高速列车通信网络控制技术的特点与对比分析
交通列车网络控制技术思想报告

交通列车网络控制技术思想报告以下是交通列车网络控制技术的相关思想报告:交通列车网络控制技术是一套综合的通信系统,具有设备连接、信息共享、监测诊断等功能。
经过长期的发展,技术已经成熟,并成为了关键的技术之一。
在干线铁路与城市轨道交通中广泛应用,与其他的通信方式相比,也能够更好地满足通信要求。
1、交通列车网络控制技术的发展在20世纪代初,微处理器技术开始迅速的发展并普及,计算机开始应用于轨道交通。
在最初的应用阶段,微处理器面对的是单个设备。
随着控制设备数量增加。
原有技术已经不能满足发展的需要,从而出现了通信总线网络。
而到了代,为了满足动车与机车组重联控制的需要,交通列车总线产生。
大型的铁路公司以牵引系统作为基础,通信系统为钮带,推出了覆盖制动、辅助、牵引、诊断、显示等方面的通信控制系统。
与此同时车载微机也在发展,集内部测控与信息处理于一体的通信网诞生。
在国际电工委成立了工作组,希望制定一套通信标准,标准是开放的,目的是各种机道车辆能够相互挂联,且电子可编程设备可互换。
在第二年的6月,TNC标准草案就成为了国际标准。
该草案总共包括7个方面内容。
我国交通列车网络控制技术标准制定工作始于代。
在铁道部门开展研发工作的同时,相关单位也在进行自我研发。
涉及到的领域有现场总线、局域网、通信介质、TCN,通信协议等。
经过长期研发工作,拥有自主产权知识的网络控制技术应用范围不断扩大,在积累并总结经验的基础上,进一步发展,已经达到了世界先进水平。
2、交通列车控制网络技术介绍1、WorldFIPWorldFIP的三层结构分别是物理层,数据链层,应用层。
物理层的目在于信息传输,介质是光纤。
数据链层的作用是数据访问,并对其进行本文由收集整理实时控制。
应用层则主要是访问功能。
WorldFIP在科学与同步性方面比较突出,在网络掌控方面,用户与仲裁器则组成了一个完整的体系。
WorldFIP的传输功能实现主要是依靠编码,对于介质与仲裁器的冗繁容忍性较好。
GSM-R技术特点

GSM-R技术简介GSM-R技术简介GSM-R是基于GSM Phase 2+,典型的基于GSM-R的铁路通信网与普通GSM网并无大的区别,在其网络的网元、标准接口和连接的扩展上也无大的区别。
在公网中正引入一系列新技术,如优化利用频率以提高网络容量、在高话务量区域(如车站)使用微蜂窝,以及多层覆盖根据速度进行越区切换等,这些技术略加改动即可用于铁路。
区别主要在于由铁路网特殊需求引起的网络结构和规划上的区别。
对于GSM-R,来自铁路网的特殊要求主要有:·高达200~500Km/h的无缝通信·有限频点数(例如20个)的有效利用·载干比(C/I)至少12dB·在一个制定区域内,95%的时段以及95%的覆盖率,信号强度大于-90dBm·即使在GSM-R网之间切换,成功率也必须高于99.5%·根据所使用的业务,传输通道和网络设备必须有很高的可用性·隧道内的覆盖·在车站和编组站场内覆盖要好。
· 95%的通话建立时间要求较高,其余5%不高于标准的1.5倍,中国铁路发展GSM-R的唯一目的是要为铁路运输现代化服务,使铁路达到安全、高效、舒适,同时还能为旅客提供大量信息服务。
GSM-R技术在国外铁路的应用已取得了成功经验查看完整版本: GSM-R技术简介zjol 2004-12-17 09:07青藏铁路采用GSM-R通信系统在青藏铁路通信工程格尔木至不冻泉186公里的GSM-R(gsm for railway)试验段上,已经建起了29座高45米的无线通信铁塔,相关设备安装已完成。
目前,GSM-R通信试验已取得初步成功。
负责青藏铁路GSM-R通信系统建设的中铁四局集团电气化公司经理汤航辉说,全长1110公里的青藏铁路,其中有960公里的线路在海拔4000米以上,铁路线最高海拔为5072米,550公里线路位于高原多年冻土区。
