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MVB、CANOpen、以太网等列车总线对比

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线缆材质 接头形式 收发器类型
控制器类型
网络节点物理 Biblioteka 量 网络节点逻辑 数量 数据吞吐量 控制器稳定性 时间可预测性 节点突发发送 设备成本 开发成本 协议栈 开发难度 应用场合 现场故障排查 成本 成熟度
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MVB/CANOpen/以太网等列车总线
MVB/CANOpen/以太网等列车总线对比
MVB 总线 最高波特率 最高波特率传 输距离 实用波特率 实用通讯距离 拓扑结构 1.5Mbps ESD：20 米 EMD：200 米 1.5Mbps 小于 200 米 总线型，分支长度小 于 10cm 0.75m2 屏蔽双绞线 DB9 ESD：MAX3088 EMD：MAX3088+隔 离变压器 MVBC02 专用芯片 或者 FPGA 嵌入协议栈 32 4095 1 个节点传输 256 位 数据需要 336us 非常稳定 可以预测 不可以 中等 较高 MVB 协议栈 较大 高铁地铁列车中关键 性的控制信号 低 非常成熟 CANopen 总线 1Mbps 40 米 250kbps 小于 200 米 总线型， 分支长度小于 6米 0.75m2 屏蔽双绞线 DB9 TJA1051T（非隔离） CTM1051KT（隔离） SJA1000T 或者 MCU 内部自带 CAN 110 128 1 个节点传输 256 位数 据需要 1.875ms 需要筛选汽车级芯片， 以及进行程序防护 不可预测 可以 便宜 中等 CANopen 协议栈 简单 低速的低地板车与轻 轨的控制信号通讯 中等 较为成熟 实时以太网 100Mbps 100 米 100Mbps 小于 100 米 交换机星型结构，存储 转发，点对点通讯不大 于 100 米 超五类网线 M12 插座 以太网 PHY 芯片 KSZ8041NL +隔离变压器 DM9000 或者 MCU 内部自带以太网 1对1 4294967295 1 个节点传输 256 位数据 需要 100us 需要高效稳定的协议栈 以及外围高防护 可以预测 可以 较高 中等 IEC61375-3-4 协议栈 中等 列车中需要大流量传输 的信号，比如视频 高 目前用于非控制场合

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以太网在高速动车组通讯网络中的原理及故障分析

以太网在高速动车组通讯网络中的原理及故障分析

以太网在高速动车组通讯网络中的原理及故障分析发布时间：2023-03-21T03:05:19.528Z 来源：《工程管理前沿》2023年1月1期作者：张柠[导读] 车载网络系统作为列车的“大脑”，负责列车的控制、监控和信息传递。

随着高速动车组智能设备的应用及列车服务系统的逐步升级，TCN网络已逐步无法满足高速动车组对网络带宽的需求。

工业以太网以其传输速率高、结构简单等已在工业领域取得重大应用，但以太网络的不确定性和非实时性在高速动车组领域发展较为缓慢。

张柠中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春 130062摘要：车载网络系统作为列车的“大脑”，负责列车的控制、监控和信息传递。

