用于动车组间互联、互通和互操作的UIC网关研究
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第3 4 卷, 第6 期 2 0 1 3年 1 1月
文章编号 :1 0 0 1 — 4 6 3 2( 2 0 1 3 )0 6 — 0 1 1 0 — 0 7
中 国 铁 道 科 学
CH I N A RAI LW AY S CI ENCE
Vo 1 . 3 4 No . 6
的 TC N 网络设备 ,动车 组 之 间实 现互 通 、互 联 和 互 操作 非常 困难 。 UI C 网关 是 实 现 动 车 组 之 间互 通 、互 联 和 互
F P GA 对 w T B 协 议 控 制 器 进 行 设 计 ,建 立 了 wTB协 议 控 制 的 I P核l 5 ; 肖 家 博 等 人 对 基 于 TC N 的车辆控 制 单 元进 行 了研 究 和 设计 ,给 出 了 车辆控 制单元 的软 、硬件设 计 方法[ 6 ] ,但是对 UI C
基金项 目:铁道部科技研究开发计划项 目 ( 2 0 1 2 J 0 0 5 一 H) 作者简介 :李常贤 ( 1 9 7 2 ) ,男 ,山东莱州人 ,副教授 ,博士。
网关 的设 计及 实现 方法 的研 究 报告却 很少 。本文研 究 UI C网关 实现互 联 、互 通 和互 操作 等关 键 算法 , 以及 UI C网关 的硬 件 系统 组 成 和 软件 系统 架 构 的
实现 。
操作 的关 键 设 备,它 的通 信协 议 既 要 符合 I E C 6 1 3 7 5 — 1 { 1 ] 标 准 ,又 要 符 合 UI C 5 5 6 l 2 ] 标 准 ,其 中
要 :为解决我 国不 同型号 动车 组在 重新编 组或 解编 后存 在 的互 通 、互联 和互 操作 问题 ,开 展既符 合
I E C 6 1 3 7 5 — 1 标准 、又符合 UI C 5 5 6 标准 的 UI C网关关键算法和软硬件系统架构的研 究。UI C网关 的关键算法包
括 UI C初运行 、过程 数据 编组 ( P D M)和 UI C映射 服务 ( UMS )等算法 ,分别用于实现动车组 网络控制系统 的
作功 能 的实 现 。 近年来 国内外对 MVB和 WTB的技 术 做 了一
些研 究 ,其 中 F e r n a n d e z 等 人 做 了 TC N 网关 的仿
真研 究[ 3 ] ,利用 Wi n d o ws 的应用程 序模 拟 TC N协
议栈 软件 的通 信原 理 ;J i me n e z 等 人对 多 功 能 车辆
中 图分 类 号 :U2 7 O . 3 8 2 :U2 8 5 . 4 文献 标 识 码 :A
目前 ,国内外 的高速动 车组 多数采 用 由绞线 式 列车 总 线 ( WTB ) 和 多 功 能 车 辆 总线 ( MVB )2
级总 线 构 成 的列 车通 信 网 络 ( Tr a i n C o mmu n i c a — t i o n Ne t wo r k ,TC N) 。动 车 组 有 时需 要 根 据 运 行 线路 和载 客量 的不 同重新 编组 ,这必 然导 致整 车的 网络 拓扑 发生 变化 ,需要 对整 车 的网络控 制系统 重
总 线主 设 备 的设 计 方 法 进 行 研 究 l 4 ;蒋 国涛 利 用
新进 行 配 置 ,实 现 动 车 组 间 的互 联 、互 通 和 互 操 作 。对 于 同一 制造 商 的 T C N 网络控 制 设 备 和 同一 型号 的动车组 来说 ,实 现动态 编组 相对容 易 ,但 是 由于我 国 的动 车组 型号 较多 ,且采 用 了不 同制 造商
I E C 6 1 3 7 5 — 1标 准 规 定 了 MVB和 WT B通 信 协 议
及其技 术实 现 ,UI C 5 5 6 标 准是 为 了解 决 不 同 网络