青藏铁路建设总指挥部指挥长黄弟福说:“特殊的地理环境和气候特征对铁路通信网络的规划、部署、运营及维修提出了极高要求。
列车网络控制系统研究

列车网络控制系统研究摘要:我国铁路具有高度集中的特点,运营场景十分复杂,各工作环节需紧密联系、协同配合。
为防止在极端情况下(如恶劣气候、人为因素等),如果列车控制、调度指挥同时出现错误,列车存在发生追尾事故的可能,我国铁路研究使用GSMR/GPRS网络承载车地数据通信,采用“差分卫星定位+车轮速度传感器”实现列车的精确定位,通过在地面设置预警服务器和在列车上设置预警单元的方式,构建高速铁路列车接近预警系统。
关键词:列车;网络控制系统;研究;引言部分城市由于建设主体、建设时机等问题,存在多个品牌的云平台,甚至部分项目建设网域的范围和时序有所不同。
但总体上遵循中国城市轨道交通协会标准城轨云,用统一的基础架构进行服务,实现了建设和运维成本的降低。
对北京、广州、武汉、南京、苏州数据平台方案的研究发现,目前大部分城市已不采用传统数据仓库来构建数据平台的技术路线,而采用MPP+Hadoop混合的方式进行数据平台的建设,个别城市甚至采用了数据湖技术,但轨道交通领域基于云原生架构的数据平台,以及其与云平台的融合尚处于起步阶段。
一、城轨云平台网络安全总体需求城市轨道交通业务上云部署后,城轨云平台迫切需要解决安全问题。
1)安全域机制被打破。
在云计算环境中,计算和存储资源高度整合,基础网络架构统一化,传统的控制部署边界消失,安全域的机制被打破。
2)东西向安全防护缺失。
在同一宿主机中,不同业务系统间的通信(东西流向)用传统(南北流向)的物理安全设备无法检测,存在业务间的数据泄漏风险。
3)满足云租户合规及安全需求。
平台需要统筹考虑自身的网络安全建设,以及承载其上的应用系统安全防护工作,满足自身和租户的等保合规及安全需求。
二、列车网络控制系统安全建设标准列车网络控制系统是列车上最关键的信息通信系统,系统是否正常直接影响列车的运行安全,同时当前列车网络控制系统正在向以太网控制方案过渡,其在信息安全领域的防护设计当前还处于初步探索阶段,此阶段需要充分考虑车辆系统业务特点,并结合国内GB/T22239《信息安全技术网络安全等级保护要求》制定相关安全防护方案,推荐系列化标准地铁列车网络控制系统安全保护根据等级保护2.0标准要求进行设计。
动车组网络系统及故障分析

动车组网络系统及故障分析摘要:高速列车为保证旅客乘车的安全与舒适,需对车辆的各种设备进行可靠地控制、监测和诊断而列车网络系统是一种面向控制、连接车载设备的数据通信系统,是分布式列车控制系统的核心,其集列车控制系统、故障检测与诊断系统以及旅客信息服务系统于一体,通过网络实现列车各个系统之间的信息交换,最终达到对车载设备的集散式监视、控制和管理目的。
本文着重介绍了列车网络系统的结构组成、工作原理以及典型故障的分析和处理方法。
关键词:动车组列车总线(WTB) 车辆总线(MVB) 通信以太网一、系统概述列车网络控制系统用于动车组的列车级和车辆级的网络数据传输,并能够实现整车的逻辑控制、故障诊断和状态显示,提供调试和维护帮助。
1.网络控制系统采用两级总线列车总线为WTB总线,车辆总线为MVB总线,列车级和车辆级数据转换采用WTB/MVB 网关。
WTB总线物理上采用两根互为冗余的双绞线,传输速率为1Mbit/s,两个牵引单元之间通过WTB总线和冗余的网关连接,通过网关与本单元的MVB总线相连进行数据交换。
MVB总线的传输介质为EMD,物理层上采用两对冗余的双绞线总线结构,MVB总线的传输速率为1.5Mbit/s二、列车的通讯与控制1.中央控制单元中央控制单元主要由网关、CPU处理板卡、IOM管理板卡、MVB通讯板卡、数字输入输出板卡、电源板卡、冷却风扇、机箱等组成。
同时扩展可实现网侧电流、变压器差分电流、网压、蓄电池电压等模拟量采集功能。
可实现WTB/MVB/ETH的通讯功能。
中央控制单元在通用CPCI总线的技术上加入本控制单元特有的信号,实现了扩展性的CPCI总线技术;除此之外,在背板上还包含数字和模拟信号;具有MVB、以太网接口。
