1.3　列车通信网络（TCN）

随着嵌入式微机控制技术和现场总线技术的发展，现代列车的过程控制已从集中型的直接数字控制系统发展成为基于网络的分布式控制系统。IEC 61375列车通信网络（TCN）标准是IEC联合国际铁路联盟（UIC）经过10年的工作采用的一个用于规范车载设备数据通信的标准。列车通信网络分为用于连接各节可动态编组的车辆的列车级通信网络（WTB）和用于连接车辆内固定设备的车辆通信网络（MVB）。其中，MVB为快速过程控制优化总线，能提供最佳的响应速度，适合用作车辆总线；对于固定编组的列车，MVB也可以用作列车总线。

1.3.1　TCN总体结构

如图1.9所示，TCN结构定义涵盖了所有铁路运输工具。包括将各个车厢总线进行连接的列车总线WTB和将车厢内（或固定车组）的设备进行互联的车厢总线MVB。

在一节车厢中，可以没有、有一个或者多个车厢总线；对于平常使用中不分开的固定车厢组，也可以共用一条车厢总线；而对于某些专用的列车来说，其车组配备相对固定，对各个车厢节点的排序重组没有特别高的要求，在这样的固定车组中，MVB既可以充当车辆总线，又能充当列车总线。

1.3.2　WTB的主要特点

WTB最初采用UIC的通信线缆，该线缆同时传送车灯、扬声器、门禁系统的控制信号。但考虑到该线路通信能力有限，并着眼于将来的发展，UIC决定采用专用屏蔽双绞线，使数据传输率达1Mbit/s。WTB线路布设采用冗余设计，两条线路并行工作，分别挂接在车厢的两侧，即使一条线路出现故障，WTB仍然可以正常工作。

在不加中继器的情况下，WTB电缆最大跨度为860m，也就是说，可以跨接22节标准UIC列车车厢，其中可以包括没有使用新式数据总线的车厢。

在列车重组阶段，WTB允许忽略掉那些电源供电明显不足的车厢，因为车厢停留在调度站台等待编组使用时，电池放电使得电源电压持续下降；另外，由于WTB的工作环境极为恶劣，其线路特别是在连接器等裸露端节点处，很可能发生氧化现象，为了实现正常连接，线路应能提供烧结电压以消除氧化层。

此外，WTB通信电缆上的数据在电缆上并不是以0、1电平的形式传送的，而是采用曼彻斯特码传输数据，以增强抗干扰能力。

WTB最突出的特点是（同时也是在铁路行业独一无二的特点）能自动地对线路上的车厢节点进行顺序编码，通过编码可以识别车厢节点的左、右、前、后各个方位。当列车组合结构发生变化时（例如增加或减少车辆），列车总线自动执行排序操作，对每节车厢进行电气连接和顺序编址。排序结束后，通过列车上的所有车厢节点都可了解列车的整体状态。

1.3.4　MVB的主要特点

为了简化组装、运行和子系统重利用，TCN将MVB作为车厢总线标准，MVB总线连接同一车厢内（或固定车组的不同车厢）的电气设备。

MVB总线传输速率为1.5Mbit/s，可通过下列介质传送：

（1）在长度超过200m、电磁干扰严重的情况下（如机车动力车厢），使用光缆传输，MVB采用240μm的光缆代替标准的电信电缆，因为光缆抗撕裂折损性能和抗震性都较好。

（2）在一个列车中，如果连接2～3个车厢，并且长度不超过200m，则采用变压耦合、120Ω双绞线连接。这与IEC 61158中的规定非常相似，但由于使用120Ω的电阻，故可以获得更好的网络鲁棒性和更低的衰减特性。

（3）若在同一控制柜或底板上有昂贵的设备，且没有电器隔离，则用符合RS485标准的120Ω电缆连接该设备；若均已采取电气隔离处理，则通过该电缆可将固定车组的不同车厢中的设备连接起来。

由于传输速率和信令方式均相同，所有上述介质媒体可通过中继器直接相连。

MVB极大地减少了连接电缆的数量，并且相对于传统电缆，大大提高了数据传输的可靠性。

MVB总线有专用的主站来实现总线控制功能，而且具有对主站进行备份的功能，以增加系统的可靠性。MVB控制器在物理层实现了冗余功能，也就是说，一个设备在冗余的总线上传送数据，但是却仅仅在一根线路上进行接收，同时监听另外一条。

MVB还有许多其他特性，诸如能保证数据传输的高可靠性，这由曼彻斯特编码及校验来保证；当使用光纤传送时，其汉明距离为8等。