列车通信网络标准TCN
IEC 61375-1-1999 中文文档
国际标准 IEC61375-1INTERNATIONAL 第一版STANDARD 1999-09铁路电气设备－列车总线第1部分：列车通信网络Electric Electric railway railway railway equipment equipment equipment – Train bus Train bus Part 1: Train Communication Network绪言本国际标准定义了各种接口，以便在下列情况下实现接插件兼容：a）位于不同车辆上的设备间b）位于同一车辆内的设备间本标准定义了这些接口，用于连到被称为列车通信网络（ＴＣＮ）的数据通信网络。
图1：ＴＣＮ的分层注：圆圈内的数字为本标准相关的章及附录出于编排方便，本标准正文分成五章，另外有两个附录：第一章：总则——术语定义及资料性地概述第二章：实时协议——变量：链路层接口及应用层接口；——消息：链路层接口、协议，应用层接口；——数据表示；第三章：多功能车辆总线——物理层、链路层及链路层管理；第四章：绞线式列车总线——物理层、链路层及链路层管理；第五章：列车网络管理——网络的组态、管理及控制；附录Ａ：列车通信网络导引铁路电气设备—列车总线第一部分：列车通信网络1总则1.1范围本国际标准适用于开式列车的数据通信，它包括开式列车的车辆与车辆间的数据通信及开式列车中一个车辆内的数据通信。
应用本标准的列车通信总线（ＷＴＢ）能实现国际交通用的开式列车中各个车辆的协同操作。
车辆内部的数据通信总线（ＭＶＢ）作为该TCN的推荐方案。
在任何情况下，供应商应保证ＷＴＢ与所建议的车辆总线兼容。
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元动车。
注1：开式列车、闭式列车及多元动车的定义见1.3。
注2：本标准未考虑公共汽车、无轨电车等公路车辆。
1.2 引用标准下列标准经本标准引用而构成本国际标准的条款。
对于注明日期的标准，其后续的补充或修订版本不适用于本标准，然而以本国际标准为基础签订协议的各方应该考虑采用下列标准最新版本的可能性。
列车通信网络各类标准
1．TCN1988年，国际电工委员会（IEC)第九技术委员会（TC9)邀请来自20多个国家和国际铁路联盟（UIC)的代表成立了第22工作组（WG22),其任务是为铁路设备的数据通信制订一个统一的标准。
经过11年的努力，IEC/TC9/WG22于1999年成功制订了列车通信网络标准，标准号IEC61375-l，简称TCN，从此TCN标准正式成为了国际标准。
2002年，我国在铁道部标准TB/T3025—2002中也正式将TCN标准确认为列车通信网络标准。
国外方面，应用TCN的项目主要包括Siemens公司项目（布拉格地铁列车、德国铁路摆式列车、ICE高速列车等）和ADtranz公司（2001年被Bombardier 公司收购）的项目（瑞典的SBBLOK460-1/2/3和斯德哥尔摩地铁列车、德国的LRu MannHeim、挪威的 Gardmonde 等）。
在国内，列车总线 WTB 首先在“蓝箭”号上使用，“先锋”号是我国首列采用了 TEC 列车通信与控制系统的动力分散交流传动电动车组。
在“蓝箭”的基础上，“中华之星”充分吸收了国外先进技术，是第二列采用 TEC 技术的动车组。
将 WTB作为列车总线，MVB 作为车辆总线，其技术符合 TCN 标准，并具有良好的性能。
随后，TCN 产品在我国应用更加广泛。
目前国内的 CRH 系列动车组中，CRH1，CRH3和 CRH5 全部基于 TCN 标准构成的列车通信与控制系统。
国内方面，我国把列车通信网络IEC61375-1标准等效采纳为铁路行业的标准，并将其应用在“先锋”、“蓝箭”、“中原之星”和“中华之星”等动车组以及SS3B型电力机车上。
株洲厂将从德国Siemens公司引进的SIBAS系统成功地用在了广州地铁一号线上。
我国的和谐号CRH1/3/5/380B型动车组上也都使用TCN。
