目前主流的列車通信網(wǎng)絡(luò)（TCN）由絞線式列車總線（WTB）和多功能車輛總線（MVB）組成，今天我們來了解為互連車輛而設(shè)計的串行數(shù)據(jù)通信總線WTB，其作為列車車廂間通信的總線協(xié)議如何控制著整個列車的網(wǎng)絡(luò)通信的正常運行。
1、WTB概述
WTB為絞線式列車總線，它是以德國DINV3322和意大利CD450高速列車的數(shù)據(jù)通信經(jīng)驗為基礎(chǔ)而制定的，常用于相互連掛和解連的重聯(lián)車輛。WTB使用專用屏蔽雙絞線電纜。電線的布置采用冗余原則，在各個車輛的每一側(cè)各有一根電纜。為適應(yīng)頻繁改變其組成的列車組，WTB被設(shè)計成通過手插式跨接電纜或自動連接器來實現(xiàn)車輛之間的互連。
圖1列車通信網(wǎng)絡(luò)
由于WTB采用雙絞屏蔽線工作，所以其傳輸速率為1Mbit/s，并采用規(guī)定型號的電纜。WTB滿足UIC556的要求，它定義了由最多22個客車組成的UIC列車的通信要求，長度可達860m，更長的距離和更多的節(jié)點（最多62個）均可實現(xiàn)。WTB介質(zhì)是由不同車輛上的電纜節(jié)點鏈接而成。
圖2列車
2、WTB的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)
WTB數(shù)據(jù)幀格式包括總線主發(fā)布的主幀數(shù)據(jù)和從設(shè)備響應(yīng)的從幀數(shù)據(jù)，主幀與從幀組成一個報文，且主幀與從幀的格式是統(tǒng)一的，如下圖3所示。所有幀數(shù)據(jù)具有相同的編碼結(jié)構(gòu)，并服從ISO/IEC3309標準中HDLC信號一致的結(jié)構(gòu)。6位的幀頭和2位高電平的終止分界符不屬于幀數(shù)據(jù)，但它們屬于WTB幀的組成部分。
圖3 WTB拓撲結(jié)構(gòu)
幀頭（SH）：幀頭由曼徹斯特編碼器產(chǎn)生，且由曼徹斯特譯碼器去掉，長度為16~32位，默認值是16位。
幀數(shù)據(jù)標志(DS/DE)：幀數(shù)據(jù)使用兩個8位的標志分界符確定幀的開始和結(jié)束。
目標設(shè)備DD：表示接收數(shù)據(jù)幀的8位節(jié)點地址，范圍在1到63之間，該范圍是初運行過程分配的。地址255是所有節(jié)點接聽的廣播地址。
鏈路控制LC：用來區(qū)分請求幀（主幀）和響應(yīng)幀（從幀）。若LC的最高位為“1”時，說明該數(shù)據(jù)幀為請求幀（主幀），若LC的最高位“0”時，說明該數(shù)據(jù)幀為響應(yīng)幀（從幀）。
設(shè)備源SD：發(fā)送幀節(jié)點的物理地址。
鏈路數(shù)據(jù)長度：數(shù)據(jù)幀發(fā)送的有效鏈路數(shù)據(jù)長度，范圍是0~128字節(jié)。
終止分界符ED: 2位高電平。
具體的數(shù)據(jù)編碼結(jié)構(gòu)如下圖4所示：
圖4 WTB數(shù)據(jù)序列
編碼過程中幀頭遵循曼徹斯特編碼原則（從高到低為0，從低到高位1）。一幀信號由幀頭開始，幀頭由電平為“1”的起始“S”開始，隨后是若干個（“0”，“1”）位對，最后一位為“1”。幀開始和結(jié)束識別標志位為01111110，幀最后由2位高電平的終止分界符結(jié)束，回歸閑置電平，如圖4紅色標志所示。
3、WTB的數(shù)據(jù)類型
WTB規(guī)定了3種不同類型的數(shù)據(jù)：
（1）過程數(shù)據(jù)
過程數(shù)據(jù)報文是由一個過程數(shù)據(jù)請求幀和緊隨其后的過程數(shù)據(jù)響應(yīng)幀組成，用于更新分布過程數(shù)據(jù)庫，屬于周期性數(shù)據(jù)，具體結(jié)構(gòu)如下圖5所示。
圖5 過程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
（2）消息數(shù)據(jù)
消息數(shù)據(jù)是指冗長但不頻繁的數(shù)據(jù)項，數(shù)據(jù)項被拆分為小包并按需發(fā)送，用于消息傳送，屬于偶發(fā)性數(shù)據(jù)，具體結(jié)構(gòu)如下圖6所示。
圖6 消息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
（3）監(jiān)督數(shù)據(jù)
監(jiān)督數(shù)據(jù)用于總線的監(jiān)視、控制和管理，以保證過程數(shù)據(jù)和消息數(shù)據(jù)在總線上的順利傳輸，具體結(jié)構(gòu)如下圖7所示。
圖7 監(jiān)督數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
4、實例應(yīng)用
（1）現(xiàn)場模擬WTB車輛通信協(xié)議，使用致遠電子最新推出的“數(shù)據(jù)挖掘型”示波器ZDS4054 Plus，其免費標配WTB協(xié)議解碼功能，可對全內(nèi)存512Mpts的數(shù)據(jù)進行解碼，且可對整個車輛車廂與車廂之間的通訊信號監(jiān)測，如下圖8所示：
圖8 WTB解碼
（2）如下圖9所示，可查看主幀數(shù)據(jù)和從幀數(shù)據(jù)的解碼情況，了解發(fā)送的數(shù)據(jù)屬于哪種數(shù)據(jù)類型。可對長時間監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行異常分析，可在示波器的縮放模式下使用雙ZOOM多窗口顯示的功能，對信號進行多窗口異常監(jiān)測和分析。
圖9 WTB細節(jié)分析
（3）、WTB解碼提供協(xié)議觸發(fā)功能，通過觸發(fā)方式定位感興趣信號，可對數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)或地址進行觸發(fā)，從而定位異常，如下圖10所示，設(shè)置數(shù)據(jù)觸發(fā)方式，對數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)進行觸發(fā)。
圖10 WTB協(xié)議觸發(fā)
協(xié)議觸發(fā)結(jié)果如下圖11所示：
圖11 WTB協(xié)議觸發(fā)結(jié)果