了时间同步的机制，并设定了不同设备之间的通信优先级，以确保关键信息的及时传递和处理。073.4总则适用范围本标准规定了绞线式列车总线（WTB）的物理层、数据链路层及应用层的要求和测试方法，适用于列车内部各电子设备之间的数据通信。标准目的与其他标准的关系3.4总则为了规范列车通信网络的设计和使用，提高列车通信的可靠性和稳定性，确保列车安全运行。本部分与TCN的其他部分相互补充，共同构成了完整的列车通信网络标准体系。在实施过程中，应遵循相关国际、国内标准和规范。083.5一致性测试1.验证WTB设备是否符合标准规定的功能和性能要求。2.确保不同厂商生产的WTB设备能够互联互通，保证列车通信网络的稳定性和可靠性。测试目的3.5一致性测试3.提升列车通信网络的整体性能，降低运营风险和维护成本。3.5一致性测试1.物理层测试包括电缆特性、连接器性能以及信号传输质量等。2.数据链路层测试主要验证数据的传输效率、错误检测和纠正能力等。3.5一致性测试3.应用层测试针对WTB设备在实际应用中的功能进行测试，如主设备选举、数据帧传输、拓扑发现等。3.5一致性测试测试方法2.通过编写测试用例，模拟列车通信网络中的各种场景，对WTB设备进行功能验证。1.使用专业的测试仪器和设备，对WTB设备的各项性能指标进行定量测量。3.对测试结果进行分析和评估，判断WTB设备是否满足标准要求，并提出改进意见。3.5一致性测试094物理层信号传输物理层定义了信号的传输方式，包括信号的电平、编码方式、传输速率等。WTB采用了特定的信号编码和调制技术，以确保数据在绞线介质上的稳定传输。物理介质绞线式列车总线（WTB）使用的是绞线作为物理传输介质，这种介质具有较高的抗干扰能力和远距离传输性能，适合在列车通信网络中使用。接口规范物理层还规定了接口的物理特性，如接口的形状、尺寸、引脚定义等。这确保了不同设备之间的兼容性和互操作性，使得各种设备能够顺利地连接到WTB网络上并进行数据通信。4物理层104.1概述4.1概述WTB定义及功能绞线式列车总线（WTB）是一种用于列车内部通信的网络，可实现列车内部各设备之间的数据交换和共享，提高列车的智能化和自动化水平。标准适用范围本标准规定了绞线式列车总线（WTB）的技术要求、试验方法和检验规则等，适用于轨道交通电子设备中列车通信网络的设计和生产。标准制定背景为了规范轨道交通电子设备中列车通信网络（TCN）的技术要求，提高列车通信网络的安全性和可靠性，制定了本标准。030201114.2拓扑结构总线型拓扑绞线式列车总线（WTB）采用总线型拓扑结构，这意味着所有设备都连接到同一条总线上，便于数据的传输和共享。节点设备在WTB中，每个连接到总线上的设备都被视为一个节点。这些节点设备可以是列车的各个控制系统、传感器、执行器等。它们通过WTB进行数据传输和信息交换。冗余设计为了提高系统的可靠性和稳定性，WTB通常采用双绞线进行冗余设计。这种设计可以在一条线路出现故障时，另一条线路继续正常工作，从而保证列车通信网络的持续运行。4.2拓扑结构124.3介质规范4.3介质规范绞线规格标准中详细规定了用于WTB的绞线规格，包括线径、绞线数目、材料以及绝缘层等要求，以确保信号的稳定传输和抗干扰能力。传输特性规定了绞线式列车总线（WTB）的传输速率、传输距离以及信号衰减等特性，这些规范保证了数据在列车编组之间的高效和可靠传输。连接器与接口标准中明确了WTB所使用的连接器类型和接口规范，包括连接器的物理尺寸、接触件数目、电气性能等，以便于不同编组之间的标准化连接和通信。134.4介质连接4.4介质连接01绞线式列车总线（WTB）使用的介质为双绞线，具有良好的抗干扰能力和长距离传输性能。WTB通过特定的连接器进行连接，确保数据传输的稳定性和可靠性。连接器应满足相关的机械和电气性能要求。介质连接部分应便于维护和检修，以便在出现故障时能够快速恢复网络通信。同时，应定期检查连接器的磨损情况，确保数据传输的质量。