一．引言
我國高鐵技術已經(jīng)走在了國際前列，而列車控制系統(tǒng)技術仍存在局限性。面對龐大的北美市場，如何構建符合北美市場需求的先進控制系統(tǒng)，成為我國列車生產(chǎn)企業(yè)的重要課題。
1999年，對于列車通信網(wǎng)絡，國際上制定了兩個相應標準：IEC（國際電工委員會）制定的《列車通信網(wǎng)絡》和IEEE（美國與工程師協(xié)會）制定的《列車網(wǎng)絡通信協(xié)議》。后者的內(nèi)容范圍包含了前者，它規(guī)定了兩種類型的列車通信網(wǎng)絡：T型和L型。T型即TCN網(wǎng)絡（列車通信網(wǎng)絡），L型為《自由拓撲雙絞線信道規(guī)范》規(guī)定的LonWorks通信網(wǎng)絡。參照上述兩大國際標準，并結合國內(nèi)鐵路牽引的實際情況，2002年，我國制定了相應的標準《列車通信網(wǎng)絡》。本標準同樣規(guī)定了兩種類型的列車通信網(wǎng)絡：T型和L型。LonWorks網(wǎng)絡技術標準正式成為我國列車通信網(wǎng)絡標準之一。目前，國內(nèi)列車通信網(wǎng)絡的應用主要集中在L型網(wǎng)絡。在鐵路系統(tǒng)內(nèi)采用開放的IEEE標準將可以保證多廠家產(chǎn)品的互操作性，從而可以幫助促進供應鏈中每一環(huán)節(jié)的競爭力，加快技術發(fā)展。
二. LON網(wǎng)絡控制技術的特點
LonWorks是美國Echelon公司1991年推出的技術，它可以很好地解決在控制網(wǎng)絡的設計、構成、安裝和維護中出現(xiàn)的大量問題。LonWorks技術是北美市場被廣泛采用的列車控制系統(tǒng)技術，是中國高鐵進入北美市場無法回避的課題。
LonWorks網(wǎng)絡控制技術的特點：
（1） 開放性：LonTalk網(wǎng)絡協(xié)議是完全開放的國際標準通信協(xié)議，對任何設備廠商平等；
（2） 互操作性：LonWorks通信協(xié)議LonTalk符合ISO開放互連模型。任何制造商的產(chǎn)品都可以實現(xiàn)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(wǎng)絡中可以有多種通信媒介；
（4） 網(wǎng)絡結構：可以是主從式、對等式或客戶端/服務器模式；
（5） 網(wǎng)絡拓撲：有總線形、星形、環(huán)形以及自由形等，極大的方便了設計、施工、維護等；
（6） 通信速率：可達1.25Mb/s，此時有效通信距離為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(wǎng)絡通信采用面向對象的設計方法：LonWorks網(wǎng)絡通信技術稱之為“網(wǎng)絡變量”，它使網(wǎng)絡通信的設計簡化為參數(shù)設置，增加了通信的可靠性；
正是由于LonWorks技術完全滿足了未來發(fā)展對測控系統(tǒng)的要求，目前，LonWorks技術已被廣泛應用于世界各國工業(yè)、樓宇、交通、等自動化領域。
三．LonWorks技術的應用
1、列車通信網(wǎng)絡標準對L型網(wǎng)絡的規(guī)定
標準中規(guī)定“適用于連接一個基本運轉單元（單個車輛或車輛的固定組合）或一組基本運轉單元內(nèi)的電子裝置，傳送時間不太緊迫、時間不要求確定的由事件驅動的消息數(shù)據(jù)的傳送”，主要應用于列車監(jiān)控系統(tǒng)中。由于列車監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控對象組成的相對固定和列車編組的特殊性，標準同時規(guī)定了最為常用的網(wǎng)絡拓撲結構和網(wǎng)絡中的總線關系。
2、列車網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)簡介
