本书通过对国内地铁列车主流车型列车网络控制系统的研究分析，对列车、车辆总线、网络控制相关的技术进行梳理，对列车网络控制原理进行深入浅出、图文并茂地介绍，使读者能对列车通信网络和城市轨道交通列车网络控制技术的基础和原理有全面的认识。
为了缓解城市日益严重的交通问题，地铁、轻轨等城市轨道交通设施开始在我国的大中城市兴建及扩建，目前已有四十多个城市在建和规划建设城市轨道交通。地铁、轻轨、城市快速铁路等城轨交通车辆的制造与大量运用，需要大批具有扎实的理论基础、较强的实践能力及技术应用技能型人才。为了满足社会、企业和学校大量的城市轨道交通专业人员的培养和培训，上海工程技术大学城市轨道交通学院组织编写卓越工程师教育培养计划教材，《城市轨道交通列车网络控制技术》就是其中之一。
列车网络控制技术涉及列车的设备的实时信息交换、设备控制、管理各方面，它是车辆、列车各设备能否相互协调正常运行的保障。采用微机和网络实现智能化控制已成为城市轨道交通列车控制技术发展的方向，是城市轨道交通车辆的关键核心技术之一。本教材主要以当前国内地铁列车的主流车型的列车网络控制系统为背景，致力于将与列车、车辆总线、网络控制相关的技术进行整理梳理，以求能满足学生或相关从业人员对列车网络总线及控制技术全面了解和较为深入的学习。本教材将对列车网络控制工作原理进行较深入解析，深浅适宜，图文并茂，使学生能尽快掌握理论知识和相关技术。
本书在计算机网络技术和控制系统的基础上，主要介绍了列车通信网络和城轨列车运行控制技术的基本原理和基础知识。全书共分为六个章节。第一章主要介绍了列车网络控制相关的网络控制系统和技术的发展及特点。第二章讲述了网络通信的基本概念、系统构成以及数据通信技术和计算机控制系统的基础知识。第三章详细介绍了用于高速铁道和城轨列车的通信网络技术，包括TCN列车通信标准，LonWorks、ARCNET、WorldFIP、CAN等现场总线标准，以及工业以太网技术等。选取较具代表性的城轨列车通信网络应用情况进行分析。第四章重点阐述了典型的列车微机控制系统、列车网络控制系统TCMS和列车通信控制控制系统TCC的结构和功能；第五章介绍了列车运行控制的主要技术和方法，主要包括列车自动控制系统(ATC)、列车自动保护系统(ATP)，列车自动驾驶系统(ATO)、列车自动监控系统(ATS)以及基于通信的列车控制系统(CBTC)的应用；第六章主要针对目前基于网络化发展的车辆、列车的故障诊断方法和技术进行了相关应用方面的介绍和分析。
本教材由郑树彬和朱文良完成编写。衷心感谢方宇老师、师蔚老师、上海申通集团有限公司轨道交通培训中心杜晓红副主任、车辆公司王方程总工程师、余强副总工程师、技术部王建兵经理等在本书的编写过程中给予的支持和帮助。感谢刘新厂、蒋啟臻、许晓伟、陆海燕、孙炎、范丹等同学在本教材编写过程中在图表制作方面和文字录入方面的细心工作。另外，本书参考了一些国内外发表的文章、资料，编者在此对他们表示诚挚的谢意。
本教材的出版得到上海工程技术大学卓越工程师教育培养计划城市轨道交通车辆工程专业建设项目和上海市教育委员会第五期重点学科建设项目（J51401）的资助，在此表示感谢！
由于编者水平所限，收集资料欠全面书中难免有纰漏和不妥之处，恳请各位读者批评指正，盼赐教至zhengshubin @126.com，以期再版时修改。
郑树彬：博士。2008年03月份毕业于西南交通大学牵引动力国家重点实验室并获工学博士学位。多年来一直从事城市轨道交通车辆/轨道设备状态检测技术与理论的研究和教学工作。教授课程包括城市轨道交通系统概论、检测与传感技术、城市轨道交通车辆检测与传感技术课程设计及城市轨道交通列车网络控制技术等专业技术课程。在该领域主持国家自然科学基金等省部级以上项目6项，企业横向课题近10项；省部级教学改革项目1项；发表论文30余篇，授权专利近10项。
第1章
绪论 1
1.1 网络化控制系统 1
1.1.1 控制系统的发展历程 1
1.1.2 网络化控制系统的结构 5
1.1.3 网络化控制系统的特点 6
1.2 列车网络控制系统概述 6
1.2.1 列车网络控制系统的结构和功能 6
1.2.2 列车网络控制技术的发展 7
1.2.3 我国列车网络控制技术的应用 9
1.3 列车网络通信 (TCN) 9
1.3.1 TCN总体结构 9
1.3.2 WTB的主要特点 10
1.3.4 MVB的主要特点 10
第2章
网络通信与计算机控制基础 12
2.1 网络通信基础 12
2.1.1 网络通信概述 12
2.1.2 数据编码与传输方式 14
2.1.3 线路工作方式与信号传输方式 18
2.1.4 差错控制技术 21
2.1.5 数据交换和多路复用技术 25
2.2 计算机网络拓扑结构 31
2.2.1 环形拓扑 31
2.2.2 星形拓扑 32
2.2.3 总线型拓扑 33
2.2.4 树形拓扑 33
2.3 网络传输硬件设备 34
2.3.1 双绞线 34
2.3.2 同轴电缆 34
2.3.3 光缆 35
2.3.4 无线通信 36
2.4 介质访问控制方式与网络互联参考模型 37