0203介质类型连接方式维护与检修144.5节点规范WTB网络中的节点可以是主设备或从设备，主设备负责管理网络通信，从设备则主要进行数据采集和传输。节点类型每个节点在网络中都有唯一的标识，以便进行准确的数据传输和定位。节点标识4.5节点规范154.6线路单元规范4.6线路单元规范电气特性与安全性线路单元的电气特性，如电压、电流和阻抗等，必须符合标准规定，以保证系统的稳定运行和安全性。此外，还需考虑防雷击、防静电等保护措施，以确保线路单元在各种环境下的可靠性。数据传输规范线路单元在数据传输方面需遵循既定的规范，包括数据传输速率、数据帧格式、错误检测和纠正机制等。这些规范确保数据在WTB上能够准确、高效地传输。线路配置与拓扑绞线式列车总线（WTB）的线路单元应遵循特定的配置规范，确保各节点在总线上的正确连接。这涉及到线路的物理布局、节点间的连接方式和通信协议的设置。164.7收发器规范-转换电信号绞线式列车总线（WTB）收发器负责将电子设备内部的数据信号转换为适合在WTB上传输的电信号，以及将WTB上的电信号转换回电子设备可识别的数据信号。-确保信号质量收发器需确保信号在传输过程中的稳定性和可靠性，减少信号衰减和干扰，以保障数据通信的准确性。4.7收发器规范-提供接口收发器作为电子设备与WTB之间的接口，需要兼容不同的电子设备和数据格式，实现数据的无缝传输。4.7收发器规范收发器需要支持一定的数据传输速率，以满足列车通信网络中实时数据交换的需求。-传输速率在复杂的电磁环境中，收发器需要具备良好的抗干扰能力，以确保数据的稳定传输。-抗干扰能力4.7收发器规范-耐用性和可靠性由于列车运行环境恶劣，收发器需要具备较高的耐用性和可靠性，能够长时间稳定运行而不出现故障。4.7收发器规范-安装简便收发器的设计应便于安装和拆卸，以适应列车编组的灵活调整和维护需求。-维护方便4.7收发器规范收发器应具备自诊断功能，能够及时发现并报告故障，便于维护人员快速定位和解决问题。同时，收发器的维护周期应尽可能长，以减少维护成本和工作量。0102174.8由介质决定的信号表示01信号传输方式绞线式列车总线（WTB）采用差分信号传输方式，即利用两根信号线上的电压差来表示逻辑状态，这种方式可以有效抵抗外界干扰，提高信号传输的稳定性。信号编码方式WTB总线采用曼彻斯特编码方式，这是一种双相线码，通过电平跳变来表示二进制数字，具有自同步能力和良好的抗干扰性能。信号传输速率根据标准规定，WTB总线的传输速率可达1Mbps，满足了列车通信网络对实时性和可靠性的要求。4.8由介质决定的信号表示0203185链路层控制确保接收端能够从发送端接收到的连续比特流中正确地划分出帧的起始和结束。帧同步检测并纠正数据传输过程中可能出现的错误，提高数据传输的可靠性。差错控制防止发送端发送数据的速率过快，导致接收端来不及处理，从而造成数据丢失。流量控制5链路层控制010203195.1编址编址方式在绞线式列车总线（WTB）中，每个节点或设备都需要一个独特的地址以便进行通信。这种编址方式确保了数据的准确传输和接收。地址分配地址的分配通常是在列车网络配置过程中完成的，确保每个节点都有一个唯一标识符，从而避免了通信冲突。动态地址解析系统支持动态地址解析，允许在列车编组变化或节点替换时自动更新地址信息，提高了网络的灵活性和可扩展性。5.1编址205.2帧和报文帧结构WTB通信中的帧是数据传输的基本单元，具有特定的格式和结构。每个帧都包含起始位、数据位、校验位和停止位等组成部分，以确保数据的准确传输。01.5.2帧和报文报文内容报文是携带具体数据信息的帧，它在WTB中承载着重要的控制和监测信息。报文内容可以根据实际需求进行定义，包括车辆状态、控制指令等关键数据。02.传输机制在WTB中，帧和报文的传输遵循特定的通信协议和时序要求。通过合理的调度和优先级设置，确保重要信息的实时性和可靠性，从而满足列车运行的安全需求。03.215.3报文格式和协议包含报文长度、源地址、目标地址等信息。帧头承载具体的传输数据，长度根据实际需要可变。数据段01020304标识报文的开始，用于同步和识别报文。