《列车网络现状》PPT课件.ppt

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1、,列车网络发展现状TCP/IP协议在机车车辆上的运用情况&车载设备信息传递简介,汇报人：指导老师：班,目录页,CONTENTS PAGE,P1.现状列车网络控制系统的国内外现状,P2.以太网技术及TCP/IP协议简介,P3.以太网技术及TCP/IP协议在机车车辆上的运用,P4.车载设备信息传递简介,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,P1.现状列车网络控制系统的国内外发展现状,背景与意义,国外列车网络控制系统,国内列车网络控制系统,列车网络仿真研究的现状,背景与意义,2004年6月,全国铁路第六次大提速；引进生产了 CRH1、CRH2、CRH3、CRH5动车组高铁的总里程1

2、4620公里（2014年11月26日）更多的局速铁路专线正在建设和规划中,380km/h的CRH380系列动车组我国动车组相关设备通过引进技术的 消化吸收和自主创新己经基本实现国产化列车网络控制系统、相关网络核心控制设备还需从国外引进,现实需求,现实状况,背景与意义,消化吸收,自主研究,创新,核心,列车控制网络的主要功能是控制分散在列车各个车辆中的车载设备,使之协同工作,信息共享,实现故障检测及维护,并为列车相关工作人员及旅客提供信息服务等功能。随着高速铁路时代的到来，旅客对列车乘坐舒适度、安全性、网络服务等需求的不断增加,我们必须要消化吸收国外先进技术,并通过自主研究、创新,掌握列车网络控制

3、系统的核心技术,实现设计生产具有自主知识产权的列车网络控制系统。,意义：,国外列车网络控制系统,20世纪70年代末,20世纪80年代初,1987 年,1999年6月,1991年,And.,国外列车网络控制系统,1980年,传输速率为10Mbps的以太网标准问世100Mbps,1000Mbps,甚至l0Gbps的以太网标准不断推出2011年,国际电工委员会制定了 IEC 61375-2-5和IEC 61375-3-4标准,分别描述了基于以太网技术的列车级网络和车辆级网络。IEC 61375-2-5标准描述了基于IEEE802.3标准的以太网和TCP/IP协议构建的列车级网络一以太列车骨干网(ET

4、B,Ethernet Train Backbone)IEC 61375-3-4 则描述了基于 IEEE802.3 标准的以太网和TCP/IP协议建立的车辆级网络一以太网组成网络(ECN,Ethernet Consist Network)。,以太网组成网络(ECN)：,国内列车网络控制系统,我国从20世纪90年代就开始了列车通信网络的研究,其中以株洲电力机车研究所为代表,其先后在“新曙光”、“先锋”、“中原之星”动车组上对Ionwork、网络和TCN网络进行了适用,并取得了一系列成果。2002年通过了我国列车通信网络铁道行业标准TB/T3035。2004年通过了列车总线上的信息传送铁道行业标准。

5、,1991年株洲电力机车研宄所在购买ABB公司的牵引控制系统开发工具的基础上,联合高校幵发出我国第一套电力机车微机控制装置样机,安装于SS40038机车上。1995年铁道部开始立项研制自主知识产权的ARCNET列车网络项目,但最终未完成系统。中国南车集团株洲电力机车研宄所从芬兰EKE公司引进了较完整的TCN网关技术,并在此基础上开发了 TCN网络通信模块。,概况,实例,列车网络仿真研究的现状,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,P2.以太网技术及TCP/IP协议简介,以太网发展简介,TCP/IP 简介,以太网发展简介,TCP/IP 简介,定义：Transmission Co

6、ntrol Protocol/Internet Protocol的简写，中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。,通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。,TCP/IP协议最早起源于美国国防部的ARPA网项目。1983年1月1曰,在因特网的前身(ARPA网)中,TCP/IP协议取代

7、了旧的网络控制协议(NCP,Network Control Protocol),从而成为今天的互联网的基石,TCP/IP协议的参考模型与国际标准化组织(ISO)的幵放系统互连模型(OSI)不同,其共分为四层,每一层分别负责不同的通信功能,TCP/IP 简介,TCP传输控制协议:TCP是面向连接的运输层协议,使用TCP协议前必须先建立TCP连接,完成数据传输后必须将TCP连接释放每一个TCP连接只能有两个端点,即每个TCP连接只能是点对点的TCP提供可靠交付的服务,无差错、不丢失、不重复、顺序到达TCP提供全双工通信,IP传输控制协议:在TCP/IP协议族中最为核心的协议是IP协议IP协议提供不