2.4.1 介质访问控制方式 37
2.4.2 网络互连参考模型 38
2.5 计算机控制系统 50
2.5.1 计算机控制系统概述 50
2.5.2 计算机控制系统的形式和组成 51
2.5.3 典型的计算机网络控制系统 55
第3章
列车通信网络类型 60
3.1列车通信网络概述 60
3.1.1 列车通信网络概念 60
3.1.2 列车通信网络的特点 61
3.2列车通信网络TCN 61
3.2.1 列车通信网络(TCN)概述 61
3.2.2 多功能车辆总线(MVB) 63
3.2.3 绞线式列车总线(WTB) 66
3.2.4 TCN通信网络在地铁控制系统中的应用 72
3.3 LonWorks网络 76
3.3.1 LonWorks网络概述 76
3.3.2神经元芯片 76
3.3.3 LonTalk通信协议 77
3.3.4 LonWorks控制系统及其现场控制节点
79
3.3.5 LonWorks产品 80
3.3.6 LonWorks技术在地铁控制系统中的应用
81
3.4 ARCNET网络 84
3.4.1令牌环（taken-ring） 84
3.4.2令牌总线（token-passing
bus） 86
3.4.3 ARCNET令牌总线 89
3.4.4 ARCNET网络在地铁控制系统中的应用 91
3.5 WorldFIP现场总线 92
3.5.1 WorldFIP 现场总线的特点和功能 93
3.5.2 WorldFIP总线的体系结构 93
3.5.3 WorldFIP的数据类型 95
3.5.4 WorldFIP的介质访问 96
3.5.3 WorldRIP总线技术列车控制网络应用
98
3.6 CAN总线 99
3.6.1 概述 99
3.6.2 CAN2.0总线规范 100
3.6.3 CAN应用层协议 113
3.6.4 CAN组网 114
3.6.5 CAN总线技术应用实例 116
3.7 工业以太网 117
3.7.1 工业以太网概述 117
3.7.2 工业以太网特色技术 118
3.7.3 主要的工业以太网标准 119
3.7.4
PROFINET 120
3.7.5 工业以太网技术在地铁系统应用 125
第4章
列车网络控制系统 129
4.1 列车网络控制系统概述 129
4.1.1 列车网络控制系统的任务 129
4.1.2 列车网络控制系统的功能 129
4.2 列车微机控制系统 130
4.2.1 SIBAS系统 130
4.2.2 MITRAC系统 130
4.2.3 AGATE系统 132
4.2.4 TIS信息系统 135
4.2.5 DETECS系统 137
4.3 列车网络控制管理系统（TCMS） 139
4.3.1 网络控制系统的基本功能 139
4.3.2 网络控制系统的拓扑结构 141
4.3.3 网络控制与诊断 143
4.3.4 网络控制系统主要部件 144
4.3.5 设备运行管理 147
4.3.6 TCMS的冗余性及故障对策 151
4.4 列车通信控制系统（TCC） 152
4.4.1 列车通信控制系统结构 152
4.4.2 列车通信控制系统功能及原理 157
4.4.3 列车通信控制系统部件 158
4.4.4 列车通信控制系统与其他系统的接口关系
164
第5章
列车运行控制系统 167
5.1 列车运行控制系统概述 167
5.1.1 列车运行控制系统的功能 167
5.1.2 列车运行控制系统的分类 168
5.1.3 国内外列车运行控制系统的发展 171
5.2 列车自动运行控制系统 173
5.2.1城轨列车自动控制系统ATC 173
5.2.2 城轨列车自动保护系统ATP 178
5.2.3 城轨列车自动驾驶系统ATO 182
5.2.4 城轨列车自动监控系统ATS 185
5.3 基于通信的列车控制系统CBTC 190
5.3.1 CBTC系统概述 190
5.3.2 CBTC系统的分类 191
5.3.3 CBTC系统的结构和组成 193
5.3.4 CBTC系统的功能 196
第6章
网络化列车故障诊断系统 198
6.1 检测与诊断技术 198
6.1.1 常用检测和诊断方法 198
6.1.2 多传感器融合故障诊断方法 199
6.1.3 列车故障诊断现状 200
6.2 地铁车辆故障诊断及其信息管理系统 202
6.2.1 系统总体结构 202
6.2.2 故障诊断及显示 204
6.2.3 故障等级 205
6.2.4 诊断数据地面分析软件 206
6.3 基于CAN的磁浮车载网络监控与诊断系统 206
6.3.1 车载监控与诊断系统的总体设计 207
6.3.2 列车通信网络方案 208
6.3.3 地面监控与诊断系统总体设计 211
6.4 基于TCN的铁路列车故障诊断系统
211
6.4.1 电力机车故障诊断系统 213
6.4.2 内燃机车故障诊断系统 215
6.4.3 旅客列车故障诊断系统 216
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