另外，TCN在北京地铁亦庄线、昌平线、房山线、15号线，广州地铁2、3、8号线，上海城轨交通1、2、4、9、11号线等城市轨道交通车辆上也得到了广泛应用。
动车组TCN网络研究分析
动车组TCN网络研究分析摘要：对动车组TCN网络结构及传输介质进行分析，分别介绍了列车总线WTB和多功能车辆总线MVB、传输介质WTB电缆及MVB电缆；分析TCN网络传输介质在动车组进行试验的必要性，明确测试参数及标准，通过在动车组单车及列车阶段进行传输介质测试来保证TCN网络数据传输的可靠性。
关键词：TCN网络、列车总线WTB、多功能车辆总线MVB、传输介质测试一、TCN网络动车组采用的是TCN网络，TCN是一个分为两级的通讯网络，由列车总线WTB（列车总线）和车辆总线MVB（多功能车辆总线）组成。
这两个系统包括带有冗余传输线的串行数据总线。
WTB和MVB可传输过程数据和消息数据。
过程数据在所谓的过程数据端口内按一定周期传输到车辆总线（MVB）。
过程数据端口由一个MVB设备发出，并可由多个MVB设备接收。
所有连接到车辆总线（MVB）的控制装置都可以传送过程数据，一些控制装置还可以是消息数据。
消息数据传输受到限制。
传输次数取决于当前总线负载。
1 、列车总线WTB绞线式列车总线（WTB）是为互连车辆而设计的一种串行数据通信总线。
WTB总线可以连接不同的车厢，实现数据在不同车厢之间的传输。
WTB在一给定时间内只能由一个总线主控制。
在总线主控制下，WTB周期性地广播牵引和列车控制所用的过程数据；它也按需要发送比较长但不太紧迫的消息数据，如旅客信息、诊断和维护信息。
动车组列车总线（WTB）是基于列车编组情况可变的拓扑结构的总线。
用屏蔽双绞线作为传输介质。
两根单独的电缆用做冗余列车总线（WTB）线路。
在网关内使用两个独立插头。
列车总线（WTB）和车辆总线（MVB）通过网关连接。
根据UIC 556要求可以实现用于产生传输层的机制。
由于高速列车上数据的容量和已经执行的报文数据，所以数据交换则采用专门的报文传输。
2、多功能车辆总线MVB多功能车辆总线（MVB）是将位于同一车辆或不同车辆中的标准设备连接到TCN上的一种总线。
列车重联实时以太网标准
电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering网络通信技术Network Communication Technology列车重联实时以太网标准唐柳(中车株洲电力机车研究所有限公司 湖南省株洲市412001 )摘 要：本文针对列车重联控制系统，概述了列车通信网络的发展情况，介绍了 IEC 61375国际标准的组成，分析了基于实时以太网 时初运行技术规范，包括自动组网、列车拓扑、统一资源标识以及智能寻址等规范，为基于实时以太网的列车重联系统开发提供技术参考.关键词：列车通信网络；IEC 61375;以太列车骨干网；以太列车编组网1列车通信网络发展概述列车通信网络(Train Communication Networks, TCN)被誉为列车的“神经系统”，主要包括列车控制、车载设备之间的数据传输以及故障诊断等功能。
我国轨道交通列车的通信网络主要采用多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus, MVB)和绞式列车总线(Wire Train Bus, WTB)作为通信技术删。
虽然这两种总线有着较 好的实时性和可靠性，但是受其通信带宽的约束，已经不能承载更多的列车相关业务数据传输。
随着轨道交通列车智能化的发展，加入网络的设备不断增加，传输的数据越来越多。
旅客信息服务、视频监控/CCTV 、视频广播、障碍物识别等业务需要在列车中铺设更多的通信网络进行数据传输⑶。
为了解决上述问题，需要研究新的具备确定性、实时性和大带宽的列车通信网络技术。
工业实时以太网虽然能满足大带宽、实时性等基本要求，但是无法解决不同国家、不同厂家列车重联运营时的网络自动重联、智能寻址以及互联互通问题[4]o中车株洲电力机车研究所有限公司(以下简称中车株洲所)等公司从2008开始研究轨道交通列车实时以太网技术3叫 通过对网络体系架构、智能组网与重构等关键技术的研究，研制出了完全具有自主知识产权的可规模化应用的产品平台系列。
