Westermo 車載以太網(wǎng)系統(tǒng) 成功方案

最近BOMBARDIER（龐巴迪公司）在向德國和荷蘭交付的區(qū)域性列車上配備了車載以太網(wǎng)系統(tǒng)。這是世界上首例將以太網(wǎng)協(xié)議用于列車控制數(shù)據(jù)管理。到目前為止，本協(xié)議也僅僅用于娛樂系統(tǒng)且為數(shù)不多。與傳統(tǒng)的TCN（列車通信網(wǎng)絡(luò)）相比，以太網(wǎng)設(shè)備將降低成本并提高功能性。在本次創(chuàng)新中，Bombardier選用了Westermo的REDFOX鐵路交換機(jī)，并已經(jīng)在首次項(xiàng)目中裝配了400臺設(shè)備。到目前為止，以太網(wǎng)協(xié)議在列車上的使用還僅為CCTV（閉路電視），用于提供信息及娛樂功能。在列車的各種不同系統(tǒng)中，大多數(shù)都采用傳統(tǒng)的單獨(dú)互聯(lián)或網(wǎng)絡(luò)，列車操作中則采用的是TCN 的鐵路專用網(wǎng)絡(luò)。Bombardier交通團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)了一種新型的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，由以太網(wǎng)管理列車上的所有車載設(shè)備。在最初的項(xiàng)目中，新開發(fā)的以太網(wǎng)環(huán)路和原有的TCN系統(tǒng)將同時(shí)存在，然而，在未來兩至三年內(nèi)以太網(wǎng)將完全取代TCN。Bombardier交通系統(tǒng)將首次把所有車載智能設(shè)備集成到一個(gè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。完全依賴以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)——即不含任何TCN 系統(tǒng)的列車首項(xiàng)項(xiàng)目目前已進(jìn)入設(shè)計(jì)階段。

對于最近在德國和荷蘭交付的區(qū)域性列車，以太網(wǎng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可確定列車的組織，如列車由何種車廂組成，車廂的連接次序如何及它們以何種方向運(yùn)行（由此打開正確的車門組等）。而TCN則僅用于列車范圍內(nèi)的通信。瑞士Bombardier交通公司TCMS 產(chǎn)品經(jīng)理Klas ENGLUND先生聲稱“在其中一個(gè)項(xiàng)目里，TCN僅用于本地連接功能，而列車范圍內(nèi)的通信任務(wù)將由ETB 完成（以太網(wǎng)主鏈路）。我們將在今年夏天后開始該項(xiàng)目的試運(yùn)行。這將是邁向完全以太網(wǎng)列車的下一步。該網(wǎng)絡(luò)攜帶了用于列車控制、安全及乘客信息所需的各種數(shù)據(jù)類型，如監(jiān)視攝像機(jī)采集的數(shù)據(jù)、乘客廣播信息及控制列車及車廂（車門、驅(qū)動、照明…）工作的各種數(shù)據(jù)。除信號發(fā)送和因特網(wǎng)接入外，所有功能將通過以太網(wǎng)協(xié)議管理。”

Westermo提供了多種基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)部件：網(wǎng)管型環(huán)路交換機(jī)、網(wǎng)管型列車交換機(jī)、列車中繼器及非網(wǎng)管型交換機(jī)。以上產(chǎn)品均屬于最新推出的RedFox產(chǎn)品系列。每節(jié)車廂平均安裝有2 到4 臺交換機(jī)——每個(gè)列車包含2到8個(gè)車廂，Westermo現(xiàn)已交付了了400臺交換機(jī)。每臺設(shè)備中的交換機(jī)同時(shí)還具有中繼器功能。由于以太網(wǎng)只能在100m的網(wǎng)范圍內(nèi)有效工作，所以中繼器僅用于車組過長的列車。降低成本和提高功能是將鐵路網(wǎng)絡(luò)更改為以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)主要原因。增強(qiáng)型以太網(wǎng)技術(shù)及產(chǎn)品現(xiàn)已十分常見，甚至其更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬也不足為奇。然而，鐵路專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和設(shè)備均十分特殊，并由此成本高昂。此外，這些設(shè)備還要應(yīng)對更高帶寬的需求并對已提高的診斷功能進(jìn)行響應(yīng)，同時(shí)還要滿足聲頻／視頻安全功能和CCTV（閉路電視）的處理需求。“就這些可能成為列車新標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品而言，我們有多家候選的合作公司。我們選擇Westermo公司的主要原因首先是他們的RedFox產(chǎn)品系列的設(shè)計(jì)概念非常引人注目且具有發(fā)展前景，可用作我們部署新增功能的一個(gè)平臺。另外，這些產(chǎn)品能夠根據(jù)我們的需求進(jìn)行調(diào)整并且將我們的專用軟件解決方案集成到這些產(chǎn)品中。Westermo公司還就雙方的合作方式表現(xiàn)出了非常開放的心態(tài)，同時(shí)，在針對鐵路需求進(jìn)行定制化開發(fā)方面，該公司也表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的參與愿望。”Englund先生補(bǔ)充說。

Westermo開發(fā)了一種帶有M12連接件的新型前端設(shè)備，并對設(shè)備進(jìn)行了調(diào)整以滿足EMC（電磁兼容性）相關(guān)鐵路專用標(biāo)準(zhǔn)及其它環(huán)境要求。就Bombardier方面，工程師已開發(fā)了一種專用的軟件并已經(jīng)整合于交換機(jī)中。RedFox Rail是通過EN50155認(rèn)證用于鐵路應(yīng)用的交換機(jī)及路由器產(chǎn)品系列。RedFox Rail支持8或12個(gè)10/100Base-TX的M12交換機(jī)端口，并且最高可支持4個(gè)10/100Base-TX的M12路由器端口。所有端口均支持速度及雙方連接自動協(xié)調(diào)、自動交叉和自動極性功能。路由器端口還支持旁路功能，當(dāng)交換機(jī)斷電或發(fā)生故障時(shí)將提供旁路通信。基于IP 配置工具，Windows可利用SSH或SNMP(v1和v2c)輕松實(shí)現(xiàn)管理功能。通過采用經(jīng)過驗(yàn)證的FRNT v0協(xié)議（由Westermo開發(fā)，用于實(shí)現(xiàn)環(huán)路拓?fù)涞目焖僦匦屡渲茫琑edFox Rail支持第2 層網(wǎng)絡(luò)冗余功能。而對于復(fù)雜拓?fù)洌€可選擇使用RSTP/STP協(xié)議。系統(tǒng)的第二層和第三層優(yōu)先級均支持四個(gè)優(yōu)先級隊(duì)列，由此提供了卓越的實(shí)時(shí)性能。交換機(jī)還支持IGMP監(jiān)聽功能，以有效地利用帶寬及DCHP客戶端和中繼代理。RedFox Rail路由器則支持多種路由器協(xié)議。ENGLUND先生總結(jié)說，“將來Westermo產(chǎn)品將應(yīng)用于從有軌電車到火車機(jī)車的各種軌道車輛上”。