列車網絡設備研究
針對現有產品和研究存在的問題,尤其是在通用性方面的不足,我們采用模塊化的設計思想,設計并研制了一種基于VME的通用列車網絡控制設備,支持標準MVB通信,功能子卡包括電源板、CPU主板、MVB通信板、DI/DO板及AI/AO板,背板采用VME總線進行通信,傳統基于VME總線通信的網絡設備多采用6U結構,本產品在3U標準大小的通信板上采用SOPC技術自主研發并實現了MVB網絡通信以及VME總線通信,通過功能板卡的不同配置,既可以組合為VCU,也可以組合為RIOM,解決列車網絡設備通用性的問題,滿足該類技術產品國產化的迫切需要。該設備由DC 110 V供電,通信接口包括以太網、USB、MVB及RS485,可用于采集數字信號和模擬信號,同時能夠輸出數字信號及模擬信號。 下表為我們設計的設備與EKE公司TCU產品及大連理工的中央控制設備的性能比較。在操作系統的選擇上,我們采用了主流的實時操作系統VxWorks,在實時性上有強力保障;在硬件架構、通信接口和可擴展性方面,我們的產品與EKE產品都有較大優勢,由于背板采用標準的VME總線協議,可實現部分的板級互換;另外,不同于其他兩種設備的MVB協議控制器采用的是商用MVBC芯片,我們采用SOPC技術在FPGA上利用自主研發的MVBC軟核實現MVB協議控制,除了各項指標符合IEC61375協議標準外,在物理層的通信介質支持上更加豐富。設備嚴格按照工業防護要求設計,防護等級為IP20,運行溫度0~+70℃,存放溫度0℃-85℃。兩種設備性能比較對比項EKE大連理工本產品操作系統Linux/UNIXNucleus PLUSVxWorks硬件架構模塊化設計采用VME總線一體化設計,無背板總線模塊化設計采用VME總線MVB協議控制器MVBCMVBCMVB軟核支持介質ESD+EMDESD+EMDESD/ESD+EMD/OGF支持數據PD/MD/SDPD/MD/SDPD/MD/SD通信接口USB2.0/RS232RS485/以太網RS232以太網USB2.0/RS232RS485/以太網可擴展性YesNoYes應用范圍: 軌道交通列車網絡控制系統。
北京交通大學
2021-04-13