随着高速动车组智能设备的应用及列车服务系统的逐步升级，TCN网络已逐步无法满足高速动车组对网络带宽的需求。

工业以太网以其传输速率高、结构简单等已在工业领域取得重大应用，但以太网络的不确定性和非实时性在高速动车组领域发展较为缓慢。

关键词：网络系统 TCN网络工业以太网一、高速动车组网络列车网络作为现代列车的关键技术之一，连接列车上的各车载设备，实现列车的控制、监测、信息传递等关键作用。

随着高速列车的发展，车载智能设备的应用与日俱增。

为了列车安全运行，在快速、可靠的基础上实现列车上设备间数据交互成为了必备功能。

随着人民对出行舒适度要求的不断升高，各式各样的人机交互设备在新型动车组中使用。

导致大量的数据充斥于列车组通讯网络系统中，列车通讯网络系统面临着前所未有的挑战，一方面要确保网络的实时性和稳定性，另一方面大容量数据能够实现传输。

1.TCN网络TCN网络采用绞线式列车总线（WTB）和多功能车辆总线（MVB）两级结构。

TCN列车通讯网络采用分级的网络拓扑结构，属于局域网系统。

上层WTB绞线式列车总线，连接列车的各网络节点，负责节点间的信息传递。

下层为MVB多功能车辆总线，负责连接车辆内部的可编程终端设备，实现车辆内部的信息传递[1]。

精选现场总线CANopen与工业以太网总线知识概述

精选现场总线CANopen与工业以太网总线知识概述


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2024/3/30
现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT
CANopen概述
（6）可使用多种线缆和连接器； （7）数据通信可采用事件驱动、远程请求、 同步传输等多种方式； （8）采用心跳报文、节点保护、寿命保护等 多种设备监控方式，有利于节点之间的可靠通 信； （9）提供典型的预定义主/从连接组，最多可 支持127个节点； （10）提供很大的灵活性，应用非常广泛。
1与工业以太网总线EtherCAT
对象字典示例
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2024/3/30
现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT
CANopen通讯
CANopen通讯模型定义了4种报文（通讯对象）： ➢ 网络管理报文（NMT） ➢ 服务数据对象SDO(Service Data Object） ➢ 过程数据对象PDO（ProcessData Object） ➢ 预定义报文或者特殊功能对象
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2024/3/30
现场总线CANopen与工业以太网总线EtherCAT
CiA Draft Standard Proposal 402
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PROFILE POSITION MODE(标准位置模式) HOMING MODE(回原点模式) INTERPOLATED POSITION MODE(插补位置模式) PROFILE VELOCITY MODE(标准速度模式) PROFILE TORQUE MODE(标准转矩模式) VELOCITY MODE(速度模式)
➢ 节点启动(boot-up)
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2024/3/30
现场总线CANopen与工业以太网EtherCAT
NMT Module Control
CAN总线概述和MVB总线

CAN总线概述和MVB总线

CAN总线概述1. CAN总线的产生与发展控制器局部网（CAN－CONTROLLER AREA NETWORK）是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越性能现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。

控制器局部网将在我国迅速普及推广。

随着计算机硬件、软件技术及集成电路技术的迅速发展，工业控制系统已成为计算机技术应用领域中最具活力的一个分支，并取得了巨大进步。

由于对系统可靠性和灵活性的高要求，工业控制系统的发展主要表现为：控制面向多元化，系统面向分散化，即负载分散、功能分散、危险分散和地域分散。

分散式工业控制系统就是为适应这种需要而发展起来的。

这类系统是以微型机为核心，将5C技术--COMPUTER（计算机技术）、CONTROL（自动控制技术）、COMMUNICATION（通信技术）、CRT（显示技术）和 CHANGE（转换技术）紧密结合的产物。

它在适应范围、可扩展性、可维护性以及抗故障能力等方面，较之分散型仪表控制系统和集中型计算机控制系统都具有明显的优越性。

典型的分散式控制系统由现场设备、接口与计算设备以及通信设备组成。

现场总线（FIELDBUS）能同时满足过程控制和制造业自动化的需要，因而现场总线已成为工业数据总线领域中最为活跃的一个领域。

现场总线的研究与应用已成为工业数据总线领域的热点。

尽管目前对现场总线的研究尚未能提出一个完善的标准，但现场总线的高性能价格比将吸引众多工业控制系统采用。

同时，正由于现场总线的标准尚未统一，也使得现场总线的应用得以不拘一格地发挥，并将为现场总线的完善提供更加丰富的依据。

控制器局部网 CAN（CONTROLLER AERANETWORK）正是在这种背景下应运而生的。

由于CAN为愈来愈多不同领域采用和推广，导致要求各种应用领域通信报文的标准化。

为此，1991年 9月 PHILIPS SEMICONDUCTORS制订并发布了 CAN技术规范（VERSION 2.0）。

成都地铁既有列车网络控制系统对比分析

成都地铁既有列车网络控制系统对比分析

第39卷第SO期铁道机车车辆Vol.39No.SO 2019年12月RAILWAY LOCOMOTIVE&CAR Dec.2019文章编号=1008-7842（2019）SO—00&0$05成都地铁既有列车网络控制系统对比分析曾东亮（成都地铁运营有限公司,成都610051）摘要详细介绍了成都地铁既有列车控制网络系统情况，分析了各线网络控制系统的优缺点，提出了后续改进建议。

关键词地铁车辆；网络控制；现状；对比分析中图分类号：U239.5文献标志码：A doi：10.3969力.issn.1008—7842.2019.SO.11在地铁列车发展进程中，列车网络控制管理系统（TCMS）为关键核心系统，是集列车的控制、监控和诊断为一体的集成控制系统,能为列车各子系统和模块提供各种实时控制信息，完成对列车的控制。

目前国内外地铁列车发展日新月异，列车结构组成越来越复杂，特别是实时在线监测技术、大数据分析技术的大量应用，对网络控制系统的性能要求也越来越高。

本文对比分析成都地铁既有列车网络控制系统情况，针对性提出了后续改进建议。

1列车网络控制技术介绍列车网络控制技术的发展史上主要有TCN、WorldFIP和LonWorks等，随着标准化应用及互联互通要求的提高，目前TCN成为应用最广泛的列车网络控制技术"列车通信网络（TCN）主要服务于铁路机车、动车和城市轨道交通，主要包含两层架构，即具有不同特性的主干网络（Train Backbon）和具有不同特性的编组网络（Consist network），其协议的转换主要借助节点来完成，主干网络可以是绞线式列车总线（WTB）或者以太网列车总线（ETB）,编组网络可以是多功能车辆总线（MVB）、CANopen总线或者以太网编组总线（ECN）。

随着城市轨道交通的迅猛发展，TCN网络控制的应用百花齐放，例如上海、深圳地铁部分庞巴迪车系采用”WTB列车总线MMVB车辆总线”的两层网络结构，广州、武汉地铁部分西门子车系采用”MVB列车总线+ MVB车辆总线”的网络结构，北京大兴机场线采用国产“以太网+M V B”列车总线双重冗余网络结构。