列车通信网络

列车辆通信网络 (TCN) 是用于轨道车辆的数据通信系统。 它由分层结构的两个网络级别组成。 各种网络技术可用于TCN的技术实现。

它的开发是为了取代模拟遥控器，并能够记录个别车辆的运行状态。

切勿将 TCN 与德国常用的时分复用推拉式列车控制相混淆。 虽然时分多路复用推挽式列车控制只能交换非常少的数据（最多 12 个字节），但使用 TCN 可以传输大量数据。 TCN 用于传输不同类型的数据，因此可以以 1 ms 的时间间隔传输xxx 32 字节的过程信号。 最长 4 GB 的更长消息（理论上的限制，10 字节 - 大约 10 KB 是正常的）也可以作为非实时数据传输。

越来越多的计算机控制部件被用于铁路车辆。 其中包括带空调的暖气、车载电源转换器和封闭式卫生间设施。 最初，它们之间没有关联，因此列车乘务员通常只能从控制灯上读取故障。 在车间里，故障的确切原因通常也只能从控制器本身读取，为此必须打开设备箱。 因此，表达了对全车诊断系统的需求。 这导致了车辆总线。 这个诊断系统的扩展可以被视为一个合乎逻辑的步骤，因此可以从故障屏幕的中心点调用所有其他车辆的信息。 火车公交车也使人们渴望已久的侧向门控制和监控成为可能。 车辆的多重控制也通过火车总线处理。

随着信息娱乐系统、通过 WLAN 进行互联网访问和视频监控等数据密集型应用的引入，现场总线系统正在达到其带宽的极限。 此外，专为铁路专用现场总线开发的组件（例如 MVB）相对昂贵。

TCN 具有两层的层次结构，包括

• 所谓的火车骨干网，代表用于连接火车车辆的符合 TCN 的网络
• 所谓的组成网络，连接车辆或车辆组内的通信设备。

火车骨干网用于网络之间的通信。 两个级别都由各个车辆中的节点连接。

选择这种具有两个网络级别的层次结构是因为网络是静态的、预配置的网络，而火车骨干网是一个动态网络，每次火车组成发生变化时都会发生变化。 此外，这种结构意味着车内的数据流量不会给全车网络带来负担。 这也意味着列车骨干网不受网络故障的影响。

已经定义了各种网络技术来实现 TCN。 这些可以分为两个技术类别：

• 总线技术：WTB、MVB、CANopen
• 转换技术：ETB、ECN

基于总线的有线列车总线 (WTB) 或基于交换机的以太网列车骨干网 (ETB) 用于列车范围内的通信。

有线火车总线是一种现场总线。 在没有中继器的情况下，WTB 被限制为最多 32 个节点（网关）和xxx长度 860 米（22 个 UIC 货车）。 WTB 以 1.0Mbit/s 的数据传输速率工作。

为 TCN 定义了两种不同类型的数据：过程数据 (PD) 和消息数据 (MD)。 PD 是短的、时间关键的数据，定期发送被发送。 间隔长度在 1 ms 和 1024 ms 之间。 MD 是较长的消息，不是周期性地传输而是根据请求传输。 如有必要，它们会在总线上分段并始终得到确认。 原则上，它们与 TCP 相当。

以太网列车骨干网基于以太网技术。 这使得数据传输速率高达 1Gbit/s，100Mbit/s 已作为标准实现。 ETB 限制为 63 个节点，每个节点的xxx间距为 100m。

车载通信可以通过基于总线的多功能车辆总线 (MVB)、CANopen 或基于交换机的以太网组成网络 (ECN) 来实现。

多功能车辆总线是现场总线。 MVB 最多可以连接 128 个设备（地址空间），但在没有中继器的情况下，其电缆长度限制为 200 米。 MVB 每个中继器可以扩展 200 个或连接到一个额外的线段。 中继器的数量受其延迟时间的限制。 MVB 以 1.5Mbit/s 的数据传输速率工作。

CANopen总线基于来自汽车领域的CAN总线。 使用125kbit/s的数据传输速率时，网络总长度不得超过450m。 使用更短的网络，可以实现高达 1Mbit/s 的数据传输速率。

以太网组成 网络基于以太网技术。