燕京城沉浸在劳动节的氛围中。
启航大厦52层会议室内,一场关于华夏高铁生死的推演正在进行。
并没有庆功宴。
IGBT的胜利带来的喜悦仅仅持续了不到一周。
韩栋站在巨大的白板前,手中的黑色马克笔在光滑的板面上发出摩擦声。
他画下了一个巨大的矩形框,然后在里面填充了密密麻麻的节点。
“IGBT是心脏,负责泵血,提供动力。”
韩栋停下笔,转身看着会议桌旁的众人。
他在矩形框上方写下几个字:TCN列车通信网络。
这是驱动高铁的神经系统。
“西门子和川崎重工现在一定筹划着什么。”
韩栋拧开保温杯,喝了一口浓茶。
“霍夫曼知道在功率器件上卡不住启航,下一步一定会祭出他们的杀手锏,控制系统。”
倪光楠摘下眼镜,揉了揉眉心。
他面前堆放着一尺厚的英文资料,全是关于西门子ICE列车控制逻辑的分析报告。
“韩总,情况不乐观。”倪光楠有些无奈的说道。
“西门子用的是他们自研的MVB多功能车辆总线协议。
这套东西他们搞了八年,文档有一千多页。
它连接了牵引、制动、车门、空调等所有子系统。
如果咱们想在两个月内复刻一套MVB,还要绕开他们的专利池,这在物理上是不可能的。”
陆佳杰叹了口气:
“硬件能造,但这一千多页的通讯协议,全是逻辑陷阱。
哪怕错一个比特,列车可能就会在高速行驶中突然打开车门,或者制动指令发不出去。”
“谁说要复刻MVB?”
韩栋的话在众人心中激起波澜。
他转身重新画了一条简单的直线,然后在直线上挂了几个方块。
“西门子的MVB架构是典型的集中式主从结构,笨重,复杂,容错率低。”
韩栋用笔尖点了点那条直线。
“不走他们的老路,用分布式架构。”
他在直线上写下三个字母:CAN。
“CAN总线?”陆佳杰猛地抬头,眼中闪过一丝错愕。
“那是博世公司给汽车设计的控制器局域网总线。
用在时速300公里的高铁上带宽够吗?抗干扰能力行吗?”
“带宽不是问题,可以做双路冗余。”
韩栋在白板上列出数据。
“关键是架构。
西门子的系统,牵引控制单元TCU是绝对的大脑,一旦大脑死机,全车瘫痪。
而CAN总线是多主结构,牵引、制动、辅助电源,每个节点都是平等的。
哪怕牵引单元炸了,制动单元依然可以通过总线接收紧急停车指令。”
陆佳杰站起身,快步走到白板前。
他看着韩栋画的拓扑图,大脑飞速运转。
作为计算机架构专家,他瞬间明白了韩栋的意图。
这是要用PC互联网的思维去打工业控制的仗。
“韩总,妙啊!”陆佳杰喃喃自语。
“绕开了西门子的私有协议,直接用开放标准。
只要写上层应用协议,他们就没法告我们侵权。”
“但是有一个致命问题。”
陆佳杰突然转身,抓起另一支笔,在白板上画了一个波形图。
“仲裁机制。”陆佳杰的神色变得严肃了些。
“CAN总线采用非破坏性位仲裁。
简单说就是谁的优先级高,谁先说话。
在低负载下没问题,但在高铁这种极端环境下,数据流是海量的。”
他在图上画了一个圈。
“如果这时候,空调系统报错,优先级设得高了点,车门传感器也在报错,牵引电机也在上传数据,总线被占满了。
这时候,司机拍下了紧急制动按钮。”
陆佳杰看向韩栋,语速极快:
“制动指令的优先级虽然最高,但如果总线正在传输一个长数据包,制动指令就得排队。
在时速300公里下,延迟100毫秒,车就出去了八米多。
这八米,就是紧急距离。”
“优先级倒置。”倪光楠沉声说道。
“这是实时系统的噩梦。”