2.高压控制单元本高压控制单元主要由CPU处理板卡、IOM管理板卡、MVB通讯板卡、数字输入输出模块、模拟量输入输出板卡、电源板卡、冷却风扇、机箱等组成;主要实现高压系统数字量输入输出监视与控制、网侧电流、网压、变压器差分电流、变压器油流出入温度、蓄电池电压等模拟量采集功能。
无线通信系统在高速铁路中的应用

无线通信系统在高速铁路中的应用摘要:在当前随着高速公路不断向着指挥信息化的方向发展,铁路信号系统也会在无线通信技术领域提出相当高的要求。
无线通信系统不仅仅能够减少高速铁路信号系统成本,还能够确保高速铁路的安全。
本文主要分析运用无线通信技术在告诉铁路信号系统中的特点以及存在的问题进行分析,同时重点分析无线通信技术在告诉铁路系统信号中的应用和特点。
关键词:无线通信;高速铁路;信号系统;轨道旅客在称作高铁的时候,无线通信系统会进行数据交换的过程中很难达到让乘客满意的效果。
为了对这个问题进行解决,告诉铁路无线通讯系统由此产生。
在网络层和链路层上实现对IP分割的效果,将时间点进行错开,这样就可以在很大的程度上组织通信中断的毛病发生。
因此在无线网络连接之后,移动网络格局自身就发生了很大的变化,这样就可以达到顾客对网络快带的需求。
一、概述在对列车信号控制方面,轨道的信号所处的环境相对平时是比较差的,因此,在传输速率比会降低很多,还可以支持高速铁路的迅速发展。
信号系统主要是指能够保证高铁列车在安全的情况下可以加速运行速率。
信号系统主要是指控制列车指挥和运行的设备,苏日安他的投资总额在整个告诉铁路工程占的比例比较小,那么在一些方面却有着十分重要的作用。
加强通行力度,保证告诉萜类的安全性对于提高告诉铁者的工作环境都是有着积极意义。
在上世纪80年代,国外就着手于对无线通信技术的告诉铁路信号系统进行研究和分析,并且实现了很多功能性的突破。
在成本控制、降低能源消耗、建设高铁列车的时间间隔、提高高铁的管理职能是有着积极意义。
在高铁列车的加速以后,要想保证高铁安全一定要增加高铁信号灯,同时还要加大的资金的投入力度。
高速铁路的交通中要运用一些先进的信号系统,信号系统自身是一种积极的方法,还有在全球一些发达国家的交通运行方面也是可以表明。
在高铁中都是有着比较好的信号心疼,这样才可以实现另外的技术设备能力。
二、无线通信技术的高速铁路信号系统中的特征及问题当前先进的无线通信技术为:红外、蓝牙、2.4GHz以及433MHz频段,在速度比较高的高铁列车上,当距离比较小时,就能够利用以上这些无线通信技术;然而假如距离比较远的时候,那么同时也要无线通信的距离比较远,这样就能够实现少用或者不用中继。
高速列车通信与控制网络的应用探讨

定 的 用 多 功 能 车 辆 总 线 和 绞 线 式 列 车 总 线 实 现 的 列 车 通
4 传输层
3 网 络层
端对端传输可靠性 单路, 多路应答 服务 ;重 复信息服务 :复制检查
式 的采用 ,使 得通过 列 车通 信 网路 实 现整 列 车的 实 时控
制 和信 息 传 递 显 得 尤 为 重 要 。 1 9 9 9年 6月 ,T N标 准 C 草 案 I C 17 — E 6 3 5 1正 式 成 为 国际 标 准 。I E E E于 19 9 9年
7 6 5
应 用 层 表 示 层 会 话 层
网络 应 用 程 序 数 据 表 示 远 程 传 送 控 制
态 性 能 文 件 传 送 ; 网 络服务 网络 变 量 ;外 部 帧 传送 请 求, 应 ;确 认 响
制定 了 I E 4 3列 车通 信 协 议 。该 协 议 规 定 了两 种 网 E E17
W ok 总 线和 CRH5动 车组 采 用的 T rs CN 总 线的优 缺 点 .并提 出适合 我 国高速 列 车 的 总线技 术
方案 。
关 键 词 : 高速 列 车 ; 通 信 网络 ;L n ok ;T o W rs CN
中图分 类 号 :T 2 文献标 识码 :A P7
