Design of train communication network for EMU based on industrial Ethernet
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摘要: 动车组列车通信网络（TCN，Train Communication Network）为动车组列车运行控制、多车重联控制、车辆维护及旅客服务等提供公用通信服务，实现列车信息传输和共享。我国现有的动车组TCN采用基于IEC 61375标准的绞线式列车总线（WTB，Wire Train Bus）+多功能车辆总线（MVB，Multifunction Vehicle Bus）技术，数据传输带宽有限，且部分通信线路无冗余，难以满足动车组技术升级过程中不断增长的列车数据传输需求。面向动车组TCN的各类数据传输要求，研究将工业以太网技术应用于动车组列车通信网络，利用工业以太网的特性和优势，实现对既有动车组TCN技术的替代升级。测试结果表明，采用该动车组列车通信网络，动车组所有子系统设备的通信状态和通信质量测试结果均满足评定标准，满足列车控制与管理要求，系统运行稳定，符合设计要求。该动车组列车通信网络已在复兴号系列动车组和上海、贵阳等城市的城际、城铁车辆上广泛应用，传输速率高，稳定性强，设备维护便捷，有助于快速提升轨道交通列车维修及旅客服务水平。Abstract: Train Communication Network (TCN) provides public communications for EMU train operation control, multi-train coupling control, vehicle maintenance and passenger service, and realizes train information transmission and sharing. China's existing EMU TCN adopts the technology of WTB (Wire Train Bus) + MVB (Multifunction Vehicle Bus) based on IEC 61375 standard. It is difficult to meet the increasing demand for train data transmission in the process of technology upgrading due to limited data transmission bandwidth and lack of redundance in part of communication lines. To deal with various data transmission requirements of EMU TCN, industrial Ethernet is applied to EMU's train communication network to replace and upgrade the existing EMU's TCN technology. The test results show that using the EMU Ethernet designed in this paper as the train communication network, the communication status and communication quality test results of all subsystems of the EMU can meet the evaluation standards, meet the train control and management requirements, and the system runs stably and meets the design requirements. The EMU Ethernet designed in this paper has been widely used in Fuxing series EMU and intercity and urban rail vehicles in Shanghai, Guiyang and other cities, with high data transmission rate, strong stability and convenient equipment maintenance, which is conducive to rapidly improving the levels of vehicle maintenance and passenger service of rail trains.
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表 1 TRDP协议数据报文格式
0 7 8 19 16 23 24 31 序号 协议版本 消息类型 通信数据标识号comid 列车级网络拓扑计数 列车级控制网络拓扑计数 TRDP数据长度 保留位 回复通信数据标识号 回复IP地址 头部校验序列 TRDP数据 
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表 2 通信质量测试项目
序号 试验内容 评定标准 1 列车级网关拓扑稳定性 试验过程中，不应发生重新组网，即组网次数
不改变。2 列车级通信周期符合性 试验过程中，列车级协议comid=1001报文的周期
负荷设计值，周期抖动小于10 ms，且不发生
丢包。3 网络及子系统车辆通信
周期符合性及丢包率设计周期不大于100 ms的comid，其报文的周期
应符合设计值，周期抖动小于±10 ms，且丢包率
小于0.2‰。4 车辆级带宽占用率 列车运营开始初次上电后，每个整点观测记录
全网负载占用情况。试验记录设备从主CCU
对应的ECN交换机端口的镜像端口接入。5 以太网承载能力测试 CN侧分别注入10 M、30 M、50 M和80 M流量，
监控各子系统状态。
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期刊类型引用(1)
1. 殷希彦，秦希青，盛步云，周欢，陈鹏，姜峰. 基于本体与Petri网的智能工厂关键要素语义建模. 组合机床与自动化加工技术. 2023(01): 173-178 . 
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图(10)
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表(2)
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