帧起始分界符包含校验和等信息，用于验证数据的完整性。帧尾5.3报文格式和协议225.4介质分配通过为不同设备分配不同的时间片，实现数据的传输，避免数据冲突。时分多路复用节点在发送数据前先监听信道是否空闲，若空闲则发送，否则等待，以减少冲突。载波监听多路访问通过传递一个特殊的令牌来确定哪个节点可以发送数据，保证数据传输的有序性。令牌传递5.4介质分配235.5初运行5.5初运行初运行过程在列车通信网络中，初运行是确保绞线式列车总线（WTB）正常工作的关键步骤。它涉及到各个节点之间的通信建立与确认，确保每个节点都能正确地识别和连接到网络上。01节点识别与配置在初运行过程中，各个节点会进行自我介绍和状态报告，以便其他节点了解其存在和状态。同时，节点还会根据网络配置进行自动配置，确保网络通信的顺畅。02错误检测与处理初运行还包括错误检测和处理机制。如果某个节点在初运行过程中出现问题或故障，系统会进行相应的错误处理，如重新尝试连接、报告错误代码等，以确保网络的稳定性和可靠性。03245.6链路层接口要点三接口定义链路层接口是绞线式列车总线（WTB）中负责数据传输的关键部分，它定义了数据如何在物理层上进行传输和接收。传输机制该接口采用了特定的传输机制，包括数据帧格式、差错控制、流量控制等，以确保数据的可靠传输。这些机制共同保证了数据在列车网络中的稳定性和准确性。兼容性链路层接口设计考虑到了不同设备和系统的兼容性，使得不同制造商的设备能够无缝连接到WTB网络中，并实现互操作。这种兼容性为列车通信网络的灵活性和可扩展性提供了有力支持。5.6链路层接口010203256实时协议6实时协议实时数据传输RTP协议被用于列车通信网络中，以实现音频、视频等实时数据的传输。在绞线式列车总线（WTB）中，RTP可以确保数据包按顺序播放，并适应网络延迟的变化，从而保证数据的实时性和准确性。同步与标识RTP数据包包含同步源标识符(SSRC)、时间戳和序列号等信息，这些信息有助于接收端正确地识别并同步数据源，确保数据的连贯性和一致性。网络适应性RTP协议能够适应不同的网络环境，包括列车通信网络中可能出现的各种复杂情况，如网络拥塞、延迟和抖动等，从而确保数据的稳定传输。266.1概述绞线式列车总线（WTB）定义绞线式列车总线是一种用于列车内部通信的网络协议，具有高可靠性、长距离传输和低成本等优点。标准制定背景随着轨道交通的快速发展，为实现列车内部各设备之间的信息交互，需要一种高效、可靠的通信网络。绞线式列车总线（WTB）应运而生，并逐渐成为行业标准。B/T28029.2-2020标准意义该标准规定了绞线式列车总线（WTB）的技术要求和测试方法，为轨道交通电子设备的互联互通提供了重要保障，有助于提高列车运行的效率和安全性。6.1概述276.2变量传送服务和协议6.2变量传送服务和协议变量传送机制绞线式列车总线（WTB）提供了一种高效的变量传送服务，用于在列车网络中的不同节点之间传输数据。这一服务确保了数据的实时性和准确性，对于列车的安全、稳定运行至关重要。协议规范为了确保数据传输的一致性和可靠性，WTB采用了特定的通信协议。该协议详细规定了数据的格式、传输速率、错误检测与纠正等关键参数，从而保证了在复杂电磁环境下数据的稳定传输。数据安全与完整性在WTB中，数据的传输不仅要快速、准确，还要确保数据的安全性和完整性。因此，协议中包含了数据加密、身份验证等安全措施，以防止数据被篡改或窃取。同时，通过数据校验和纠错机制，确保了接收端能够准确还原发送端的数据，从而维护了数据的完整性。286.3消息传送服务和协议消息类型和格式详细描述了消息的传输协议，包括消息的发送、接收、确认和重传等过程，以确保消息的可靠传输。传输协议错误处理和恢复提供了错误处理和恢复的机制，如检测到消息传输错误时的重传策略、节点故障时的处理方式等，以保障网络通信的稳定性和可靠性。定义了在WTB上传输的消息类型和格式，包括控制消息、数据消息等，每种消息都有其特定的结构和字段。