项目简介：

现代列车正朝着高速化、自动化和舒适化的方向发展。与传统的列车相比，越来越多的信息（诸如状态、控制、故障诊断、旅客服务等信息）由此而产生，并且迫切需要在机车车辆各计算机之间互相传输与交换。如何将这些大量的信息安全、快速、可靠准确的在整个列车上传输，已成为列车研制中面临的一个关键性课题。为满足上述要求，列车通信网络TCN应运而生。列车通信网络的建设是保证列车控制有效性、安全性及旅客舒适性必需的，近年来随着国内交流传动高速列车、电动车组、城市轨道交通车辆研究工作的开展，列车控制技术已从单台机车控制逐步向整车网络控制方向发展，列车网络控制技术已成为高速列车、动车组的必备技术之一。

为此，IEC制定的列车通信网络国际标准TCN（Train Communication Network）将成为一个标准的数据通信平台。按照TCN标准，列车通讯网分为两级，第一级绞线式列车总线WTB（Wired Train Bus）实现车辆间的数据通讯，第二级多功能车辆总线MVB(Multifunction Vehicle Bus)主要实现一个车辆内各个功能控制单元之间的数据通讯。

在TCN底层接口技术国产化需求和国内的研发能力基础上，该课题重点进行TCN底层关键技术的消化吸收，形成专用TCN总线访问IP核，为TCN总线访问核心芯片国产化打下坚实基础。

产品主要功能：

两种总线底层协议及它们的互连实现方法展开研究，完成用于网络连接的总线访问专用IP核，并在此基础上研究适用于列车通信网络的专用SOC芯片、网卡，掌握列车通信网络设计核心技术。

1）以TCN为主的网络技术的综合研究。包括WTB、MVB、ARCNET、WORDFIP、CAN、ETHERNET物理层的特点，LLC（逻辑链路控制）和MAC(介质访问控制)协议等。

2）TCN底层协议及关键技术研究。其中包括：

①网络体系结构及兼容性研究。结合多种网络结构的特点满足现代列车网络的高实时性和大数据量的数据交换要求；

②实时协议（RTP：Real Time Protocol），重点解决在异构的网络上实时协议如何表达和传递的问题；

③实时协议在异构网络上的运行方案。

3）总线访问IP核的研究。总线访问IP核是实现总线访问处理器（BAP：Bus Access Processor）的核心内容。总线访问IP核分为物理层、数据链路层和与应用层的接口三大部分。

最终达到从根本上解决城市轨道车辆通信网络在芯片和网卡级完全依赖进口的局面。

产品主要技术特点：

基于IEC61375所描述的列车通信网络底层协议，用硬件描述语言表述，借鉴工业以太网、TCP/IP协议及目前流行的几种现场总线，构成城市轨道车辆通信网络总线访问IP核，将此IP核写入FPGA（现场可编程阵列）进行验证，进一步形成专用芯片，结合物理层的总线收发器构成网卡，完成总线访问。

技术指标：

1) 适用于车载网络环境的网络体系结构。该结构要能够满足车载网络的高实时性和大数据量同时传输的要求，并且最大限度地降低布线难度和工作量。

2) 实时协议的异构网络共存方案。该解决方案保证遵守实时协议的设备能够在异构的网络环境下自由的通信，同时要求不影响现存网络设备的正常工作。

3) 总线访问处理器实现用IP软核，SOC原型设计。IP核的设计需要满足OCP（Open Core Protocol）等相关标准，不依赖于特定系统结构。

应用范围:

列车通信网络技术是控制、计算机、通信技术等学科的交叉与集成。随着计算机技术和微电子技术，特别是计算机网络通信技术的发展，以现场总线为基础的列车通信网络将发生重大变革。

运用于地铁及轻轨车辆的车载通信网络技术将会在确保行车安全，大幅度提高车辆运用可靠性，降低维修维护成本，提高轨道车辆信息化水平，便捷、舒适地为旅客服务等方面起到非常重要的作用，从而获得巨大的社会效益和经济效益。

MVB适用于铁路机车，地铁，轻轨等，在国内已先后用于“先锋”、“澳星”、“熊猫”、“蓝箭”、“中原之星”、“中华之星”等动车组。

联系方式：北京交通大学长三角研究院  科技发展部 0511-85580926、0511-85580921