stringtranslate.com

Сеть поездного сообщения

Сеть связи поездов (TCN) представляет собой иерархическую комбинацию двух полевых шин для передачи данных внутри поездов. Он состоит из многофункциональной автомобильной шины (MVB) внутри каждого транспортного средства и проводной шины (WTB) для соединения различных транспортных средств. Компоненты TCN стандартизированы в IEC 61375 .

Многофункциональный автомобильный автобус (МВБ)

MVB соединяет отдельные узлы внутри транспортного средства или закрытого состава поездов. В отличие от WTB, для MVB не существует единого стандарта разъемов — вместо этого существует три определенных класса носителей и разъемов:

Вилки и розетки такие же, как и у Profibus , с 2 розетками DB-9 на устройство. [1]

Для OGF источники мультимедиа соединяются повторителями ( нужна ссылка ) (генераторами сигналов), соединенными на центральном звездообразном соединителе. Репитер также используется для перехода между средами.

Инаугурации нет, адреса выделены статически. Количество адресных устройств зависит от конфигурации автомобильной шины – может быть до 4095 простых датчиков / исполнительных устройств (Класс I) и до 255 программируемых станций (Класс 2, со слотами конфигурации). На физическом уровне используется передача данных со скоростью 1,5 Мбит/с с использованием кодировки Manchester II . Максимальное расстояние определяется ограничением максимально допустимой задержки ответа 42,7 мкс (где для больших расстояний используется второй режим, позволяющий до 83,4 мкс с пониженной пропускной способностью, в случае использования MVB для распределительного устройства на стороне пути), в то время как большинство частей системы обмениваются данными с типичным временем отклика 10 мкс. [1]

История

MVB был создан на основе шины P215, разработанной компанией Brown Boveri Cie , Швейцария (ныне ABB ), включив в себя принцип издателя/подписчика из ранних полевых шин (DATRAS) [ нужна цитата ] . Еще в 1984 году IEC TC 57 определил технические требования к шинам, которые будут использоваться на электрических подстанциях, в сотрудничестве с IEC SC65C. MVB имеет много общего с полевой шиной FIP (первоначально от французского « Flux d'Information vers le Processus », переименованной в Factory Instrumentation Protocol , или в некоторых ссылках также используется гибридный «Flux Information Protocol»), которая была разработана во французском стандарте NFC 46602. ряд. [2] Поскольку оба они основаны на одних и тех же спецификациях IEC TC 57 . Это объясняет, почему MVB и FIP имеют схожую работу (циклическую и управляемую событиями), отличается только метод арбитража в случае множественного доступа, поскольку MVB использовал режим двоичного деления пополам, основанный на обнаружении коллизий, в то время как FIP совмещал «просмотр» меня" немного над периодическими данными. Попытки объединить FIP и MVB потерпели неудачу из - за упрямства двух сторон . MVB, Profibus и WorldFIP были предложены в качестве шины подстанции в IEC TC 57 , но, чтобы избежать параллельных решений, IEC TC 57 решил , что ни одно из них не будет использоваться, и отдал предпочтение Ethernet в качестве общего знаменателя .

Кадры MVB несовместимы с кадрами полевой шины IEC 61158-2 , поскольку в них отсутствует большая часть синхронизации преамбулы (которая не требуется, если возможно обнаружение перехода через нуль). [1] Парадоксальная ситуация заключается в том, что полевая шина IEC 61158 и физический уровень MVB были разработаны одними и теми же людьми в IEC TC 57 . Разница возникла из-за физического уровня полевой шины , который предполагает фазовую автоподстройку частоты для декодирования манчестерских данных, требуя преамбулы для синхронизации декодера, в то время как MVB работал в основном с оптическими волокнами [ нужна цитация ] , где этот метод бесполезен, декодирование MVB основано на детекторы пересечения нуля и распознавание манчестерских образов.