列车通信网络技术
2.对设备的编址
• 连接到总线上的器件称为设备，设备由设备地址来标 识。车辆总线最多可以寻址4096个设备，所以在车辆总线 上用12位的设备地址。列车总线上的设备地址为8位，其 中低6位是节点地址，因为连接到列车总线上的设备只有 节点，连接到多条总线上的设备对每条总线可以有不同的 设备地址。 • 一些特殊的设备，例如中继器，因为它仅仅参与物理层的 工作，所以没有设备地址。设备地址0用来标识本地链路 层，最高的设备地址（例如8位的设备地址11111111B）表 示对总线上的所有设备的广播，这两个地址都不能分配给 某个特定的设备。
WTB 特性摘要表：
它有一个段是朝向列车中间， 另一段是朝向敞开的端部。 WTB 采用屏蔽双绞线，信号传输速度１ Mbit/s 。采 端节点电气上用与它连接的 端接器来终止两个总线节以 用规定型号的电缆，可互连最多 32 个节点，长度最长至 减少反射。
860m。WTB 介质是由不同车辆上的电缆节链接而成。 连接两个总线
5.端口地址
因为过程变量很小，为了提高传输效率，将多个过程变 量放在一个过程数据帧中传输，这些过程变量构成了一个数 据集。列车通信网中的设备都提供一个或多个通信存储器来 存储数据集。通信存储器可以由网络和用户共同访问。一个 设备中最多可以有16个通信存储器。通信存储器用4位的通 信存储器标识符来标识，每个通信存储器包含多个端口，端 口是一种共享的内存结构，数据集存储在端口中．每个端口 只存储一个数据集。一个通信存储器最多可有4096个端口， 所以每个端口用一个12位的端口地址来标识。
址广播。
2、消息数据：
消息是冗长但不频繁传输的数据，消息的长度在几
个字节到几千个字节之间。为了传输较大的消息数据， 可以将消息分成小的包，这些包分别编号并由目的站确 认。 消息数据是从一个源设备发送到一个目标设备或是
第二章 列车通信网络协议
第二章列车通信网络协议随着动车组的发展，列车控制技术已从单台机车控制向列车网络控制方向发展。
列车网络控制已成为高速列车、动车组的关键技术之一。
本章主要介绍目前国内动车组中所应用的网络协议，主要包括TCN通信网络标准、ARCNET通信网络标准以及CAN标准。
第一节TCN通信网络TCN（列车通信网络）于1999年6月正式成为国际标准，即IEC61375－l。
该标准适用于开式列车的数据通信，它包括开式列车的车辆与车辆间的数据通信及开式列车中一个车辆内的数据通信，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。
列车通信网络通常分为上、下两层；上层为列车总线，下层为车辆总线。
列车总线连接不同车辆（单元）中的网络节点（网关）；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。
列车总线和车辆总线是两个独立的通信子网，可采用不同的网络协议。
通过一个列车总线节点（网关）互连，在应用层的不同总线之间通信时由此节点充当网关。
在车辆总线下扩展第3级总线，即设备总线（DEVICE BUS）（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。
列车通信网的结构如图2-2-1所示。
图中给出了3节的结构，其中，车厢中从站及智能设备的数量因要求不同而有差别。
列车总线与车辆总线是两个独立的通信子网，而且有不同的通信协议。
每一列车在运行中必须有一个且只能有一个控制总线工作的节点，称为控制节点。
正常情况下以启动的司机室的主节点为控制节点，称为主控节点。
主控节点管理列车总线的运行，必要的时候主控节点可以切换。
车辆总线的运作由各车厢的节点来管理。
图2-2-1 列车通信网的结构Gateway－列车、车辆总线网关；CS—主站；SS－从站；Sens－智能传感器；Actu－智能执行器。
一、列车通信网的体系结构列车通信网的结构应遵循ISO／OSI 7层模型。
浅谈列车TCN网络结构与设计要点