列車網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)主要是實現(xiàn)對列車運行中所有車輛設備運行狀態(tài)的監(jiān)視，并根據(jù)需要對可可控設備進行遠端控制操作。這些車輛設備往往比較固定，一般包括空調(diào)控制器、輔助逆變器、煙火報警器、門控器、軸溫報警器、防滑器、列車供電控制器等，幾乎列車上所有必需的電子設備。系統(tǒng)對這些設備的監(jiān)視控制變量中，既有模擬量，也有數(shù)字量。因為列車的編掛數(shù)量往往超過18輛，整個系統(tǒng)的監(jiān)控對象數(shù)量比較多，網(wǎng)絡通信量也比較大。另外，由于列車編組情況可能會變動，網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)還必須根據(jù)設定器中設定的車號和編組對整個網(wǎng)絡進行動態(tài)配置，以適應不同的列車編組情況。系統(tǒng)設計中，除了通用節(jié)點的設計外，由于目前很多列車設備采用傳統(tǒng)微控制技術，還保持原有的RS-232/485串行通信方式，系統(tǒng)要與這些設備建立通信，就必須安裝協(xié)議轉換節(jié)點。因此，整個系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)都比較復雜。
3、LonWorks技術在列車控制系統(tǒng)領域應用現(xiàn)狀
國外，尤其是美國等西方國家，LonWorks現(xiàn)場總線技術已經(jīng)在鐵路領域得到廣泛應用。歐洲國家則主要采用TCN。
國內(nèi)目前列車監(jiān)控系統(tǒng)LonWorks現(xiàn)場總線技術的應用也在不斷增加。已經(jīng)投入使用的有用于內(nèi)燃動車組（曙光號、神州號）點對點通信，實現(xiàn)首尾機車的重聯(lián)控制。在新設計的動車組上，有的用于列車總線（多個節(jié)點），有的用于車輛總線（多個設備）。北京高包車則全部采用LON總線。
在目前已經(jīng)投入運行的系統(tǒng)中，基本上都采用了總線形網(wǎng)絡拓撲結構，每一節(jié)車廂作為一個獨立的監(jiān)控單元，每一監(jiān)控單元內(nèi)根據(jù)需求不同所需節(jié)點數(shù)量也不一樣。同一單元內(nèi)各節(jié)點通過車輛總線（LON總線）相連。通過在每一單元內(nèi)安裝一節(jié)點來完成本單元內(nèi)網(wǎng)絡節(jié)點的管理，同時也提供本單元同列車總線及單元的接口。在司機室或發(fā)電車內(nèi)有一監(jiān)控主機，通過LON網(wǎng)卡與列車總線相連，負責數(shù)據(jù)的顯示、存儲等工作。操作員可通過主機觸摸屏監(jiān)視列車運行狀況以及各設備狀態(tài)，并可對車輛設備進行遠方操作控制。
除了上述主從方式的的系統(tǒng)，也有的系統(tǒng)采用對等方式，不再設監(jiān)控主機，而是在每一監(jiān)控單元內(nèi)各有一監(jiān)控終端（配置可相對較低），通過監(jiān)控終端可對其它單元內(nèi)設備狀況進行監(jiān)視，并可對可控設備進行控制。目前在一些新型車或改造車上，這種方式已經(jīng)得到了應用。另外，國產(chǎn)地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中也開始采用LonWorks現(xiàn)場總線技術。目前，國內(nèi)投入運營的地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)，基本都是從日本或歐洲隨車進口，成本很高，如果采用我們自己的系統(tǒng)成本將會大大降低。
LonWorks現(xiàn)場總線技術是一項新技術，它突出的優(yōu)點使得LON總線也成為當前最為流行的現(xiàn)場總線之一。在鐵路行業(yè)，LonWorks現(xiàn)場總線技術被列為鐵路網(wǎng)絡通信標準后，其發(fā)展必將更迅速，應用也將越來越廣泛。這對于鐵路列車國產(chǎn)化水平的提高，列車成本的降低有極為重要的意義。
（海思LonWorks技術發(fā)展部供稿，僅用于交流學習）
