摘 要 列車網絡控制系統是動車的重要組成部分，而以太網技術在整個工業的控制領域應用十分廣泛，傳統的列車通信網絡技術因為傳輸的效率低，傳輸內容多，組網的拓撲結構單一，無法滿足現代列車的發展要求。本文針對工業以太網下的列車控制網絡進行技術分析，對列車網絡控制進行深入的研究。

　　關鍵詞 工業工程師論文,以太網;列車控制;網絡優化

　　列車網絡控制系統作為列車組的核心組成，主要負責動車組的牽引、控制、車門以及空調系統的控制、監測工作。而隨著列車網絡的不斷拓展，視頻監控和車廂多媒體在列車中應用越來越多，診斷的數據也不斷這家，使得列車網絡信息數據龐大，傳統的列車網絡已經無法支持如此大數據的傳輸要求。

　　1 工業以太網技術的相關標準

　　以太網是局域網中應用最多的通信協議標準，遵循IEEE802.3技術標準，利用光纖或網線進行數據的傳輸。以太網屬于開放式的網絡，可以將不同類型的產品進行連接，以太網控制器在價格上也占據了一定的優勢，被廣泛應用到各個領域中。現場總線存在的標準太多，不同的網絡通信難以互相兼容，以太網技術能夠將這些都進行融合，以太網技術協議開放、兼容性強、穩定，逐漸成為工業控制網絡發展的主流。以太網列車的通信網絡標準得到了國際電工委員會的大力支持，全面推動以太網技術在列車網絡控制領域的應用，主要包括車輛總線以太網的IEC 61375-3-4以及列車總線以太網的IEC 61375-2-5[1]。

　　2 以太網技術與多功能車輛總線技術分析

　　列車網絡控制系統的研究離不開基礎技術的支持，主要的技術主要有以太網技術和多功能車輛總線技術(MVB)，這兩種技術都有各自的優點與缺點，在列車網絡控制系統中都有應用。從優勢進行分析，以太網技術在實際的應用中，成本低、兼容性強、可靠性高等優點被廣泛應用，其中以太網的可靠性比較突出，技術的開放性也非常好，能夠與其他產品相互兼容，不會產生較大的沖突;MVB技術在實際的應用中，屬于專一技術，是列車通信網絡中TCN的核心組成，在技術成分上的種類比較多，可以滿足不同列車網絡系統的硬件需求，MVB的可操作性還是能夠得到肯定的。從劣勢進行分析，以太網技術雖然得到了廣泛的應用，但是在細節方面需要著重探討，完善技術體系。而MVB技術，具有一定的傳統性，需要在技術上進行不斷拓展，在技術上進行優化，不然無法滿足列車網絡系統的技術要求，會逐漸被淘汰[2]。

　　3 工業以太網下的列車網絡控制技術分析

　　3.1 網絡傳輸速率的優化

　　經過大量的實踐經驗得出，以太網的共享方式，負載能力在35%以下，與高速以太網發生沖突的可能性非常小，當負載能力在10%以下，與以太網的沖突概率為0。降低網絡傳輸速率能夠減輕網絡負載的能力，提高網絡傳輸的可靠性與穩定性，采用交換式的以太網技術進行各端口之間的數據傳遞，將共享式的網絡方式轉換為占有式的網絡方式，使工業以太網的信息在穩定性方面有了很大的進步;以太網的不確定性解決辦法是修改以太網的MAC層的協議，在MAC層增加具有可實施性的控制層，用以完善網絡。

　　3.2 工業以太網在列車網絡控制系統中的應用

　　將工業以太網技術與現有的列車網絡控制系統進行相互的結合，但是要保持現有列車網絡系統的結構和功能不能發生變化，如果有數據量比較大、傳輸速率高的任務需要應用工業以太網設備進行實現相應的功能，以太網與列車網絡系統接口的方式是網關。將工業以太網作為主要的技術方向，構成列車網絡控制系統，以全雙共交換式的通信方式作為信息傳輸的平臺，并在列車的每個車廂分別設置一個交換機，將以太網列車網絡劃分為多個區域，便于以太網節點獲得更高的傳輸速率[3]。

　　4 以太網列車控制網絡技術優化

　　4.1 列車網絡控制系統部件功能

　　列車的網絡控制系統部件主要包括交換機、控制單元以及網關，要符合IEC61375的相關標準，滿足標準的條件，設備之間通過實時性的標準進行信息的傳輸。其中以太網交換機主要功能是負責以太網數據交換;控制單元主要包括人機接口單元與車輛控制單元，人機接口單元主要是對總線上的子系統狀態進行控制，對故障診斷進行檢測與存儲;而車輛控制單元主要是對列車進行控制與檢測;網關實際上就是一個網絡防火墻，能夠過濾IP/MAC協議，防止惡意軟件的攻擊。以太網交換機具有旁路功能，當交換機出現斷電或其他故障時，采用旁路功能對以太網的總線進行控制，保證以太網總線的連接性，不影響正常的工作。鏈路聚合功能是當線路出現故障時，會與另一條線路進行自由切換，不影響線路節點之間的相互通信，保證了線路的實時性。

　　4.2 系統安全分析

　　通過以太網下的列車網絡控制系統，根據網絡控制系統的功能需求，對列車網絡控制系統的安全進行保護，采用網關抵御的方式實現網絡保護，按照不同設備、不同接口進行驗證授權，對安全保護增加級別，同時采用過濾機制實現設備的安全保護，運用多種技術手段，制定嚴格的安全管理方案。而網關具有網絡防火墻的功能，采用黑名單和分層過濾的方式，只允許通過滿足安全協議的報文，防止APP風暴、UDP flood等的攻擊，制定嚴格的過濾機制和安全方案，保證網絡的安全，確保列車控制網絡系統的安全性。

　　5 結束語

　　本文主要是基于以太網視域下的列車網絡控制系統進行深入的研究，列車網絡控制系統在引入了以太網技術后，在性能、架構方面都有了進一步的完善，與以往的研究模式大不相同，新的列車網絡控制系統在實際的應用中取得了較好的工作效果，使列車的運行速度更快，有利于交通運輸的發展。

　　參考文獻

　　[1] 嚴翔.基于工業以太網的列車控制網絡性能分析及優化[J].機車電傳動，2018，(3)：41-44.

　　[2] 蘇曉波.基于工業以太網的動車組列車網絡控制系統研究[J].科技展望，2017，27(12)：139.

　　[3] 張新有，魏俊超.ARCNET列車控制網絡令牌傳遞算法的改進[J].計算機科學，2016，43(8)：45-49.