这是一个逻辑死结。
CAN总线的灵活性带来了不可预测的延迟。
而高铁控制,要求的是绝对的确定性。
所有人的目光都集中在韩栋身上。
韩栋没有说话,他看着白板上的那个死结,心中早有解决办法。
“佳杰说得对,传统的事件触发机制确实会导致这个问题。”
韩栋拿起笔,在CAN总线的前面加了两个字母,TT。
TTCAN,时间触发CAN。
韩栋在白板上画了一个圆,将其切分成无数个扇形。
“将总线通讯周期划分为基本周期,每个周期内,给制动、牵引等关键指令预留绝对的时间窗口。
比如第0到第5毫秒,只允许传输制动指令,不管有没有指令这个窗口都空着,谁也不许占。”
“空调、照明这些非关键数据,放到剩下的共享窗口去抢。
这样,制动指令的延迟就是确定的,可以精确计算出最大延迟是多少微秒,而不是毫秒。”
陆佳杰盯着那个圆,瞳孔剧烈收缩。
引入时间维度。
把无序的竞争变成有序的队列。
这不仅仅是代码的修改,这是对控制哲学的重构。
在1993年,这种思想简直是科幻级别的。
“时间触发……”
林教授摘下眼镜,手有些颤抖。
“将异步系统强制同步化,这需要极高精度的时钟同步算法,误差不能超过1微秒。”
“启航有原子钟级别的校准算法。”韩栋看向陆佳杰。
“超算中心不是刚升级了吗?用它来跑时钟同步的仿真。
三天内,我要看到协议栈的原型。”
陆佳杰深吸一口气,脸上露出了狂热的表情。
“不用三天。”陆佳杰抓起桌上的资料。
“我现在就带人去写代码。只要解决了时钟漂移问题,这套系统将远超西门子的MVB。
他们的响应时间是50毫秒,我们能做到5毫秒!”
“去吧。”韩栋满意的点了点头。
只要思路正确,做起事来就能事半功倍。
陆佳杰带着软件团队风风火火地走出了会议室。
会议室里只剩下韩栋、倪光楠和秦远山。
夕阳透过落地窗洒在白板上,将那些复杂的线条染成了金色。
“技术路线通了。”倪光楠靠在椅背上,长出了一口气。
“韩总,你脑子里到底装了多少东西?这种架构,我连听都没听说过。”
韩栋笑了笑,没有解释。
这是二十年后汽车工业和航空航天领域的标准操作,现在拿出来当然是降维打击。
“软硬件都解决了。”秦远山给韩栋的杯子里续了水。
“那是不是可以准备投标书了?”
“还缺一样东西。”
韩栋走到办公桌前,拉开抽屉拿出一个牛皮纸档案袋。
档案袋有些陈旧,边角已经磨损。
“技术是冰冷的。”韩栋的手指轻轻敲击着档案袋。
“不管是IGBT还是TTCAN,它们只负责执行指令。
但高铁是一个巨大的系统,它在华夏复杂的地理环境中运行,面对的是风霜雨雪,是千分之三十的坡道,是复杂的信号干扰。”
“我们需要一个懂路的人。”
韩栋将档案袋推到桌子中央。
倪光楠疑惑地拿起档案袋,绕开封口的棉线,抽出里面的履历表。
照片上是一个穿着六五式军装的年轻人,眼神坚毅。
姓名:李云禾。
出生年月:1932年。
毕业院校:哈尔滨军事工程学院(哈军工)。
专业:导弹控制与铁路信号。
履历很长,密密麻麻:
1958年,参与西北导弹基地专运线信号系统设计。
1965年,主持京广线第一代电气化改造信号工程。
1978年,铁道部科学研究院信号所副所长。
1983年,因反对直接引进日本新干线信号技术,主张自主研发列车自动防护系统,调离核心岗位。
1985年,退休。
“李云禾?”秦远山惊讶道。
“我知道这个人,当年的硬骨头。