8、可靠、无连接的数据报传输服务,就是把数据从源传送到目的地IP协议向上层的运输层提供服务,任何可靠性要求必须由上层协议来提供,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,P3.以太网技术及TCP/IP协议在机车车辆上的运用,以太网在工业控制中的应用,IEC61375-2-5/IEC 61375-3-4 标准,TCP/IP协议在机车车辆上的运用,小结,以太网在工业控制中的应用,EC61375-2-5/IEC 61375-3-4 标准,IEC 61375-3-4 标准:由于以太网的“非确定性”,必须要求网络的构建及设备符合相关规范,以满足系统的实时性要求。为了将以太网技术应用于列车网络控

9、制系统中,国际电工委员会扩展了符合TCN体系的标准,提出了基于以太网的IEC61375-2-5 标准IEC61375-3-4 标准。IEC 61375-2-5标准描述了基于IEEE802.3标准的以太网和TCP/IP协议构建的列车级网络一以太列车骨干网(ETB,Ethernet Train Backbone)IEC 61375-3-4标准中详细描述了:基于以太网技术的车辆级网络一以太网组成网(ECN,Ethernet Consist Network);连接在ECN中的终端设备的规范;列车骨干网络(Train Backbone,即列车总线)和ECN之间的网关的服务。,ECN的数据类型及网络服务:

10、ECN中使用的数据类型在IEC 61375-1中定义,共5种:监测数据、过程数据、消息数据、流数据、最大努力数据。由于ECN是基于以太网技术,当网络中数据流量过大时将影响数据传输的实时性以及网络性能。为提高网络性能,ECN将网络中的数据类型进行优先级划分,并按照优先级进行相关操作提尚网络性能。冗余管理,ECN需要提供网络和设备的冗余功能以及冗余管理。,TCP/IP协议在机车车辆上的运用,IP协议由主机到主机协议调用，而此协议负责调用本地网络协议将数据报传送以下一个网关或目的主机。例如TCP可以调用IP协议，在调用时传送目的地址和源地址作为参数，IP形成数据报并调用本地网络（协议）接口传送数据报

11、。由于IP协议只能提供尽最大努力服务,即IP协议不能提供可靠传输,而TCP的数据报必须通过下层IP协议来进行传输,为了实现TCP的面向连接、可靠的字节流传输服务,TCP必须采用适当的措施来保证通信可靠：,通信的基础是套接口(Socket)，一个套接口是通讯的一端。Windows Sockets规范定义并记录了如何使用API与Internet协议族(IPS,通常我们指的是TCP/IP)连接，尤其要指出的是所有的Windows Sockets实现都支持流套接口和数据报套接口.应用程序调用Windows Sockets的API实现相互之间的通讯。Windows Sockets又利用下层的网络通讯协议

12、功能和操作系统调用实现实际的通讯工作。,小结,WindowsSockets网络通信规范定义了 Windows平台中的网络软件获取网络服务的方式,特别是利用TCP/IP协议实现通信。Windows Sockets定义了Windows平台中应用程序与TCP/IP协议栈间的访问接口,即为程序员提供了 OSI模型中应用层与运输层之间的编程接口。,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,点击添加文本,P3.车载设备信息传递简介,以太网发展简介,以CRH2为例，在CRH2动车组的车辆级网络中,终端装置通过与各个车载设备进行数据报文的交换,实现对设备的控制、设备状态的监测等功能。其中,终端装置和各个车载设

13、备间交换的数据报文及其实现的功能如下:,SDR,故障排除用信息（跟踪数据）请求(TDR),编码Address、:，0FFH(双方都使用Global Address)Control:13H(双方都只使用UI:Unnumbered Information)FCS:CRCCCITT1Information:n字节数据(n:整数)使用以下的数据种类 a)以10ms为一个周期由信息控制终端查询 SDR:状态数据和请求(信息控制终端制动控制装置)SD:状态数据(制动控制装置信息控制终端,2、制动控制装置：传输数据：请求(SDR)、制动控制装置向终端装置反馈状态数据(SD)目的：运行指令传输，时刻的同时设定

14、，状态数据的实时监视，故障前后设备内运行记录的收集和传输等,3、空调显示设定器：传输数据：请求(SDR)、空调显示设定器向终端装置反馈状态数据(SD)目的：运行指令传输，时刻的同时设定，状态数据的实时监视等,4、辅助电源装置：传输数据：请求(SDR)、辅助电源装置向终端装置反馈状态数据(SD)，跟踪数据(TD)目的：实时监控数据(状态数据)的收集,故障检修所用数据(故障前后设备内的追踪数据)的收集和传输,车上试验的试验指令传输和试验结果收集,设备时刻的同步设定。,5、侧面目的地显示器：传输数据：显示指令目的：以控制侧面目的地显示器的目的地名、列车种类、起始站、列车号的显示,6、车端指南信息显示器：传输数据：显示指令目的：以实现实时短文显示、插入显示、短文交替显示、显示短文消除等。同时,车端指南信息显示器反馈显示信息的接收状态和指南信息显示器的工作状态。,谢谢指导！,