列车以太网接口方案

摘要：国内地铁线路中有一些线路已经和欧洲开始同步，在设备间配置以太网通讯。而列车中的以太网通讯和常用MVB、CANOpen、HDLC等列车控制总线对比，有什么优缺点呢?

国内地铁线路中有一些线路已经和欧洲开始同步，在设备间配置以太网通讯。而列车中的以太网通讯和常用MVB、CANOpen、HDLC等列车控制总线对比，有什么优缺点呢?

IEC61375-3-4-2014中规定了列车通信网络(Train communication network TCN)中以太网通讯网络(Ethernet Consist Network ECN)的标准。此标准制定的主要原因是目前列车通讯的数据量剧增，而传统列车总线无法满足大数据量传输，所以采用以太网通讯，可以满足数据的传输要求。比如车载广播系统、视频系统、下载固件程序等。

图1 列车TCN网络类型

但由于以太网本身的物理层、链路层、协议栈的复杂性，导致其可靠性、网络失效影响和鲁棒性还都在验证中，故列车的主要控制系统还没有大批量使用以太网作为主要控制通讯方式。以太网通讯和主流的MVB、CANopen通讯对比，如表1所示。

表1 TCN几种通讯方式对比

可以看出，采用以太网接口主要优点是传输大数据量时，可以减少传输时间，但是会增加布线成本、布线难度，以及以太网通讯由于极度依赖于交换机的稳定性，一旦交换机死机或者损坏，全部节点将都无法通讯。

另外EMC(电磁兼容)也需要考虑，由于以太网速率极高，其EMI(电磁辐射)极大，所以要使用较好的屏蔽网线。

列车设备中的以太网接口包括带锁紧的RJ45头、光纤接口、M12通讯电缆三种类型，如图2所示。

图2 以太网接口方式

根据《TCSN终端设备以太网接口规范》要求，提供控制器以太网通讯口接入方案。目前列车中大部分采用M12通讯电缆方式，可以保证较好的性价比。

网卡一般采用广州致远电子股份有限公司的ZNE-100TL+模块的。可以轻松地使用主控MCU的串口转换为以太网接口。

图3 以太网模块

功能特点

l10/100M自适应以太网接口;

l支持AUTO MDI/MDIX,可使用交叉网线或平行网线连接;

l工作方式可选择TCP Server, TCP Client, UDP和 Real COM driver等多种工作模式,工作端口，目标IP地址和端口均可设定;

l提供通用配置函数库,方便用户使用VC、VB、Delphi和C++Builder开发应用程序进行二次开发;

l支持虚拟串口工作方式,提供WINDOWS虚拟串口驱动,让用户串口设备无逢升级至以太网通讯方式,无需修改原有串口软件;

l支持AT命令配置;

l支持远程配置.