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列车控制网络技术的现状与发展方向分析

2017-06-15梁飞

科技创新导报 2017年11期
关键词:分析

梁飞

DOI:10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.004

摘 要:控制网络技术在世界内应用十分的广泛,同时也是列车的关键技术。随着用户对网络技术性价比与开放性等要求提升,以及适应新的形式下运营工作需要,控制网络出现了多种技术并存的局面,不同技术之间呈现出融合的趋势。该文就列车控制网络技术的现状与发展方向分析加以简要阐述。

关键词:列车控制网络技术 现状发展方向 分析

中图分类号:U284 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)04(b)-0004-02

列车通信网络是一套综合的通信系统,具有设备连接、信息共享、监测诊断等功能。经过长期的发展,技术已经成熟,并成为了关键的技术之一。在干线铁路与城市轨道交通中广泛应用,与其他的通信方式相比,也能够更好地满足通信要求。

1 列车通信网络的发展

在20世纪80年代初,微处理器技术开始迅速的发展并普及,计算机开始应用于轨道交通。在最初的应用阶段,微处理器面对的是单个设备。随着控制设备数量增加。原有技术已经不能满足发展的需要,从而出现了通信总线网络。而到了90年代,为了满足动车与机车组重联控制的需要,列车总线产生。大型的铁路公司以牵引系统作为基础,通信系统为钮带,推出了覆盖制动、辅助、牵引、诊断、显示等方面的通信控制系统。与此同时车载微机也在发展,集内部测控与信息处理于一体的通信网诞生。在1988年国际电工委成立了工作组,希望制定一套通信标准,标准是开放的,目的是各种机道车辆能够相互挂联,且电子可编程设备可互换。在第二年的6月,TNC标准草案就成为了国际标准。该草案总共包括7个方面内容。

我国列车通信网络标准制定工作始于90年代。在铁道部门开展研发工作的同时,相关单位也在进行自我研发。涉及到的领域有现场总线、局域网、通信介质、TCN,通信协议等。经过长期研发工作,拥有自主产权知识的网络控制技术应用范围不断扩大,在积累并总结经验的基础上,进一步发展,已经达到了世界先进水平。

2 列车控制网络技术的应用现状

2.1 WorldFIP

WorldFIP的三层结构分别是物理层,数据链层,应用层。物理层的目在于信息传输,介质是光纤。数据链层的作用是数据访问,并对其进行实时控制。应用层则主要是访问功能。WorldFIP在科学与同步性方面比较突出,在网络掌控方面,用户与仲裁器则组成了一个完整的体系。WorldFIP的传输功能实现主要是依靠编码,对于介质与仲裁器的冗繁容忍性较好。WorldFIP在汽车制造与化工行业都有应用,轨道交通领域则主要体现在动车与地铁等。

2.2 LonWorks

LonWorks的发展非常迅速,其特点体现在较高的可靠性,节点访问具有平等性,核算的方式简单。LonWorks为了解决性能方面重负荷的问题,采用的是退避计算方式。LonWorks包括收发器、芯片、协议固件与相关的工具与软件。在列车控制领域,LonWorks被认为是行业指标,其应用的范围包括了对照明及空调等进行实时监控。

2.3 CAN与CANopen

CAN的作用在于设备间的信息沟通无障碍,CAN应用的范围包括地铁、货车与轻轨。并且在控制系统领域也有一定程度的应用,如制动、牵引等。而CANopen技术的重点则在于网络制度运用与开发方面。

2.4 TCN网络雏形

TCN是基于车载微机系统而发展形成的,在原有的技术上进行改进,并且标准化。其参考的模型主要有SIBAS与MI—CAS。上述两种系统已经较为成熟,由原有的单一功能发展到现在多功能集成。而TCN标准则是为铁路专门制定的国际标准。