文章 编号 :1 0 — 6 3 (0 8 6 15 0 0 2 6 7 2 0 )0 — 5 — 3
第 2 1卷 第 6期 2o o 8年 1 1月
De eo me t& I n v t n o c i ey& E e tia P o u t v lp n n o ai fMa hn r o lcrc l rd cs
浅谈CBTC和CTCS列车运行控制系统

浅谈CBTC和CTCS列车运行控制系统摘要:随着我国城市轨道交通和客运专线及高速铁路的飞速发展,两种列成运行控制系统应运而生,即CBTC(Communications-based Train Control)和CTCS(Chinese Train Control System)列车运行控制系统。
CBTC技术发源于欧洲连续式列车控制系统,经多年的发展,取得了长足的进步。
CTCS是铁道部立项自主研发的适合我国国情的新一代列车运行控制系统。
关键词:列车控制系统;CBTC;CTCS;联锁;轨道电路1 CBTC列控系统基于通信的列车控制(CBTC)系统独立于轨道电路,采用高精度的列车定位和连续、高速、双向的数据通信,通过车载和地面安全实现对列车的控制。
如今包括阿尔卡特、西门子、阿尔斯通等多家列车控制系统设备提供商均开发了自己的CBTC系统,并在温哥华、伦敦、巴黎、香港、武汉等多个城市的轨道交通线上运行。
1.1 CBTC系统的结构:整个无线CBTC系统包括的子系统有列车制动监控(ATS)系统、数据通信系统(DSC)、区域控制器(ZC)、车载控制器(VOBC)及司机显示(TOD)等,子系统之间的通信基于开放的、标准的数据通信系统。
地面与移动的列车之间都基于无线通信进行信息交换。
1.2 CBTC系统的基础CBTC系统引入了无线通信子系统,建立车地之间连续、双向、高速的通信,列车的命令和状态可以在车辆和地面设备之间可靠交换,使系统的主体CBTC 地面设备和受控对象列车紧密的连接在一起。
所以,“车地通信”是CBTC系统的基础,CBTC系统的另外一个基础则是“列车定位”。
只有确定了列车的准确位置,才能计算出列车间的相对距离,保证列车的安全间隔;也只有确定了列车的准确位置,才能保证根据线路条件,对列车进行限速或者与地面设备发生联锁。
1.2.1 车地通信原理CBTC采用无线通信系统进行车地通信。
无线通信系统包括轨旁无线单元(WRU)和车载无线单元(OBRU)两个部分。
《城轨列车网络控制》课件——列车通信网络的发展与趋势

一、国外列车通信网络的发展
瑞士的BBC公司于 1980年 开始在运输部门应用有存储程序的系统,其开发的微型计算机自动 控制系统 MICAS比较理想地运用于机动车与船只的控制功能。
1988年瑞典的ASEA公司和BBC合并而成ABB集团
ASEA公司
BBC公司
ABB集团
一、国外列车通信网络的发展
ALSTOM
二、我国铁路列车通信网络的发展
3 我国城市轨道交通车辆列车通信网络应用现状
近十年来我国城市轨道交通 发展迅猛,目前我国大陆地 区 有 76 个 城 市 已 经 建 有 或 正在建设城市地铁或轻轨交 通,另有八十多个城市正在 规划建设。
北京、上海和广州是建有城 市轨道交通里程较长的城市, 北 京 和 上 海 拥 有 400km 的 地铁和轻轨线路。
上述 SIEMENS、ABB、 ALSTOM 三家公司列车微机控制系统的通信网络对后来产生的 TCN标准均具有重要的影响,其中有些网络就是TCN标准的原形。
美国铁路选择了 LonWorks作为列 车通信网络,使得 目前LonWorks网 络在北美地区的列 车上有比较普遍的 运用。
LonWorks
北美地区的列车
二、我国铁路列车通信网络的发展
牵
近年来我国生产的大功率电力机车其牵引电机功率为
1200kW 和 1600kW , 总 功 率 达 到 7200kW 和
引
9600kW。
电
机
机车采用交流传动,全部运用了列车通信网络,如 HXD1、HXD2、HXD3 型电力机车。
