列车以太网通信技术应用

('列车以太网通信技术应用石华;毕越宽;邢月华;张闯【摘要】随着通信技术的迅速发展,以太网通信技术已经成熟,但列车以太网通信技术却刚刚兴起.介绍的6辆编组列车为2动4拖,拖车可以自由摘挂运行,此列车以太网通信技术采用拓扑发现协议和实时数据协议,遵循IEC61375-2-3-2015和IEC61375-2-5-2014标准,介绍了列车网络拓扑,终端设备与ETBN数据的交互,以太网服务质量的保证,列车固定网络的IP地址和ComId,并对采集的数据进行统计分析.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2017(037)003【总页数】3页(P61-63)【关键词】列车以太网;TRDP;TTDP;ComId;IP地址;ETBN【作者】石华;毕越宽;邢月华;张闯【作者单位】中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心,河北唐山063035;中车唐山机车车辆有限公司转向架技术中心,河北唐山063035;中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心,河北唐山063035;中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心,河北唐山063035【正文语种】中文【中图分类】U285.21+1目前较为成熟的列车总线有WTB、MVB、LonWorks、CAN等，但这些总线传输速率有限，无法满足大数据量的通信。相对而言，以太网总线具有数据传输速率高、应用广泛、组网灵活、集成度高、价格低廉、容易与信息系统集成[1]等优点，最新发布的IEC61375-2-3和IEC61375-2-5标准也推动着列车以太网的发展。列车以太网骨干网(ETB)为总线型拓扑结构，列车固定网络(ECN)拓扑形式多样，为了保证通信质量和稳定性可以采用环形拓扑结构。6辆编组的列车组成为2动4拖，其中中间拖车可以自由摘挂，所以每车1个ETBN网关。每车以太网拓扑结构基本相同，以太网拓扑结构如图1所示。2.1拓扑发现协议拓扑发现协议(TTDP)，定义了两个拓扑结构：1.物理拓扑：定义ETBN的顺序和方向，即ETBN根据端节点CstUUID(固定组网唯一标识号)的大小识别ETBN的方向和顺序；2.逻辑拓扑：定义列车子网的顺序和方向，即根据IP地址定义规则，识别固定子网在列车级骨干网上的序号和方向[2]。2.2列车子网地址的定义列车子网IP地址拆分规则如下：00001010.1bbxssss.sshhhhhh.hhhhhhhh/18列车子网分解见表1所示[2]。2.3获取车辆编组信息车辆控制单元(VCU)控制整车功能，需要从ETBN获取列车骨干网的数据信息，如图2所示。VCU与ETBN交互的ComId如表2所示。所有ED设备(包括VCU)接收ETBN发送的ComId100(组播地址239.255.0.0，数据长度72字节，特征周期1000ms)组播报文，获取etbTopoCnt和opTrnTopoCnt。ETBN根据上面两个拓扑计数器获得各终端设在网络中的位置。3.1服务质量IEC61375-2-3中定义了不同数据发送的优先级，如表3所示。在实际应用中根据此表的要求，各子系统传输的数据的优先级低于过程数据优先级。3=最高优先级,0=最低优先级。3.2IP地址定义车辆内以太网通信使用过程数据，单个设备地址采用R-NAT固定IP地址，定义如下：IP地址：10.0.0.x/18(x取值范围2～253)子网掩码：255.255.192.0默认网关：10.0.0.1同类设备采用组播地址，定义如下：IP地址：239.193.0.x/24(x取值范围2～253)过程数据目的端口：17224。消息数据目的端口：17225。3.3过程数据单元列车实时数据协议(TRDP)定义了过程数据单元(PDU)，PD-PDU的数据结构如图3所示。ComId定义了一种数据结构，即ED需要发送的数据结构。每个子系统至少定义一种数据结构。每个子系统根据IP地址和ComId唯一标识此系统在固定组网中收发的数据。3.4运行结果使用Wireshark抓包工具，采集6辆编组列车以太网通信数据5min，分析结果如图4，图5所示。采用TRDP通信的数据总线使用率较均匀，没有响应超时的数据。使用以太网总线的列车需要提供一个无线AP，避免列车中预留的以太网接口少，便于各上网子系统通过无线网络接入各自系统进行调试及维护操作。各系统也需要不断测试TRDP通信技术，避免应用层与其他物理层数据无法通信，避免开端问题，避免系统无法发送数据等问题。【相关文献】[1]刘悦宇.基于IEC6137525的列车网络仿真及冗余切换软件设计与实现[D].四川成都:西南交通大学,2014.[2]IEC61375-2-5-2014,Electronicrailwayequipment-Traincommunicationnetwork(TCN)-Part2-5:Ethernettrainbackbone[S].[3]IEC61375-2-3-2015,RailwayApplications-Electronicrailwayequipment-Traincommunicationnetwork(TCN)-Part2-3:TCNcommunicationprofile[S].',)