Однако большая часть современного оборудования для разработки и тестирования может в равной степени передавать кадры WTB/MVB, а также кадры Profibus по линии [ нужна ссылка ] как структуру телеграммы, аналогичную Profibus .

Разъемы WorldFIP нашли применение в железнодорожном оборудовании во Франции и Северной Америке (компания Bombardier ) , пока не были начаты совместные усилия по созданию общего поезда UIC (с Siemens и другими отраслевыми партнерами), что привело к созданию стандарта WTB/MVB в конце 1999 года . нужный ] .

Альтернативные автобусы

Стандарт MVB был введен для замены множества полевых шин в составе поездного оборудования. Несмотря на преимущества полевой шины MVB, многие автомобильные шины по-прежнему строятся на основе компонентов CANopen , WorldFIP (во Франции ), LonWorks (в США ) и Profibus . В то время как WorldFIP , CANopen , Lonworks и Profinet контролируются международными ассоциациями производителей, ориентированными на широкий спектр приложений, MVB был адаптирован для применения в подвижном составе с целью обеспечения совместимости штекеров и, следовательно, не допускает никаких вариантов. Это было сделано намеренно, поскольку в 1990-х годах бушевала борьба между полевыми шинами [ нужна ссылка ] и решение IEC о том, что любая из восьми [ нужна ссылка ] полевых шин является стандартом, не способствовало совместимости штекеров.

Модули MVB стоят дороже, чем, например, компоненты CANopen или LonWorks . Это не связано с технологией связи: большинство устройств реализуют машину протокола MVB ​​в небольшой области FPGA, которая сегодня так или иначе присутствует, а самым дорогостоящим компонентом остается разъем . Однако сертификация железных дорог обходится дорого и не всегда необходима для некритических приложений, таких как обеспечение комфорта и информирование пассажиров . Если принять во внимание общую стоимость владения, стоимость аппаратных элементов может легко перевесить дополнительные затраты на проектирование на железнодорожном рынке с его небольшими сериями.

В США IEEE RTVISC оценил как MVB, так и LON как транспортное средство и железнодорожный автобус. IEEE наконец решил стандартизировать оба в IEEE 1374 с четким разделением задач [ нужна ссылка ] :

Кроме того, к железнодорожным транспортным средствам добавляется все больше и больше компонентов, которым требуется гораздо большая пропускная способность, чем может обеспечить любая полевая шина (например, для видеонаблюдения ), поэтому в составы поездов вводится коммутируемый Ethernet IEEE 802.3 со скоростью 100 Мбит/с (согласно EN 50155 ). профиль). Тем не менее, все альтернативные автобусы подключены к проводной поездной шине. [3]

MVB похож на FlexRay , оба имеют «данные процесса», которые во FlexRay называются «статическим сегментом» , и «данные сообщения», которые являются «динамическим сегментом» и управляются фиксированной схемой TDMA . Запуск FlexRay с 2,5 Мбит, физическим уровнем RS-485 и только одним «холодным стартером» приведет к очень похожему поведению в отношении приложения. Несмотря на сходство, ни один производитель рельсовых транспортных средств не рассматривал FlexRay , поскольку они оценили общее решение выше, чем множество лучших автобусов. И наоборот, в 1999 году автомобильная промышленность оценила MVB ​​( в расширенной версии со скоростью 24 Мбит/с), но отказалась от него из-за затрат, которые должны быть неоправданно низкими для массового рынка с миллионами автомобилей.

Железнодорожный автобус (WTB)

Железнодорожный автобус предназначен для международных пассажирских поездов переменного состава, включающих до 22 вагонов.

Среда представляет собой дублированную экранированную витую пару , которая проходит по кабелям UIC между транспортными средствами.

Соединение между транспортными средствами представляет собой 18-контактный разъем UIC. Поскольку разъемы открыты и могут окисляться, при установлении соединения подается импульс тока для испарения оксидного слоя , что называется фриттингом . Стандартным разъемом для узлов WTB является 9-контактный разъем DIN.

