1.引言

         隨著科學技術的不斷發展和在各行業(ye) 領域的廣泛應用，越來越多的證據證明，某一行業(ye) 或更廣泛領域內(nei) 技術標準的統一越來越重要，並成為(wei) 製約或促進行業(ye) 技術發展的一個(ge) 極為(wei) 重要的因素。在鐵路係統中也存在同樣的問題，如果沒有統一的標準，各車輛係統製造商往往沿著自己的路子，開發出專(zhuan) 有的，不兼容接口的產(chan) 品，以限製買(mai) 方隻能使用他們(men) 的係統，不利於(yu) 產(chan) 品和技術的競爭(zheng) ，製約了相關(guan) 技術的發展。

       過去相當長的一段時間內(nei) ，鐵路係統列車網絡通信技術就處於(yu) 一種無標準的狀態，在很大程度上製約了列車網絡監控係統技術的發展。1999年，對於(yu) 列車通信網絡，國際上製定了兩(liang) 個(ge) 相應標準：IEC(國際電工委員會(hui) )製定的《列車通信網絡》和IEEE(美國電氣與(yu) 電子工程師協會(hui) )製定的《列車網絡通信協議》。後者的內(nei) 容範圍包含了前者，它規定了兩(liang) 種類型的列車通信網絡：T型和L型。T型即TCN網絡(列車通信網絡)，L型為(wei) 《自由拓撲雙絞線信道規範》規定的LonWorks通信網絡。參照上述兩(liang) 大國際標準，並結合國內(nei) 鐵路牽引的實際情況，2002年，我國鐵道部也製定了相應的《中華人民共和國鐵道行業(ye) 標準――列車通信網絡》。本標準同樣規定了兩(liang) 種類型的列車通信網絡：T型和L型。目前，國內(nei) 列車通信網絡的應用主要集中在L型網絡。在鐵路係統內(nei) 采用開放的IEEE標準將可以保證多廠家產(chan) 品的互操作性，從(cong) 而可以幫助促進供應鏈中每一環節的競爭(zheng) 力，加快技術發展。

2. 網絡控製技術的特點

LonWorks(Local Operating Networks)是美國Echelon公司1991年推出的現場總線技術，它可以很好地解決(jue) 在控製網絡的設計、構成、安裝和維護中出現的大量問題。

LonWorks網絡控製技術的特點：

(1) 開放性：網絡協議開放，對任何用戶平等;

(2) 互操作性：LonWorks通信協議LonTalk符合ISO(國際標準化組織)定義(yi) 的OSI開放互連模型。任何製造商的產(chan) 品都可以實現互操作;

(3) 通信媒介：幾乎囊括了目前所有可用通信媒介，包括雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、無線電波、紅外線等，而且在同一網絡中可以有多種通信媒介;

(4) 網絡結構：可以是主從(cong) 式、對等式或客戶/服務器模式;

(5) 網絡拓撲：有星形、總線形、環形以及自由形;

(6) 通信速率：可達1.25Mb/s，此時有效通信距離為(wei) 130m。采用雙絞線情況下，在78Kb/s速率下直線通信距離長達2700m;

(7) LonWorks網絡通信采用麵向對象的設計方法：LonWorks網絡通信技術稱之為(wei) “網絡變量”，它使網絡通信的設計簡化為(wei) 參數設置，增加了通信的可靠性;

正是由於(yu) LonWorks技術完全滿足了未來發展對測控係統的要求，目前，它的使用已經遍及世界56個(ge) 國家和地區的工業(ye) 、樓宇、交通、能源等自動化領域。

3.LonWorks技術的應用

3.1鐵道部列車通信網絡標準對L型網絡的規定

標準中規定“適用於(yu) 連接一個(ge) 基本運轉單元(單個(ge) 車輛或車輛的固定組合)或一組基本運轉單元內(nei) 的電子裝置，傳(chuan) 送時間不太緊迫、時間不要求確定的由事件驅動的消息數據的傳(chuan) 送”，主要應用於(yu) 列車監控係統中。由於(yu) 列車監控係統監控對象組成的相對固定和列車編組的特殊性，標準同時規定了最為(wei) 常用的網絡拓撲結構和網絡中的總線關(guan) 係，如圖1所示。