1 UI C 网关 关 键 算 法 的分析
动 车 组 编组 后 ,通 过 UI C 网关 关 键算 法 实 现 新编 组动 车组 的列车 网络控 制系统 重新组 网、网络
动态编组 、多功能车辆 总线 ( MV B )与绞线式列 车总线 ( WT B )问的双 向周期性 数据传输 以及初运行 算法 的调
用 ,并通过 E报文的收发 向用户提供服务 ;UI C网关的硬件 系统 由主机 、通用外 围电路、wT B和 MVB通信存
储器 以及控制器等组成 ;UI C网关在 Nu c l e u s 实时 操作 系统的调 度下 ,通过 运行 T C N协议 栈和 UI C 议 栈软 件 ,实现 wT B链路 层 、MVB链路层 、消息 数据 和过程数据 的通信 。 关键词 :列车 网络 ;网关 ;通信协议 ;总线 0 1 3
用 于 动 车 组 间 互 联 、 互 通 和 互 操 作 的 UI C 网 关 研 究
李常贤 ,刘 洋。 ,张 彤 ,孙 燕楠
1 1 6 0 2 8 ; 1 1 6 0 2 8 ) ( L 大连交通大学 动车运用与维护学院 , 辽宁 大连 2 .大连交通大学 机械工程学 院 ,辽宁 大连 摘
控制设 备 制造商 的系统之 间互联 、互通 和互 操作 而 提 出的 ,它能 够 提 供 UI C 网关 初 运 行 、过 程 数 据
编组 ( P r o c e s s i n g D a t a Ma r s h a l l i n g ,P D M) 、R报
过程 数据通 信 和网络 消息数据 通信 。
1 . 1 初运 行算 法 UI C网关 初 运 行 算 法 在 动 车 组 动 态 编 组 的开
文 和 E报 文 的 UI C映射 服务 ( UI C Ma p p i n g S e r v —
e r ,UMS )等 重要 功 能 以支 持 互 联 、互 通 和互 操
收 稿 日期 :2 0 1 3 — 0 1 — 2 0 ;修 订 日期 :2 0 1 3 — 0 9 — 0 8
文章编号 :1 0 0 1 — 4 6 3 2( 2 0 1 3 )0 6 — 0 1 1 0 — 0 7
中 国 铁 道 科 学
CH I N A RAI LW AY S CI ENCE
Vo 1 . 3 4 No . 6
的 TC N 网络设备 ,动车 组 之 间实 现互 通 、互 联 和 互 操作 非常 困难 。 UI C 网关 是 实 现 动 车 组 之 间互 通 、互 联 和 互
F P GA 对 w T B 协 议 控 制 器 进 行 设 计 ,建 立 了 wTB协 议 控 制 的 I P核l 5 ; 肖 家 博 等 人 对 基 于 TC N 的车辆控 制 单 元进 行 了研 究 和 设计 ,给 出 了 车辆控 制单元 的软 、硬件设 计 方法[ 6 ] ,但是对 UI C
基金项 目:铁道部科技研究开发计划项 目 ( 2 0 1 2 J 0 0 5 一 H) 作者简介 :李常贤 ( 1 9 7 2 ) ,男 ,山东莱州人 ,副教授 ,博士。
网关 的设 计及 实现 方法 的研 究 报告却 很少 。本文研 究 UI C网关 实现互 联 、互 通 和互 操作 等关 键 算法 , 以及 UI C网关 的硬 件 系统 组 成 和 软件 系统 架 构 的
实现 。
操作 的关 键 设 备,它 的通 信协 议 既 要 符合 I E C 6 1 3 7 5 — 1 { 1 ] 标 准 ,又 要 符 合 UI C 5 5 6 l 2 ] 标 准 ,其 中
要 :为解决我 国不 同型号 动车 组在 重新编 组或 解编 后存 在 的互 通 、互联 和互 操作 问题 ,开 展既符 合
I E C 6 1 3 7 5 — 1 标准 、又符合 UI C 5 5 6 标准 的 UI C网关关键算法和软硬件系统架构的研 究。UI C网关 的关键算法包