浅谈列车TCN网络结构与设计要点作者：何巍来源：《环球市场》2018年第25期摘要：列车控制与监视系统GrainControl and Monitoring System，TCMS）是一种安装在列车上的分布武计算机网络系统，负责对整列车各系统及设备的信息采集与传递，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。
TCMS可以控制子系统，保证被控设备的正常运行，在发生故障时，可以采取适当的措施切除故障设备，保证动车组的正常运行；同时，TCMS还可以识别出故障设备和部件，缩减维修次数并能延长设备的使用寿命，诊断TCMS内部的各种零部件等。
关键词：TCMS；网络结构；网络设计一、ION网络系统（一）国际电工委员会制定的列车通信网络标准IEC61375-1 TCN（Train Communi-cation Network）网络系统主要包括列车总线（WTB）和车辆总线（MVB）。
该系统通过贯穿全列的列车总线来传送控制、监测及故障诊断等信息，可以记录、存储车内设备的数据信息，以便于进行故障诊断与处理。
（二）WTB/MVB类型网络系统的主要结构如图1：1.绞线式列车总线绞线式列车总线WTB符合IEC61375-1标准，其传输速率为1Mbps，最大长度860米，可连接32个节点，轮询周期为25ms-100ms。
主要用于在日常作业中经常改变编组的列车中连接各个车辆，WTB在固定编组的列车中充当列车总线。
WTB最显著的特点是它以连续顺序给节点自动编号和让所有的节点识别何处是列车的右侧或左侧的能力。
每当列车组成改变时（例如联挂和解编车辆），列车总线各节点执行初运行过程，该过程在电气上将各节点连接起来，并给每个节点分配连续的地址。
初运行后，所有车辆均获得列车的结构信息。
为提高WTB总线传输的可靠性，WTB提供介质冗余能力。
节点在两条线路上同时发送数据，在一条线路上接收数据，同时监测另一线路工作是否正常。
为此曼切斯特解码器需提供指示数据有效的信号。
TCN
TCN-Train Communication Network 列车通信网络，是在列车分布式控制系统之上发展起来的列车控制、诊断信息数据通信网络。
2879136732发展历程列车网络控制系统作为现代列车的关键技术，已在世界范围内得到了广泛的应用。
1988年，受国际电工委员会第9技术委员会的委托，来自20多个国家以及UIC（国际铁路联盟）的代表组成的第22个工作组（WG22），共同为铁路设备的数据通信制定了一项标准。
1999年6月，经过长达11年的工作，IEC/TC9/WG22在ABB公司的MICAS的基础上，以及西门子公司的DIN43322和意大利的CD50等运行经验的基础上制定的列车通信网络（TCN）标准——IEC61375正式成为国际标准。
此标准的制定有利于铁路运输部门、装配厂和设备供应商实现世界范围的车辆间的相互操作和插入式设备的联接。
概述该标准将通信网络分成用于连接各节可动态编组的车辆的列车级通信网络WTB（绞线式列车总线）和用于连接车辆内固定设备的车辆通信网络MVB（多功能列车总线）。
由于TCN是专门为列车通信网络制定的标准，在实时性、可靠性、可管理性、介质访问控制方法、寻址方式、通信服务种类等方面有着一定的优势。
其核心技术又是有西门子、ABB等公司联合开发，而且是在已经通过实践验证了的技术基础上制定的标准，因此得到了众多铁路公司和设备供应商的支持。
介质访问控制方法所谓介质访问控制方法是指控制多个结点利用公共传输介质发送和接收数据的方法.STP,屏蔽双绞线(STP)局域网产品是使用双绞线中的一种.屏蔽双绞线由外部保护层.屏蔽层与多对双绞线组成.UTP,非屏蔽双绞线(UTP),局域网产品是使用的双绞线中的一种,非屏蔽双绞线由外部保护层与多对双绞线组成.介质访问控制方法:CSMA/CD,Token Bus,Token Ring介质访问控制方法是协调和仲裁局域网中各对等结点如何在共享介质中占用信道、避免冲突以及保证网络性能和可靠性的控制方法。
TCN规范标准
部分：多功能车辆总线(MVB)
轨道交通电气设备 列车通信网络 第 3-2 IEC 61375-3-2
