城轨领域综合承载的列车以太网通信网络应用

本文介绍了常用交换式以太网环网与线性网拓扑的优缺点,并以实际应用项目为依托,介绍了列车通信网络承载信号系统通信网络的方案。该方案可以承载整车的通信网络,为智慧城轨列车通信综合承载提供了一种发展方向。

基于ETB的列车通信网编址和寻址方法

针对列车网络中各通信设备的编址和寻址,给出了采用IP地址的编址方法。在简单介绍以绞接式列车总线(WTB)作为列车总线,以多功能车辆总线(MVB)作为车辆总线时各设备的编址的基础上,给出了以太网作为列车骨干网技术下,网络设备的IP编址方法和简单的动态路由技术,并在列车网络测试平台上采用该编址方法进行测试,达到了以太网列车骨干网通信的良好性能。

ETB初运行研究

基于列车以太网的ETB(Ethernet Train Backbone)初运行是新一代列车网络控制技术的关键。概述了列车以太网架构和列车拓扑发现协议TTDP(Train Topology Discovery Protocol),并深入分析了列车初运行的建立过程及相关算法。搭建列车以太网网络试验平台,进行ETB初运行试验,得到ETB初运行结果。最后通过对Wireshark软件抓取的TTDP拓扑帧分析,验证了初运行结果。

基于以太网的列车ETB控制服务研究

针对列车通信网络的控制服务,提出了基于ECSP接口的网络控制服务。在简单分析了绞接式列车总线和多功能车辆总线构成的列车通信网络的基础上,提出了基于列车TCMS系统的列车网络通信系统,深入研究了基于骨干网(Train Backbone Network,ETB)的列车控制服务接口(ETB Control Service interface),并通过实验室平台搭建模拟列车通信网络拓扑结构,在列车骨干网头车定义功能的应用中进行算法分析与模拟。

时速250公里CR300复兴号动车组ETB初运行及控制服务研究

时速250公里CR300复兴号动车组是国内首个采用以太网控车技术的具有重联功能的动车组项目。主要介绍了该型号动车组的拓扑结构,研究了列车以太网的ETB(以太网列车骨干网)初运行及控制服务。最后,以ETBN(以太网列车骨干网节点)的运行结果展示了时速250公里CR300复兴号动车组的ETB初运行功能及控制服务功能。

速度400 km/h高速动车组网络系统实时以太网技术应用研究

速度400 km/h高速动车组的研制始于2017年,其网络控制系统基于以太网技术搭建。文中阐述了400 km/h高速动车组网络系统的基本原理及实时以太网技术的应用研究,并对比以往动车组网络系统总线技术分析了实时以太网技术应用的优势所在。

以太网控车模式中高速动车组列车网络控制与制动系统接口分析

以太网控车技术因高带宽、低成本的优点成为了列车网络控制系统的发展热点。文中介绍了以太网控车模式高速动车组列车网络控制系统与制动系统的硬件架构和软件架构。介绍了列车网络控制系统与制动系统接口功能原理及控制流程图,包含控制指令,比如紧急制动请求指令和状态监视,保持制动和停放制动的监视。分析了以太网控车模式下通信异常的3种工况和处理逻辑,提出以太网控车的多项优势。

基于以太网的列车骨干网性能研究

为满足未来列车网络承载大数据量传输需求,设计基于以太网的列车骨干网网络架构。在分析列车骨干网的特点的基础上,完成了列车骨干网节点的软、硬件开发,并进行了网络性能的相关测试,测试结果表明,基于以太网的列车骨干网络具有高数据吞吐量、高传输可靠性的特点,证明了基于以太网技术的列车骨干网络方案的可行性。

列车级以太网拓扑发现协议的实现研究

列车级以太网设备ETBN(Ethernet Train Backbone Node)是列车级以太网的核心设备。研究了列车级以太网拓扑发现协议TTDP(Train Topology Discovery Protocol)在ETBN中实现的方式,在列车级线型拓扑中研究列车以太网数据传输的特点,对TTDP报文内容、发送周期等参数进行合理的设置。试验结果表明所开发的ETBN设备能够响应列车级拓扑变化,同时具备良好的列车级数据传输能力。