網絡結構及總線關(guan) 係

3.2列車網絡監控係統概述

在目前眾(zhong) 多的應用中，列車網絡監控係統主要是實現對列車運行中所有車輛設備運行狀態的監視，並根據需要對可可控設備進行遠端控製操作。這些車輛設備往往比較固定，一般包括空調控製器、輔助電源逆變器、煙火報警器、門控器、軸溫報警器、防滑器、列車供電控製器等，幾乎列車上所有必需的電子設備。係統對這些設備的監視控製變量中，既有模擬量，也有數字量。因為(wei) 列車的編掛數量往往超過18輛，整個(ge) 係統的監控對象數量比較多，網絡通信量也比較大。另外，由於(yu) 列車編組情況可能會(hui) 變動，網絡監控係統還必須根據設定器中設定的車號和編組對整個(ge) 網絡進行動態配置，以適應不同的列車編組情況。係統設計中，除了通用節點的設計外，由於(yu) 目前很多列車設備采用傳(chuan) 統微控製技術，還保持原有的RS-232/485串行通信方式，係統要與(yu) 這些設備建立通信，就必須安裝協議轉換節點。因此，整個(ge) 係統的設計和實現都比較複雜。

3.3應用現狀

國外，尤其是美國等西方國家，LonWorks現場總線技術已經在鐵路領域得到廣泛應用。歐洲國家則主要采用TCN。

國內(nei) 目前列車監控係統LonWorks現場總線技術的應用也在不斷增加。已經投入使用的有用於(yu) 內(nei) 燃動車組(曙光號、神州號)點對點通信，實現首尾機車的重聯控製。在新設計的動車組上，有的用於(yu) 列車總線(多個(ge) 節點)，有的用於(yu) 車輛總線(多個(ge) 設備)。北京高包車則全部采用LON總線。

在目前已經投入運行的係統中，基本上都采用了總線形網絡拓撲結構，每一節車廂作為(wei) 一個(ge) 獨立的監控單元，每一監控單元內(nei) 根據需求不同所需節點數量也不一樣。同一單元內(nei) 各節點通過車輛總線(LON總線)相連。通過在每一單元內(nei) 安裝一代理節點來完成本單元內(nei) 網絡節點的管理，同時也提供本單元同列車總線及其它單元的接口。在司機室或發電車內(nei) 有一監控主機，通過LON網卡與(yu) 列車總線相連，負責數據的顯示、存儲(chu) 等工作。操作員可通過主機觸摸屏監視列車運行狀況以及各設備狀態，並可對車輛設備進行遠方操作控製。整個(ge) 網絡結構如圖2 所示。除了上述主從(cong) 方式的的係統，也有的係統采用對等方式，不再設監控主機，而是在每一監控單元內(nei) 各有一監控終端(配置可相對較低)，通過監控終端可對其它單元內(nei) 設備狀況進行監視，並可對可控設備進行控製。目前在一些新型車或改造車上，這種方式已經得到了應用。另外，國產(chan) 地鐵列車監控係統中也開始采用LonWorks現場總線技術。目前，國內(nei) 投入運營的地鐵列車監控係統，基本都是從(cong) 日本或歐洲隨車進口，成本很高，如果采用我們(men) 自己的係統成本將會(hui) 大大降低。

監控係統結構示意圖#p#分頁標題#e#

4.結束語

LonWorks現場總線技術是一項新技術，它突出的優(you) 點使得LON總線也成為(wei) 當前最為(wei) 流行的現場總線之一。雖然國內(nei) 引入改項技術比較晚，但也得到了越來越多的應用和發展。在鐵路行業(ye) ，LonWorks現場總線技術被列為(wei) 鐵路網絡通信標準後，其發展必將更迅速，應用也將越來越廣泛。這對於(yu) 鐵路列車國產(chan) 化水平的提高，列車成本的降低有極為(wei) 重要的意義(yi) 。同時，對於(yu) LonWorks現場總線技術在其它行業(ye) 的應用也將是一個(ge) 促進。