部分：MVB 一致性测试
轨道交通电气设备 列车通信网络 第 3-3 IEC 61375-3-3
部分：CANopen
轨道交通电气设备 列车通信网络 第 3-4 IEC 61375-3-4
部分：以太编组网
轨道交通电气设备 列车通信网络 第 3-5 IEC 61375-3-5
部分：FIP
轨道交通电气设备 列车通信网络 第 3-6 IEC 61375-3-6
部分：LON
轨道交通电气设备 列车通信网络 第 3-7 IEC 61375-3-7
部分：TIMNet
轨道交通电气设备 列车通信网络 第 3-8 IEC 61375-3-8
部分：UIC 通信协议
轨道交通电气设备 列车通信网络 第 2-4 IEC 61375-2-4 部分：UIC 应用协议
轨道交通电气设备 列车通信网络 第 2-5 IEC 61375-2-5
部分：以太骨干网
轨道交通电气设备 列车通信网络 第 3 部 IEC 61375-3
分：车辆网
轨道交通电气设备 列车通信网络 第 3-1 IEC 61375-3-1
标准名称
采用或对应 的国
际、 国外标准代号
铁路电气设备 列车总线-第 1 部分：列车 IEC 61375-1:2007
通信网络
铁路电气设备 列车总线-第 2 部分：列车 IEC 61375-2:2007
通信网络一致性测试
轨道交通电气设备 列车通信网络 第 1 部 IEC 61375-1
分：TCN 列车通信网络的基本层次结构
轨道交通电气设备 列车通信网络 第 2 部 IEC 61375-2
列车通讯网络
列车通信网络 Train Communication Network
2002-02-09发布 2002-07-01实施 中华人民共和国铁道部发布
IEEE1473允许协议设计组合
组合 车厢总线 非时间严格型 T型 L型 L型 L型 车厢总线 时间严格型 T型 T型 L型 L型 列车总线
I II III IV
F_code（功能码）
报文类型 16位过程数据请求帧 32位过程数据请求帧 64位过程数据请求帧 128位过程数据请求帧 256位过程数据请求帧 (保留) (保留) (保留) 主设备权传送请求帧 总体事件请求帧 (保留) (保留) 256位消息数据请求帧 组事件请求帧 单事件请求帧 设备状态请求帧
便 携 式 测试工具
控 制 I/O 处理器 AMS总线
电空制动 控制器
制动总线
倾摆 控制
LON
LON
倾摆总线
客车的网络拓扑结构
西门子公司：位于爱尔兰根的Siemens AG与德国Adtranz（柏林） 一起生产牵引电气设备及铁路车辆。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的WTB和MVB的各类网卡和输入 输出接口卡。
车厢总线(Multifunctional Vehicle Bus, MVB) 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： • 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；
• MVB物理层 MVB提供三种不同的物理介质，它们以相 同速率运行： • 电短距离介质传送距离≤20米，使用标 准的RS-485收发器，每段最多支持32个 设备。 • 电中距离介质传送距离≤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，星型连接或点到点 方式下最大距离2000米。
TCN总述
一、TCN应用范围
20世纪70年代末 和80年代初
WG2W2G22
• 相互 车辆
• 连挂 电子 • 编程 设备 • 互换
意见稿
WG22以委员会草案CD（Committee Draft）的形式向各国发出列车通信 网TCN的征求意见稿。该稿分成4个部分：第1部分总体结构，第2部分实时协议， 第3部分多功能车辆总线（MVB），第4部分绞式列车总线（WTB）。
最多4096个节点 事先确定 最小1ms
列车通信网络(TCN)的作用有哪些？
谢谢观看
THANKS FOR WATCHING !