MICAS系统最早出现在20世纪,是瑞士公司最早研发并将其应用于运输部门。之后针对不同的应用领域,技术人员又研发出了相应的软件、硬件、工具等。该技术首次应用于牵引控制,其结果就达到了预期的目标。在之后的技术升级方面,车控系统实现了分级控制,各级系统之间通过列车通信系统来实现联系。列车通信采用的是拓补型结构。

MICRAC则是在原有基础上的新一代控制系统,该系统由不同的控制单元自成一体,在分布位置上位于各控制对象的就近位置。其良好的电磁兼容保证了即使在恶劣的环境下列车不同的控制单元也能保持良好的工作状态。

3 列车控制网络技术的发展趋势

IEC控制标准的发展趋势。IEC制定TCN的目的在于实现列车与控制设备间互相操作性提升,从而将控制系统方面的支出有效降低。最终要达到的目的是后期费用降低,以此来获得更大的经济利益。总线技术的应用,对网控技术有了更高要求,涉及到了机动性,开放性,整体优势。

网络技术的迅速发展,为网络控制提供了有利条件。在应用范围逐渐扩大的同时,客户对其要求与标准也在相应提升。不同各类的控制网,质量存在差异。应用于铁路领域,网络技术的标准不会受到技术标准限制,网络技术将会形成多种技术并存的局面。与此同时,各主体的竞争也将更加的激烈。IETCN技术是专门为铁路系统而研发的,其优势体现在可靠性与实时性方面,对于铁路系统的特别要求可以有效的满足。该技术应用的范围主要是动车、地铁等较为高端的市场。相比之下,其他的一些较为常规的技术、其应用的范围主要是一些没有特别要求的领域,比如货车,轻轨。其信息量小并且对于实时性没有高的要求。而技术自身的开放性与便利性则为其应用提供了基础。

技術的兼容性明显,在同一个网络中存在着多种不同的网络形式。各种网络技术之间在功能上能够实现互补,借鉴彼此的优势。在技术发展方面呈现出了协调的局势,而这种局势的形成与用户的需求上升是有密切联系的。

技术在应用过程中会不断的创新。工业自动化的发展从某些方面也推动了控制技术的发展。工业以太网的发展,实现了开放性与总结性网络技术的融合。在铁路行业,对网络进行远程维护与诊断等要求相应的发展了变化,技术升级程度有所提升。以太网的存在能够有效的保障信息在传输过程中的畅通性,对于不同设备间的联接也更加的方便可靠,网络与信息方面的结合将会更加的紧密。

以CRH5动车列车网络控制数据分析与管理系统为例。整体框架设计采用了MVC模式,Model模型是列控数据分析管理系统应用核心。View视图是系统中用于处理数据显示的部分。系统对数据设计了3种层次显示视图,视图创建依据的是模型数据。Controller控制器在系统中处理用户与系统间的交互。在技术框架设计方面,采用的是SSM技术框架,该类型技术结构是较为典型的MVC三层结构。三者彼此交换协作。列控系统的开发平台主要是Eclipse平台。该平台是源代码开放的,可扩展的开发平台,支持J2EE多层分布式应用开发。系统详细设计包括了类设计、分模块设计、列控管理数据设计、数据库及数据存储设计等。在系统功能实现方面主要包括了实体类、DAO类、业务层、控制层等。

4 结语

随着中国城市轨道建设与铁路建设发展加快,控制网络应用的范围逐渐扩大,网络在性价比,开放性,应用的灵活与多样性方面需要面对用户提出的更多要求。我国在列车网络控制技术方面取得了不错的成果,需要在今后不断的积累经验,继续保持领先的优势。

参考文献

[1] 金犇.列车控制网络技术的现状与发展趋势[J].山东工业技术,2015(8):282-283.

[2] 陈佳凯.列车网络通信模式优化与可靠性分析研究[D].浙江大学,2015.

[3] 赵强,常振臣,王金田.国产化列车网络控制系统安全完整性技术应用[J].铁道机车车辆,2011(6):70-73.

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