列車通信網絡

列車輛通信網絡 (TCN) 是用于軌道車輛的數據通信系統。 它由分層結構的兩個網絡級別組成。 各種網絡技術可用于TCN的技術實現。

它的開發是為了取代模擬遙控器，并能夠記錄個別車輛的運行狀態。

切勿將 TCN 與德國常用的時分復用推拉式列車控制相混淆。 雖然時分多路復用推挽式列車控制只能交換非常少的數據（最多 12 個字節），但使用 TCN 可以傳輸大量數據。 TCN 用于傳輸不同類型的數據，因此可以以 1 ms 的時間間隔傳輸xxx 32 字節的過程信號。 最長 4 GB 的更長消息（理論上的限制，10 字節 - 大約 10 KB 是正常的）也可以作為非實時數據傳輸。

越來越多的計算機控制部件被用于鐵路車輛。 其中包括帶空調的暖氣、車載電源轉換器和封閉式衛生間設施。 最初，它們之間沒有關聯，因此列車乘務員通常只能從控制燈上讀取故障。 在車間里，故障的確切原因通常也只能從控制器本身讀取，為此必須打開設備箱。 因此，表達了對全車診斷系統的需求。 這導致了車輛總線。 這個診斷系統的擴展可以被視為一個合乎邏輯的步驟，因此可以從故障屏幕的中心點調用所有其他車輛的信息。 火車公交車也使人們渴望已久的側向門控制和監控成為可能。 車輛的多重控制也通過火車總線處理。

隨著信息娛樂系統、通過 WLAN 進行互聯網訪問和視頻監控等數據密集型應用的引入，現場總線系統正在達到其帶寬的極限。 此外，專為鐵路專用現場總線開發的組件（例如 MVB）相對昂貴。

TCN 具有兩層的層次結構，包括

• 所謂的火車骨干網，代表用于連接火車車輛的符合 TCN 的網絡
• 所謂的組成網絡，連接車輛或車輛組內的通信設備。

火車骨干網用于網絡之間的通信。 兩個級別都由各個車輛中的節點連接。

選擇這種具有兩個網絡級別的層次結構是因為網絡是靜態的、預配置的網絡，而火車骨干網是一個動態網絡，每次火車組成發生變化時都會發生變化。 此外，這種結構意味著車內的數據流量不會給全車網絡帶來負擔。 這也意味著列車骨干網不受網絡故障的影響。

已經定義了各種網絡技術來實現 TCN。 這些可以分為兩個技術類別：

• 總線技術：WTB、MVB、CANopen
• 轉換技術：ETB、ECN

基于總線的有線列車總線 (WTB) 或基于交換機的以太網列車骨干網 (ETB) 用于列車范圍內的通信。

有線火車總線是一種現場總線。 在沒有中繼器的情況下，WTB 被限制為最多 32 個節點（網關）和xxx長度 860 米（22 個 UIC 貨車）。 WTB 以 1.0Mbit/s 的數據傳輸速率工作。

為 TCN 定義了兩種不同類型的數據：過程數據 (PD) 和消息數據 (MD)。 PD 是短的、時間關鍵的數據，定期發送被發送。 間隔長度在 1 ms 和 1024 ms 之間。 MD 是較長的消息，不是周期性地傳輸而是根據請求傳輸。 如有必要，它們會在總線上分段并始終得到確認。 原則上，它們與 TCP 相當。

以太網列車骨干網基于以太網技術。 這使得數據傳輸速率高達 1Gbit/s，100Mbit/s 已作為標準實現。 ETB 限制為 63 個節點，每個節點的xxx間距為 100m。

車載通信可以通過基于總線的多功能車輛總線 (MVB)、CANopen 或基于交換機的以太網組成網絡 (ECN) 來實現。

多功能車輛總線是現場總線。 MVB 最多可以連接 128 個設備（地址空間），但在沒有中繼器的情況下，其電纜長度限制為 200 米。 MVB 每個中繼器可以擴展 200 個或連接到一個額外的線段。 中繼器的數量受其延遲時間的限制。 MVB 以 1.5Mbit/s 的數據傳輸速率工作。

CANopen總線基于來自汽車領域的CAN總線。 使用125kbit/s的數據傳輸速率時，網絡總長度不得超過450m。 使用更短的網絡，可以實現高達 1Mbit/s 的數據傳輸速率。

以太網組成 網絡基于以太網技術。