括 UI C初运行 、过程 数据 编组 ( P D M)和 UI C映射 服务 ( UMS )等算法 ,分别用于实现动车组 网络控制系统 的
作功 能 的实 现 。 近年来 国内外对 MVB和 WTB的技 术 做 了一
些研 究 ,其 中 F e r n a n d e z 等 人 做 了 TC N 网关 的仿
真研 究[ 3 ] ,利用 Wi n d o ws 的应用程 序模 拟 TC N协
议栈 软件 的通 信原 理 ;J i me n e z 等 人对 多 功 能 车辆
中 图分 类 号 :U2 7 O . 3 8 2 :U2 8 5 . 4 文献 标 识 码 :A
目前 ,国内外 的高速动 车组 多数采 用 由绞线 式 列车 总 线 ( WTB ) 和 多 功 能 车 辆 总线 ( MVB )2
级总 线 构 成 的列 车通 信 网 络 ( Tr a i n C o mmu n i c a — t i o n Ne t wo r k ,TC N) 。动 车 组 有 时需 要 根 据 运 行 线路 和载 客量 的不 同重新 编组 ,这必 然导 致整 车的 网络 拓扑 发生 变化 ,需要 对整 车 的网络控 制系统 重
总 线主 设 备 的设 计 方 法 进 行 研 究 l 4 ;蒋 国涛 利 用
新进 行 配 置 ,实 现 动 车 组 间 的互 联 、互 通 和 互 操 作 。对 于 同一 制造 商 的 T C N 网络控 制 设 备 和 同一 型号 的动车组 来说 ,实 现动态 编组 相对容 易 ,但 是 由于我 国 的动 车组 型号 较多 ,且采 用 了不 同制 造商
I E C 6 1 3 7 5 — 1标 准 规 定 了 MVB和 WT B通 信 协 议
及其技 术实 现 ,UI C 5 5 6 标 准是 为 了解 决 不 同 网络
1 UI C 网关 关 键 算 法 的分析
动 车 组 编组 后 ,通 过 UI C 网关 关 键算 法 实 现 新编 组动 车组 的列车 网络控 制系统 重新组 网、网络
动态编组 、多功能车辆 总线 ( MV B )与绞线式列 车总线 ( WT B )问的双 向周期性 数据传输 以及初运行 算法 的调
用 ,并通过 E报文的收发 向用户提供服务 ;UI C网关的硬件 系统 由主机 、通用外 围电路、wT B和 MVB通信存
储器 以及控制器等组成 ;UI C网关在 Nu c l e u s 实时 操作 系统的调 度下 ,通过 运行 T C N协议 栈和 UI C 议 栈软 件 ,实现 wT B链路 层 、MVB链路层 、消息 数据 和过程数据 的通信 。 关键词 :列车 网络 ;网关 ;通信协议 ;总线 0 1 3
用 于 动 车 组 间 互 联 、 互 通 和 互 操 作 的 UI C 网 关 研 究
李常贤 ,刘 洋。 ,张 彤 ,孙 燕楠
1 1 6 0 2 8 ; 1 1 6 0 2 8 ) ( L 大连交通大学 动车运用与维护学院 , 辽宁 大连 2 .大连交通大学 机械工程学 院 ,辽宁 大连 摘
控制设 备 制造商 的系统之 间互联 、互通 和互 操作 而 提 出的 ,它能 够 提 供 UI C 网关 初 运 行 、过 程 数 据
编组 ( P r o c e s s i n g D a t a Ma r s h a l l i n g ,P D M) 、R报
过程 数据通 信 和网络 消息数据 通信 。
1 . 1 初运 行算 法 UI C网关 初 运 行 算 法 在 动 车 组 动 态 编 组 的开
文 和 E报 文 的 UI C映射 服务 ( UI C Ma p p i n g S e r v —
e r ,UMS )等 重要 功 能 以支 持 互 联 、互 通 和互 操
收 稿 日期 :2 0 1 3 — 0 1 — 2 0 ;修 订 日期 :2 0 1 3 — 0 9 — 0 8