TTDP协议骨干网节点故障恢复方法研究

由于列车拓扑发现协议TTDP(Train Topology Discovery Protocol)自身机制,在列车初运行禁止状态下,网络节点不能满足所有故障恢复场景的应用需求,包括多个中间节点丢失或多个丢失的相邻节点中包含1个端节点的多节点故障恢复应用场景。因此,文章设计了一种新的节点故障恢复方法来解决该问题,并实现与标准TTDP协议的完全兼容。通过增加独立供电的特殊存储单元来实现对网络配置信息的存储;通过设立节点的故障预备(初始化时将网络配置信息写入特殊存储单元)、识别(进行相邻节点拓扑计数值匹配)、恢复(调用特殊存储单元的网络配置信息)流程,对节点设备进行改进,实现了以太网列车骨干网ETB(Ethernet Train Backbone)节点在特殊场景下的故障恢复。针对本文提出的故障恢复方案,通过模拟测试的方式进行了验证,确认了方法的有效性和可行性。

基于列车实时以太网过程数据通信研究的设计

随着以太网技术逐渐走向成熟,列车上的实时以太网的应用需求日渐增加,尤其是近几年发展迅速的高速列车组。国际电工委员会将以太网列车骨干列入了IEC61375新的标准中后,针对列车上通信主要使用的过程数据的研究也日渐深入。使用列车控制单元VCU(Vehicle Control Unit),使用显示屏作为终端设备,以太网列车列车骨干网节点ETBN(Ethernet Train Backbone Node)作为网关,交换机来模拟列车间的列车实时数据协议-过程数据(TRDP-PD)通信。

基于以太网列车通信网的交换机测试方法

交换机作为基于以太网的列车通信网数据汇聚和存储转发的节点,是列车网络通信和控制的核心设备。通过分析基于列车通信网络拓扑和基于以太网的列车控制、诊断应用需求,总结以太网列车骨干网(ETB)和以太网编组网(ECN)交换机应提供的服务,提出了一种可覆盖ETB交换机和ECN交换机物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层功能与性能的测试方法,其中针对物理层采用基于机车车辆电子产品通用测试方法,而对数据链路层和网络层采用通用吞吐量、时延和背靠背测试,以及列车通信网络对服务质量(QoS)、地址解析协议(ARP)要求测试,传输层和应用层采用端到端测试和Internet组管理协议(IGMP)测试和简单网络管理协议(SNMP)测试,并给出了详细的测试配置和步骤。测试方法可满足基于以太网的列车通信网络对交换机实时性、安全性和可靠性的要求。最后以车载ECN管理型编组交换机为例介绍了测试评价方案,方案可以完全满足该型号交换机2层/3层接口性能测试需求,满足列车通信网络中各类过程数据、消息数据、尽力而为数据(best effort data)传输的测试需求和相关协议支持性能测试需求。通过对试验方法的标准化,对以太网交换机性能一致性控制提出一种新的解决方法。

基于URI域名寻址的以太网列车通信网络研究

在ETB/ECN列车通信网络中,列车重联或解编时,其设备的列车级IP地址会随重联车ETB属性和重联方向的不同而改变,网络技术人员需要利用ETB初运行结果对列车级IP地址重新进行计算,这样不利于效率的提高。文章提出了基于URI域名的寻址方案,相比常用的IP寻址方案,URI地址可根据其所处列车位置、车辆位置和设备功能来确定,不随列车拓扑变化,源端设备通过静态的URI地址与域名服务器交互后就可得到目的设备列车级IP地址,完成ETB通信。URI寻址降低了网络系统设计过程中动态IP寻址的复杂度,解决了WTB/MVB网络无法对全列车进行单点维护的问题,提升了网络开发和维护效率。

基于工业以太网交换机的轨旁骨干网组网方案的研究

针对基于通信的列车控制系统(CBTC)的技术需求,从有线网络组成、原理、能力角度出发,阐述了基于工业以太网交换机的轨旁骨干网组网方案,并与基于SDH的多业务传送平台(MSTP)技术的组网方案进行了比较。

以太列车骨干网在复兴号动车组中的应用

对CR400BF型动车组网络系统中的列车骨干网进行应用分析,重点论述列车骨干网及其控制逻辑在复兴号动车组上的应用,从而展示复兴号动车组的智能化优势和以太列车骨干网的应用优势。

动车组以太网控车的设计与应用

基于实时以太网的列车网络控制系统是列车通信网络发展的重要方向,文中分析了采用以太网技术实现动车组网络控制的必要性与可行性,设计了以太网控车技术方案,并应用到250 km/h复兴号动车组。通过型式试验与正线运行的考核,充分论证了以太网控车的可行性,实现了动车组以太网控车技术的成功应用。