Westermo 车载以太网系统 成功方案

最近BOMBARDIER（庞巴迪公司）在向德国和荷兰交付的区域性列车上配备了车载以太网系统。这是世界上首例将以太网协议用于列车控制数据管理。到目前为止，本协议也仅仅用于娱乐系统且为数不多。与传统的TCN（列车通信网络）相比，以太网设备将降低成本并提高功能性。在本次创新中，Bombardier选用了Westermo的REDFOX铁路交换机，并已经在首次项目中装配了400台设备。到目前为止，以太网协议在列车上的使用还仅为CCTV（闭路电视），用于提供信息及娱乐功能。在列车的各种不同系统中，大多数都采用传统的单独互联或网络，列车操作中则采用的是TCN 的铁路专用网络。Bombardier交通团队已经开发了一种新型的系统，在该系统中，由以太网管理列车上的所有车载设备。在最初的项目中，新开发的以太网环路和原有的TCN系统将同时存在，然而，在未来两至三年内以太网将完全取代TCN。Bombardier交通系统将首次把所有车载智能设备集成到一个以太网网络系统中。完全依赖以太网网络——即不含任何TCN 系统的列车首项项目目前已进入设计阶段。

对于最近在德国和荷兰交付的区域性列车，以太网网网络可确定列车的组织，如列车由何种车厢组成，车厢的连接次序如何及它们以何种方向运行（由此打开正确的车门组等）。而TCN则仅用于列车范围内的通信。瑞士Bombardier交通公司TCMS 产品经理Klas ENGLUND先生声称“在其中一个项目里，TCN仅用于本地连接功能，而列车范围内的通信任务将由ETB 完成（以太网主链路）。我们将在今年夏天后开始该项目的试运行。这将是迈向完全以太网列车的下一步。该网络携带了用于列车控制、安全及乘客信息所需的各种数据类型，如监视摄像机采集的数据、乘客广播信息及控制列车及车厢（车门、驱动、照明…）工作的各种数据。除信号发送和因特网接入外，所有功能将通过以太网协议管理。”

Westermo提供了多种基础网络部件：网管型环路交换机、网管型列车交换机、列车中继器及非网管型交换机。以上产品均属于最新推出的RedFox产品系列。每节车厢平均安装有2 到4 台交换机——每个列车包含2到8个车厢，Westermo现已交付了了400台交换机。每台设备中的交换机同时还具有中继器功能。由于以太网只能在100m的网范围内有效工作，所以中继器仅用于车组过长的列车。降低成本和提高功能是将铁路网络更改为以太网网络的两个主要原因。增强型以太网技术及产品现已十分常见，甚至其更高的数据传输速率和带宽也不足为奇。然而，铁路专用网络技术和设备均十分特殊，并由此成本高昂。此外，这些设备还要应对更高带宽的需求并对已提高的诊断功能进行响应，同时还要满足声频／视频安全功能和CCTV（闭路电视）的处理需求。“就这些可能成为列车新标准的产品而言，我们有多家候选的合作公司。我们选择Westermo公司的主要原因首先是他们的RedFox产品系列的设计概念非常引人注目且具有发展前景，可用作我们部署新增功能的一个平台。另外，这些产品能够根据我们的需求进行调整并且将我们的专用软件解决方案集成到这些产品中。Westermo公司还就双方的合作方式表现出了非常开放的心态，同时，在针对铁路需求进行定制化开发方面，该公司也表现出了强烈的参与愿望。”Englund先生补充说。

Westermo开发了一种带有M12连接件的新型前端设备，并对设备进行了调整以满足EMC（电磁兼容性）相关铁路专用标准及其它环境要求。就Bombardier方面，工程师已开发了一种专用的软件并已经整合于交换机中。RedFox Rail是通过EN50155认证用于铁路应用的交换机及路由器产品系列。RedFox Rail支持8或12个10/100Base-TX的M12交换机端口，并且最高可支持4个10/100Base-TX的M12路由器端口。所有端口均支持速度及双方连接自动协调、自动交叉和自动极性功能。路由器端口还支持旁路功能，当交换机断电或发生故障时将提供旁路通信。基于IP 配置工具，Windows可利用SSH或SNMP(v1和v2c)轻松实现管理功能。通过采用经过验证的FRNT v0协议（由Westermo开发，用于实现环路拓扑的快速重新配置），RedFox Rail支持第2 层网络冗余功能。而对于复杂拓扑，还可选择使用RSTP/STP协议。系统的第二层和第三层优先级均支持四个优先级队列，由此提供了卓越的实时性能。交换机还支持IGMP监听功能，以有效地利用带宽及DCHP客户端和中继代理。RedFox Rail路由器则支持多种路由器协议。ENGLUND先生总结说，“将来Westermo产品将应用于从有轨电车到火车机车的各种轨道车辆上”。