<
HXD1
>
<
HXD2
>
<
HXD3
>
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高速列车通信网络控制技术的特点与
对比分析
摘要:通信网络控制技术是高速轨道车辆的核心技术之一,是实现高速列车快速发展的重要影响因素之一。
本文介绍了国内现有两种高速列车的通信网络控制技术,并对比分析了两种技术的优缺点,为国内高速列车通信网络控制系统的发展奠定了基础,具有一定的参考价值。
关键词:通信;网络控制;高速列车
高速列车,是指能以高速度持续运行的铁路列车,最高行驶速度一般要达到200km/h及以上。
其具有快捷舒适、平稳安全、节能环保等优点,可满足日益增长的出行需求,深受当代人们的欢迎。
高速列车的通信网络控制系统通过贯穿列车的数据总线来传递信息。
通过对列车的运行状态以及车载设备动作的相关信息进行采集管理,来达到有效地辅助司机及乘务员操纵列车,以提高服务质量。
目前国内外高速列车发展日新月异,列车结构越来越复杂,特别是当前在线监测技术、实时故障检测技术、数据动态采集技术和大数据分析技术的大量应用,对通信网络控制技术的要求也越来越高。
因此本文介绍和对比了国内两种现行且应用范围较广的高速列车的通信网络控制系统情况,分析了两种通信网络控制系统的优缺点,为后续网络控制技术的研究和发展奠定了基础。
1、CRH380A型动车组通信网络控制系统介绍
1.1、TCN列车通信网络控制系统
CRH380A型动车组全称“和谐号CRH380A型电力动车组”,又名“CRH2-380型”,是由中国中车旗下青岛四方机车车辆股份有限公司设计团队自主研发的CRH系列高速动车组。
车辆采用TCN(Train Communication Network)列车通信网络控制技术。
TCN是一个分为两级的通信网络,由绞线式列车总线WTB和多功能车辆总线MVB组成,其中绞线式列车总线WTB是一种串行数据通信总线。
它通过
列车总线将各车辆控制计算机节点连接起来,形成上层分布式网络,主要用于列车级的通信,其传输速率为1Mbps,可以实现过程数据和消息数据的传输,其最大特点就是具有列车初运行功能,即列车初运行功能就是当列车车辆的配置发生变化后,能够自动地对车辆进行编址,构成新的列车拓扑结构,而不需要人为的参与,因此WTB总线特别适用于需要动态编组的列车车辆。
多功能车辆总线MVB 将车辆计算机与同一车辆内的各子系统标准设备连接起来,组成下层分布式通信网络。
MVB主要用于有互操作性和互换性要求的互联设备之间的串行数据通信,其传输速率为 1.5Mbps,能提供最佳的响应速度,且在实时性、可靠性、可管理性、寻址方式等方面都具有一定的优势[1]。
值得注意的是,CRH380A型动车组需经常联挂和解挂以改变组态,因此使用WTB作为标准的列车总线是合适的。
但固定编组的列车,也可以用MVB来代替WTB作为列车总线。
1.2、车辆通信网络控制系统总线配置
根据CRH380A列车编组方式分配牵引单元,一列8编组动车组分为两个牵引单元,列车中的牵引单元通过绞线式列车总线WTB相连,即各牵引单元间通过WTB总线进行通信。
WTB是有冗余的双线线路,用于总数据传输,因此WTB节点可以同时监视两条双绞线的数据接收情况并选择数据接收情况较好的线路作为数据传输通道。
每个牵引单元划分1个多功能车辆总线MVB网段,每个牵引单元通过网关将MVB协议转换为绞线式列车总线WTB协议,即通过网关将WTB和MVB相连。
每个MVB网段采用主链-分支结构,每辆车都设有中继器,将1个牵引单元内的MVB分成了多个分支。
主链-分支结构的优点在于任何一个MVB分支故障后不会影响其他分支网络以及主干网络的通信。
车辆的端车各设置2个MVB分支,重要的网络设备冗余安装在2个分支上,一个MVB分支故障不会影响列车网络控制系统的正常工作。
列车的通讯设备及控制系统等装置通过MVB接入车辆,包括中央控制单元CCU,网关,人机接口,牵引控制单元,制动控制单元和车门控制单元等[2],具体结构如下图1所示。