На физическом уровне используются уровни RS-485 со скоростью передачи данных 1 Мбит/с . При кодировании используется код Manchester II и протокол кадров HDLC с надлежащей балансировкой напряжения, чтобы избежать составляющих постоянного тока в трансформаторах гальванической развязки . Манчестерский декодер использует фазовую/квадратурную демодуляцию (не RS-485 , которая работает с переходами через нуль), что позволяет охватывать 750 м в наихудших условиях, особенно когда оборудованы только два крайних транспортных средства, как в случае с несколькими тяга для грузовых поездов. Никаких повторителей не предусмотрено, поскольку у транспортных средств, находящихся между ними, могут быть разряжены аккумуляторы.

Уникальным свойством WTB является открытие поезда (на немецком языке: Zugtaufe ), при котором вновь подключенные транспортные средства последовательно получают адрес и могут идентифицировать сторону транспортного средства (называемую левым и правым бортом , как в морском судне), чтобы двери открывались в правильном направлении. сторона. Динамически может быть выделено до 32 адресов. Когда соединяются два состава поездов, адреса перераспределяются для формирования нового состава транспортных средств с последовательным адресом. Транспортные средства без узла WTB (« транспортные средства с электроприводом ») не учитываются.

Максимальная полезная нагрузка кадров составляет 1024 бита.

WTB работает циклически , чтобы обеспечить детерминированную работу с периодом 25 мс, используемую в основном для контроля тяги . WTB также поддерживает спорадическую передачу данных для диагностики. Содержимое периодических и спорадических кадров регулируется стандартом UIC 556. [4] Поскольку размер кадра ограничен, для сегментации и повторной сборки сообщений использовалась версия TCP с уменьшенными накладными расходами, которая в то же время позволяет справляться с изменениями в составе, называемая RTP (протокол реального времени).

Альтернативные поезда-автобусы

История

WTB был создан на основе немецкой шины DIN , разработанной компанией ABB Henschel ( теперь Bombardier ) . Он извлек выгоду из фазового/квадратурного декодирования, предоставленного Италией , а также из улучшенного запуска поезда , предоставленного Швейцарией , на основе опыта работы с автобусом с многократной тягой FSK компании ABB Secheron, Женева, используемым в грузовых поездах SBB . Физический уровень WTB имеет сходство с полевой шиной WorldFIP (EN 50170, часть 4) – в ее «режиме напряжения» использовалась скорость 1 Мбит/с, а на шине было максимум 32 станции с максимальной длиной 750 метров, использование Трансиверы FIP изучались на ранних стадиях оценки TCN , но вместо них использовалось фазовое/квадратурное декодирование.

Применение

TCN используется в большинстве современных систем управления поездами, обычно соединяющих транспортные средства с 18-контактным UIC 558 , в том числе:

Стандарты МЭК 61375

МЭК 61375 представляет собой набор стандартов.


дальнейшее чтение

Примечания и ссылки

  1. ^ abc профессор доктор Хуберт Киррманн (20 января 1999 г.). «Сеть связи поездов IEC 61375 - 3 многофункциональных автомобильных автобуса». Федеральная политехническая школа Лозанны (EPFL). Архивировано из оригинала (Powerpoint) 13 апреля 2017 г.
  2. ^ WorldFIP. Архивировано 3 августа 2012 г. на archive.today .
  3. ^ "Информация - und Steuerungstechnik auf Schienenfahrzeugen - Bussysteme im Zug" . elektronik industrie, 9 августа 2008 г. (на немецком языке). InnoTrans Special: Бахэлектроник. 14 сентября 2008 г. Архивировано из оригинала 02 апреля 2012 г. Проверено 16 сентября 2011 г.
  4. ^ Профессор доктор Хуберт Киррманн (20 января 1999 г.). «Сеть железнодорожной связи IEC 61375 — 4-проводная поездная шина». Федеральная политехническая школа Лозанны (EPFL). Архивировано из оригинала (Powerpoint) 16 июня 2011 г.

Внешние ссылки