6.3消息传送服务和协议296.4传送和存储数据的表示和编码使用0和1的组合来表示数据，便于电子设备进行存储和传输。二进制表示法用0-9和A-F来表示数据，可以更紧凑地表示大量的二进制数据，方便人类阅读和记录。十六进制表示法用于表示英文字符，每个字符由一个唯一的数字代码表示，便于文本数据的存储和传输。ASCII码表示法6.4传送和存储数据的表示和编码307应用层7应用层数据通信功能绞线式列车总线（WTB）在应用层实现了开式列车中编组间及编组内的数据通信，确保了信息的准确和高效传输。互操作性支持兼容性证明WTB的应用层协议支持开式列车中各个编组的互操作性，使得不同编组间的信息交换成为可能，提高了列车的整体运行效率。供应商需提供WTB和编组网络兼容性证明，以确保在多种网络环境中，WTB均能够稳定运行，满足列车通信网络的多样化需求。317.1过程数据编排7.1过程数据编排过程数据的编排遵循特定的格式和结构，以确保数据在WTB上的高效和准确传输。这包括数据的封装方式、帧结构以及数据字段的定义等。过程数据的编排考虑到了实时性和可靠性的需求。通过优化数据帧的设计，减少传输延迟，提高数据更新的频率，从而满足列车控制系统对实时性的高要求。同时，通过校验和纠错机制，确保数据传输的可靠性。为了适应不同列车配置和功能需求的变化，过程数据的编排具备一定的灵活性和扩展性。这意味着可以根据实际需求调整数据字段的内容和长度，以及支持新增数据类型的添加，从而满足未来列车通信网络的发展需求。数据格式与结构实时性与可靠性灵活性与扩展性327.2WTB线路故障位置检测故障定位机制WTB（绞线式列车总线）配备了高效的故障定位机制，能够迅速检测到线路上的故障点，这对于及时修复和保障列车通信网络的稳定性至关重要。诊断工具与方法通过使用专业的诊断工具和方法，可以对WTB线路进行全面检测，从而精确确定故障发生的位置，提高了故障排除的效率。故障指示与报警一旦WTB线路出现故障，系统会立即触发故障指示和报警，通知相关人员及时进行检修，确保列车通信网络的安全运行。7.2WTB线路故障位置检测010203338列车网络管理8列车网络管理初始化过程在网络启动时，各个节点会进行初始化操作，包括自检、配置参数加载等，以确保网络能够正常运行。列车网络的配置包括确定网络的拓扑结构、节点地址分配等，确保各个节点之间能够正常通信。348.1总则8.1总则本部分规定了绞线式列车总线（WTB）的技术要求和测试方法，适用于列车通信网络中使用WTB的电子设备。标准范围详细解释了本标准中使用的专业术语及其定义，如绞线式列车总线（WTB）、节点、通信控制器等。术语和定义列出了本标准中使用的符号和缩略语，并对其进行了详细的解释和说明。符号和缩略语358.2管理者、代理者及其接口8.2管理者、代理者及其接口010203配置管理负责配置列车通信网络中的设备，包括添加、删除和修改设备参数等操作。故障管理负责监测和处理列车通信网络中的故障，包括故障检测、诊断和恢复等操作。性能管理负责监测和优化列车通信网络的性能，包括网络流量控制、数据传输速率调整等操作。368.3管理对象节点身份识别每个通信节点在WTB网络中具有唯一的地址和标识符，用于数据传输和路由选择。节点状态监控实时监测各通信节点的状态，包括在线状态、数据传输状态等，确保网络通信的稳定性和可靠性。节点故障诊断与隔离在出现故障时，能够快速定位并隔离故障节点，减小故障对整个系统的影响。8.3管理对象378.4服务和管理消息8.4服务和管理消息包括状态请求、状态响应、名字请求、名字响应等，这些消息用于节点之间的信息交互，以实现列车通信网络的有效管理和监控。服务消息类型主要涉及网络配置、节点识别和地址分配等任务。这些管理消息确保网络中的各个节点能够正确地识别和配置，从而维持整个网络的稳定运行。管理消息功能服务和管理消息在WTB上的传输遵循特定的协议和规则，以确保消息的准确传递和接收。这包括消息的封装、寻址、传输和确认等过程，都是为了保障通信的可靠性和效率。消息传输机制01020338