01列车牵引及车辆控制
车门、车灯、雨刷、风笛等等
02远程诊断及维护
故障诊断、故障处理流程提示、故障信 息存储
03旅客信息及舒适性
到站广播、空调温度调节等
2、列车通信网络 (TCN)的层次结构
Gatew
ay 车辆 总线
cs
ss
Sen s
Act u
列车
上层列车总总线线(WTB)
Gatew ay 车辆 总线
数据速率
1.0Mbps
编码
曼彻斯特码+分界符
帧长度
最大1024位
帧格式
HDLC
支持设备
最多32个节点
地址
相对的，在组态时在线分配
基本周期
25ms
MVB 总线成员事先确定 总线母板，双绞线, 光纤 20m(无隔离),200m(有隔离),2000m（光纤）
1.5Mbps 曼彻斯特码+分界符
最大256位 TC57
下层车辆总线(MVB)
车辆总线 设备
Gatew
ay 车辆 总线
列车通信网络标准(TCN)标准 列车通信网络标准
MVB概述
MVB是特定用于连接同一车厢或不同车厢（这些车厢在运行过程中是一个固定不变的编组）的设备到列车 通信网络的总线。它既提供了可编程设备之间的互连，也提供可编程设备与其传感器和执行机构之间的互连。
MVB支持最多4095个设备，其中有256个是能参与消息传送的站。 对于运行时不解挂的列车，MVB也可作为列车总线使用。 MVB传送三类数据： 过程数据(Process_Data)：周期小于1ms的源寻址数据的周期性广播； 消息数据(Message_Data)：按需求、目标寻址的单播或广播； 监督数据(Supervisory_Data)：传输事件分解、主设备权传送、设备状态等数据。
测，保证不漏采、不漏检，以便为设备工况监测和故障诊断提供准确的实时信息源。 • 列车组成的动态性。
数据分类与时延
列车通信网路将传输两类数据： • 过程变量：(Process_Variables）短而紧迫，如用于牵引控制。 • 消息变量：不太紧迫，但可能较长，如用于诊断。
过程变量在整个网中传输的最大时延被限制在一有限值内： （1）过程变量按周期传送； （2）TCN允许所有在车厢总线之间从应用到应用的具有最高优先级别的过程变量在100ms内通过列车 总线传送； （3）TCN允许所有在同一车厢内两个设备之间的从应用到应用的具有最高优先级别的过程变量在 50ms内传送。
个连接器都被插入）将引起电气中断，因此WTB电缆不能分开穿过两个并行的连接器。因此， 两条跳线电缆均应插入，但是每一个连接不同的WTB电缆。这自然产生了冗余线路。
介质附挂单元
• 介质附挂单元（MAU，Medium Attachment Unit）有两个收发器，每个方向上各一个。 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。每个收发 器被附挂到能收发帧的信道上，连接的可能是主信道也可能是辅助信道。在构成上两个收发 器是相同的。
列车通信网络标准TCN
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隔离。适用于位于密闭机箱里的 底板总线之间的通信。ESD布线拓扑如下图。
20
ESD端接器接线
21
ESD连接器布置
22
ESD端接器的连接器布置
23
ESD信号波形－帧开始示例
24
ESD的发送器
报文类型
F_code（功能码）
报文类型
0
16位过程数据请求帧
1
• MVB中有 2 16种报文， 3
32位过程数据请求帧 64位过程数据请求帧 128位过程数据请求帧
由主设备 4
帧中的
5
F_code区
6 7
分。
8
256位过程数据请求帧 (保留) (保留) (保留) 主设备权传送请求帧
9
总体事件请求帧
达860米(22个车厢)。 • 列车总线至少可以容纳32个节点。 • 分配给列车总线节点一个位置地址，可识别方向（左/右、
前/后），及其它节点的位置。 • 多个车厢连挂时，列车总线自动运转（初运行）。 • 列车总线可承受大约每小时一次的车厢连挂及解挂操作。 • 为使总线在节点故障时仍可工作，事先把各节点编号和类
消息数据
偶发
点对点或广播数据报
15
监督数据 循环/偶发
用于总线管理的数据
拓扑结构
列车通信网络基于以下的两层结构： • 将不同车厢内的节点连接起来的列车总线； • 将同一车厢内的设备连接起来的车厢总线。
16
列车总线WTB
列车总线用于连接不同组成的列车中的各个车厢： • 列车总线支持UIC 556规定的列车组成，总线传输距离可
列车通信网络各类标准
