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双绞线在轨道车辆网络系统中的应用

白璐  周丽梅 包捷

中车南京浦镇车辆有限公司  江苏南京   210000

摘要：双绞线广泛应用于轨道车辆网络系统中，因此双绞线的性能对车辆网络系统的性能有着至关重要的影响。本文从阐述双绞线的标准和测试指标出发，从电缆选型，线序定义，布线规范，制作要求等方面简述双绞线在轨道车辆网络应用中遇到的实际问题。

关键词： 双绞线；测试指标；网络系统；应用；

一、引言

我国的轨道车辆网络不断的发展，逐渐成为控制轨道车辆行驶的主体。列车网络控制系统是轨道车辆的核心系统之一，其主要功能是实现整车的过程控制、逻辑控制和故障诊断等。因此网络系统的性能对列车安全运行至关重要。双绞线是布线中最常用的一种传输介质，是网络控制系统首选的传输介质。

二、双绞线的标准和主要测试指标

2.1 双绞线的标准

随着网络技术的发展和应用需求的提高，双绞线的标准也得到了一步步的发展与提高。按有无屏蔽层，双绞线分为屏蔽双绞线（STP）与非屏蔽双绞线（UTP）。按电气特性分为三类，五类，六类，七类。

2.2 双绞线的主要测试指标

  在双绞线布线标准中，双绞线性能指标包括衰减、近端串扰（NEXT）、阻抗特性、衰减串扰比（ACR）和电缆特性（SNR）等。

1．衰减

衰减是沿链路的信号损失度量。由于绝缘损耗、阻抗不匹配、连接电阻等因素，信号沿链路传输损失的能量称为衰减，表示为测试传输信号在每个线对两端间的传输损耗值及同一条电缆内所有线对中最差线对的衰减量相对于所允许的最大衰减值的差值。

2．近端串扰（NEXT）

串扰分近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）两种。由于存在线路损耗，因此FEXT的量值的影响较小，测试仪主要测量NEXT。NEXT损耗是测量一条UTP链路中从一对线到另一对线的信号耦合。NEXT并不表示在近端点所产生的串扰值，它只是表示在近端点所测量到的串扰值。

3．特性阻抗

特性阻抗是指链路在规定工作频率范围内呈现的电阻。与环路直流电阻不同，特性阻抗包括电阻及频率为1～100 MHz的电感阻抗及电容阻抗，它与一对电缆之间的距离及绝缘体的电气性能有关。

4．回波损耗（RL） 

回波损耗由线缆特性阻抗和链路接插件偏离标准值导致功率反射引起。RL为输入信号幅度和由链路反射回来的信号幅度的差值。

5．衰减串扰比（ACR）

衰减串扰比的定义为：在受相邻发信线对串扰的线对上其串扰损耗（NEXT）与本线对传输信号衰减值（A）的差值（单位为dB），即ACR（dB）=NEXT（dB）-A（dB）。ACR值较大，表示抗干扰的能力更强。一般系统要求至少大于10 dB（分贝）。

三、双绞线在轨道车辆以太网应用实例

3.1双绞线选型的应用问题

3.1.1虽然双绞线的类型到目前为止已有七大类了，但在轨道车辆网络控制系统中，目前主要应用的还是超五类电缆。这主要是出于成本和网络需求的综合考虑。当前，轨道车辆大部分使用100M以太网，少量使用1000M以太网。超五类电缆可以满足100M和1000M以太网技术要求。如果使用五类电缆，虽然满足100M以太网传输要求，但是在车辆施工时留的工艺余量较小。后期如果车辆网络想升级为1000M以太网则无法满足，返工量较大。

3.1.2双绞线电缆特性阻抗则有100、120及150几种类型，通常使用100Ω的。链路特征阻抗与标准值之差不大于20。上海某项目，本应100Ω的双绞线使用网络测试仪Fluke DSX5000测试电缆特性阻抗只有78Ω，判断为电缆质量问题。

3.2双绞线线序的应用问题

3.2.1同一根双绞线，两端接线通常统一为T568B（常用）或者T568A，正确接线如左下图。T568A和T568B混接会造成网络接线错误，如右下图：

3.2.2同一线对不能和别的线对交叉使用（接线如左下图），否则会造成串扰过大（测试结果如右下图）。

3.3双绞线布线的应用问题

3.3.1以太网链路长度要求不超过100米。因此布线时要考虑轨道车辆网络的链路总长，尤其是跨车辆单元的网络。南京某项目，车辆连挂后，信号传输不稳定，网络测试显示串扰过大，后来经研究发现链路总长大于100米，这里的长度为绕线长度（并非物理距离），增加中继器，减少链路长度后问题解决。

3.3.2轨道车辆布线对双绞线的网络传输质量有很大的影响。布线时弯曲半径要符合标准（如EN50343）。同时要考虑电磁干扰的影响，控制电缆和双绞线的间距也要符合标准。苏州某项目，车端电缆引上至电器柜时，弯曲半径过小，网络测试不通过，网络分析仪显示串扰最大的位置在电缆中间，经查看走线路径，大概位于引上折弯位置。经重新布线，增大弯曲半径后，网络测试通过。

3.4双绞线制作的应用问题

3.4.1双绞线都是通过压接接头后连至设备。因此双绞线外径和接头尾部匹配，接头的制作质量，屏蔽层的处理等对双绞线的性能有很大影响。为减少串扰，要求制作接头时打开绞接的长度不超过13mm。南京某项目，售后反馈网络信号传输不良，经普查，部分连接器屏蔽层处理不符合要求，重新制作接头后，问题解决。

四、总结

双绞线是网络控制系统首选的传输介质，不管是电缆类型选择、线序定义还是布线路径以及接头制作质量都会影响双绞线的性能，从而影响车辆网络系统的性能。因此，在实际使用双绞线过程中，一定要从设计工艺角度全面考虑，从而使轨道车辆网络达到理想状态。

参考文献：

[1]宫文平，徐燕芬，郭瑞. 工业以太网在轨道车辆网络系统中的应用探讨[J]. 铁道车辆
[2]钟碧羿. 工业以太网在地铁车辆中的应用[J]. 电力机车与城轨车辆