列車以太網接口方案

摘要：國內地鐵線路中有一些線路已經和歐洲開始同步，在設備間配置以太網通訊。而列車中的以太網通訊和常用MVB、CANOpen、HDLC等列車控制總線對比，有什么優缺點呢？

IEC61375-3-4-2014中規定了列車通信網絡（Train communication network TCN）中以太網通訊網絡（Ethernet Consist Network ECN）的標準。此標準制定的主要原因是目前列車通訊的數據量劇增，而傳統列車總線無法滿足大數據量傳輸，所以采用以太網通訊，可以滿足數據的傳輸要求。比如車載廣播系統、視頻系統、下載固件程序等。

圖1  列車TCN網絡類型

但由于以太網本身的物理層、鏈路層、協議棧的復雜性，導致其可靠性、網絡失效影響和魯棒性還都在驗證中，故列車的主要控制系統還沒有大批量使用以太網作為主要控制通訊方式。以太網通訊和主流的MVB、CANopen通訊對比，如表1所示。

可以看出，采用以太網接口主要優點是傳輸大數據量時，可以減少傳輸時間，但是會增加布線成本、布線難度，以及以太網通訊由于極度依賴于交換機的穩定性，一旦交換機死機或者損壞，全部節點將都無法通訊。

另外EMC（電磁兼容）也需要考慮，由于以太網速率極高，其EMI（電磁輻射）極大，所以要使用較好的屏蔽網線。

列車設備中的以太網接口包括帶鎖緊的RJ45頭、光纖接口、M12通訊電纜三種類型，如圖2所示。

圖2  以太網接口方式

根據《TCSN終端設備以太網接口規范》要求，提供控制器以太網通訊口接入方案。目前列車中大部分采用M12通訊電纜方式，可以保證較好的性價比。

網卡一般采用廣州致遠電子股份有限公司的ZNE-100TL+模塊的。可以輕松地使用主控MCU的串口轉換為以太網接口。

圖3  以太網模塊

功能特點

l 10/100M自適應以太網接口;

l 支持AUTO MDI/MDIX,可使用交叉網線或平行網線連接;

l 工作方式可選擇TCP Server, TCP Client, UDP和 Real COM driver等多種工作模式,工作端口，目標IP地址和端口均可設定;

l 提供通用配置函數庫,方便用戶使用VC、VB、Delphi和C++Builder開發應用程序進行二次開發;

l 支持虛擬串口工作方式,提供WINDOWS虛擬串口驅動,讓用戶串口設備無逢升級至以太網通訊方式,無需修改原有串口軟件;

l 支持AT命令配置;

l 支持遠程配置.