图1列车TCN网络控制系统构架
2、CR400AF型动车组通信网络控制系统介绍
2.1、TCMS列车通信网络控制系统
CR400AF型动车组全称复兴号CR400AF型电力动车组,由中国中车旗下青岛四方机车车辆股份有限公司设计团队自主研发,其通信网络控制系统为TCMS,即列车控制和管理系统。
TCMS作为CR400AF型动车组的中枢神经系统,通过贯穿列车的总线进行信息传输,对车辆运行和车载设备动作的相关信息进行集中管理,实现车辆逻辑控制、状态监视、故障诊断及测试功能,从而保证列车安全可靠的运行。
在结构上,TCMS采用TCN+以太网形式的拓扑架构。
TCN为两级总线式拓扑结构,和CRH380A型动车组相似,分为WTB和MVB。
与CRH380A型动车组通信网络控制系统最大的不同,就是CR400AF型动车组的网络控制系统增设诊断以太网ETB,以全面加强故障诊断和监测数据的传输,并提供向地面实时传输数据的功能,使列车的智能化程度大幅提升。
CR400AF型动车组ETB传输模式选择100BASE-TX,即基带传输,总线传输速率为100Mbit/s,传输介质为双绞线,全双工模式。
在网络配置过程中,每节车辆均设置以太网交换机,采用环形拓扑结构建立以太网。
以太网在CR400AF型动车组的主要应用包括:
(1)监控功能,即对牵引系统、制动系统、车门系统、充电机、空调系统、轴温、高压系统及烟火报警系统等时刻进行监控;
(2)数据传输功能,即采用全双工模式快速即时地传输故障诊断、事件记录、显示等数据,方便检修人员进行故障排查,使得故障处理更加的高效快捷。
(3)车载设备维护功能,即可以通过对以太网升级,优化相应的报警或者控制逻辑,从而使得车载设备能够更好的适应工作环境,避免造成设备损坏[3]。
2.2、三种网络的对比
将三种网络的基本性能进行对比,如表1所示:
表1三种网络性能对比表
网络种类ETB WTB MVB
传输速率10-100Mb/s1Mb/s 1.5Mb/s
集成度高中中
调试设备丰富受限受限成本低高高
从表中可以看出,ETB的性能远优于WTB和MVB网络,但是由于高速列车网络带宽的限制,车辆控制网、状态监视网以及旅客信息网等都需要分别采用不同的网络,如国内现有车型的控制网大都采用TCN技术而旅客信息网则采用以太网,同时由于技术原因,以太网还未能完全覆盖车辆网络总线[4]。
近年来,高速列车通信网络控制系统的性能提升已经成为高铁技术发展的关键因素之一。
以太网技术克服了现有高速列车网络总线传输速度低、组网拓扑结构单一等缺点,对高速列车的通信网络控制技术的发展有巨大的促进作用。
以太
网全面替代现有的总线,形成以以太网为主的车辆总线网络,将会是未来高速列车通信网络控制技术的发展方向。
3、总结
本文首先介绍了CRH380A型动车组的通信网络控制技术及其网络总线配置,然后介绍了CR400AF型动车组的通信网络控制技术并对两种技术进行了对比,论述了CR400AF新型动车组在网络控制技术上的提升和改进,为后续设计和研发更加快速,高级和安全的通信网络控制系统奠定了理论基础。
参考文献
[1] 江斌. CRH380A型动车组网络系统控车实时检测及数据储存的应用[J]. 中国战略新兴产业, 2018, 24:174.
[2] 王磊, 何正友. 高速列车通信网络技术特点及其应用[J]. 城市轨道交通研究, 2008, 2:57-61,64.
[3] 李建新. 以太网在 CR400AF 型动车组检修方面的应用[J]. 山东工业技术, 2018, 4:73.
[4] 高枫, 余博, 李元轩. 城轨车辆列车网络控制系统技术方案及发展方向[J]. 铁路技术创新, 2015, 4:57-62.
作者简介:王宇,出生于1993年,男,助理工程师,硕士研究生,现就职
于中车青岛四方机车车辆股份有限公司,从事关于车辆调试和车辆网络开发相关工作,邮箱****************。