1．TCN1988年，国际电工委员会（IEC)第九技术委员会（TC9)邀请来自20多个国家和国际铁路联盟（UIC)的代表成立了第22工作组（WG22),其任务是为铁路设备的数据通信制订一个统一的标准。
经过11年的努力，IEC/TC9/WG22于1999年成功制订了列车通信网络标准，标准号IEC61375-l，简称TCN，从此TCN标准正式成为了国际标准。
2002年，我国在铁道部标准TB/T3025—2002中也正式将TCN标准确认为列车通信网络标准。
国外方面，应用TCN的项目主要包括Siemens公司项目（布拉格地铁列车、德国铁路摆式列车、ICE高速列车等）和ADtranz公司（2001年被Bombardier 公司收购）的项目（瑞典的SBBLOK460-1/2/3和斯德哥尔摩地铁列车、德国的LRu MannHeim、挪威的Gardmonde 等）。
在国内，列车总线WTB 首先在“蓝箭”号上使用，“先锋”号是我国首列采用了TEC 列车通信与控制系统的动力分散交流传动电动车组。
在“蓝箭”的基础上，“中华之星”充分吸收了国外先进技术，是第二列采用TEC 技术的动车组。
将WTB作为列车总线，MVB 作为车辆总线，其技术符合TCN 标准，并具有良好的性能。
随后，TCN 产品在我国应用更加广泛。
目前国内的CRH 系列动车组中，CRH1，CRH3和CRH5 全部基于TCN 标准构成的列车通信与控制系统。
国内方面，我国把列车通信网络IEC61375-1标准等效采纳为铁路行业的标准，并将其应用在“先锋”、“蓝箭”、“中原之星”和“中华之星”等动车组以及SS3B型电力机车上。
株洲厂将从德国Siemens公司引进的SIBAS系统成功地用在了广州地铁一号线上。
我国的和谐号CRH1/3/5/380B型动车组上也都使用TCN。
另外，TCN在北京地铁亦庄线、昌平线、房山线、15号线，广州地铁2、3、8号线，上海城轨交通1、2、4、9、11号线等城市轨道交通车辆上也得到了广泛应用。
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消息数据传输：按需求的，目的寻址的数据 报。
➢在更高层，实时协议提供了两种与总线 无关的应用服务：
– 变量 （分布式过程数据库）； – 3消息集 （呼叫/应答消息或多播消息）。
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
车厢总线 时间严格型
列车总线
I
T型
II
L型
III
L型
IV
L型
T型
T型
T型
T型
L型
T型
L型
L型
9
• S电ie西气m设e门n备s子。AG公与司德国TACdNtr之anz产一起品生产牵引
• 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。
10
杜冈公司(duagon GmbH)产 品
11
• 捷克一家从事运输及能源系统开发生产的 公司优。尼康公司（UniControls）产品
• 在列车通信网络方面的产品有：车载微机、 WTB总线网关。
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TCN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：
列车通信网络基拓于扑以结下的构两层结构：
• 将不同车厢内的节点连接起来的列车总线； • 将同一车厢内的设备连接起来的车厢总线。
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列车总线WTB
列车总线用于连接不同组成的列车中的各个车厢： • 列车总线支持UIC 556规定的列车组成，总线传输距离
可达860米(22个车厢)。 • 列车总线至少可以容纳32个节点。 • 分配给列车总线节点一个位置地址，可识别方向（左/
2002-02-09发布 2002-07-01实施 中华人民共和国铁道部发布
7
IEEE1473允许协议设计组
组合
合 车厢总线非时 车厢总线
间严格型
时间严格型
列车总线
I
T型
T型
T型
II
L型
T型
T型
III
L型
L型
T型
IV
L型
L型
L型
8
TB/T 3035－2002允许协议设计组合
组合
车厢总线 非时间严格型
✓WTB协议复杂 ✓TCN产品市场小，价格昂贵
13
TCN的主要内容如下表
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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 物理冗余
屏蔽双绞线（860米，32个节点，相当于 22个UIC车厢）
双份物理介质
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）
20
ESD端接器接线
21
ESD连接器布置
22
ESD端接器的连接器布置
23
ESD信号波形－帧开始示 例
24
ESD的发送器 ➢ 发送器应ISO8482（RS-485）标准，约束条件为：
a）当驱动一个并联电容为50.0PF 的54.0Ω负载时，信号的上 升时间(10%~90%)应小于0.03BT(20ns,1.5Mbit/s)。
列车通信网络
Train_Communication_Network， TCN
1
定列车运义行自列动控车制 网络列层车故次障诊断结构
列车总线
机车控制 车厢控制1。。。
车厢控制N
车
牵引控制
厢
总
制动控制
线
辅助控制
车速测量
2
车
车
厢
厢 车门控制
总
总
空调控制
线
线
供电控制
轴温检测
制动控制
列车网络提供的服务内容
➢两条总线在链路层都提供了以下相同的 两种服务：
6
➢I课国EC程-际6主13要标75介-准1绍T内及CN容（我）本国； 铁路标准
➢IEEE1473 TCN/Lonworks
➢TB/T 3035-2002
TB
中华人民共和国铁道行业标准
TB/T 3035-2002
➢实际应用还有：FSK、 HART 、 WorldFIP 、 HDLC等
列车通信网络 Train Communication Network
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
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过程数据 消息数据
监督数据
循环 偶发 循环/偶发
源寻址广播数据 点对点或广播数据报 用于总线管米，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，星型连接或点到点方式 下最大距离2000米。
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• 该介质使用RS-485收发器，基于基本的差分传输。无需
电短距离介质ESD 在发送器和收发器之间电隔离。适用于位于密闭机箱里的
底板总线之间的通信。ESD布线拓扑如下图。
右、前/后），及其它节点的位置。 • 多个车厢连挂时，列车总线自动运转（初运行）。 • 列车总线可承受大约每小时一次的车厢连挂及解挂操
作。 • 为使总线在节点故障时仍可工作，事先把各节点编号
和类型通知给所有的应用，以便证实列车组成的完整 性。 • 当车17 厢数目改变或在总线上进行添加、移除设备时，
(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）。
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列车通信网络(TCN)的主要 连接车厢内的可编作程用设备，以便于实现：
➢机车、车厢和列车控制； ➢远程故障诊断和维护； ➢旅客信息服务。
5
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；
车厢总线MVB
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： • 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；
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MVB物理层
➢MVB提供三种不同的物理介质，它们以 相同速率运行：
✓电短距离介质传送距离≤20米，使用标准 的RS-485收发器，每段最多支持32个设备。
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/s
1.5Mbit/s
地址空间
8 bit地址
12 bit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256 bits
完整性
帧FCS-16，帧校验以及曼彻斯特编码