基于交换式以太网的TCN设计与实时性能分析

针对传统列车通信网络(TCN)难以满足下一代列车通信网络大容量、实时性的数据传输需求,本文提出基于交换式以太网的列车通信网络(EB-TCN)解决方案,建立了EB-TCN拓扑结构和通信协议栈模型.为了保证EB-TCN的实时性,在通信协议栈中加入实时虚拟层,通过集中式主从调度机制调度底层以太网资源.最后对骨干层和车辆控制层的实时性进行理论分析.新方案较大地提高网络带宽同时,能保证网络的确定性和实时性,能很好地满足传统TCN传输数据的要求,能够成为TCN网络的替代方案.     

基于交换式以太网的列车通信网络实时性研究

以太网技术具有通信速率高、成本低的优势,目前国内外轨道交通行业都在研究发展基于以太网的列车通信网络。本文以兼容传统以太网协议为前提,研究提高工业以太网实时性的方法。在对列车通信网络需求分析的基础上,提出一种基于交换式以太网的列车通信网络的解决方案,为满足列车重要数据的实时性要求,提出列车级交换机采用混合调度算法,以降低列车实时数据在交换机缓冲队列中的排队时延。运用网络演算理论分析列车实时数据的端到端时延上界,并通过网络仿真技术验证本方案应用于列车通信网络这一特定场合的可行性和有效性。     

基于工业以太网的高速列车通信网络仿真研究分析

现代高速列车需要传输大量的数据.传统的现场总线存在带宽低的缺点,不能满足大量数据的传输任务,而工业以太网具备带宽高、成本低等方面的优势.利用仿真软件OPNET,搭建了基于工业以太网的高速列车通信网络仿真模型.针对实际高速列车网络通信数据特性进行分类,并对其进行分析和建模.通过仿真,对基于宽带100 M和1 000 M的工业以太网列车通信网络的延时特性和利用率等方面进行比较分析.仿真结果表明,宽带1 000 M工业以太网能够满足列车通信的实时性和可靠性要求.     

基于工业以太网的列车控制网络性能分析及优化

分析了传统以太网通信网络技术,由于介质访问方法和数据通信的不确定性,导致其在列车控制网络的应用中存在问题。借鉴TCN介质访问的控制特点,引入基于时间触发机制的时分复用信道方法,对基于工业以太网的列车网络调度机制进行改进,以提升网络的实时性和确定性。在此基础上进行了实时性分析和计算,并在OPNET仿真平台上建立模型,仿真结果验证了该方法的可行性及有效性。     

基于虚拟链路交换式以太网的列车通信网络可靠性分析

随着轨道交通技术的不断发展,列车通信网络中需要传输的数据类型和数据量日益增大,传统列车通信网络的带宽难以满足要求。本文提出一种基于虚拟链路的环形交换式以太网解决方案,通过流量整形和虚拟链路调度技术可以保证每个BAG间隔内只有不超过一个帧在使用虚拟链路,可避免传统以太网对介质访问存在的碰撞问题,保证数据传输的确定性。为进一步探讨该网络的实时性,本文采用边扩张二元决策图EEBDD(Edge Expansion Binary Decision Diagram)算法分析该网络中的单条虚拟链路、多条虚拟链路以及全部虚拟链路的连通可靠性与及时可靠性,并通过网络仿真研究证实了本方案应用于列车通信网络的可行性。     

以太网技术在列车通信网络中的应用探讨

基于现有列车通信网络(TCN)不能完全满足信息传输的情况,提出了工业以太网和CAN总线共存的方案,介绍了基于高性能数字信号处理器TMS320F206的工业Ethernet的硬件接口电路、CAN/Ethernet网关模型等。     

列车网络控制系统EMC干扰丢包特性研究

轨道列车上的电磁干扰会对列车网络控制系统的通信产生随机性干扰,进而造成网络通信的丢包问题。通过搭建列车网络控制系统电磁干扰模拟试验台,研究EMC干扰对列车通信网络(TCN)的影响,重点研究静电放电干扰和脉冲群干扰对通信特性的影响,根据试验数据得到TCN丢包率随干扰大小的变化趋势,并进一步对所测数据进行分析建模,得到了基于EMC干扰的TCN丢包预测模型。     

动车组列车安全状态检测网络时延建模

针对动车组列车安全状态检测实时性要求较高的特点,对交换式工业以太网和CAN总线构成的异构网络应用于动车组列车安全状态检测进行了研究。综合分析了交换式工业以太网和CAN总线的周期性报文最大传输时延,建立了安全状态检测网络周期性报文最大传输时延的解析模型。基于该解析模型得出影响网络传输时延的主要因素为CAN节点、Ethernet/CAN网关和车厢级交换机的个数。最后分析了整个网络中周期性报文的最大传输时延随着CAN节点、Ethernet/CAN网关和车厢级交换机个数的变化趋势,并对所建立的解析模型进行了仿真验证。所建立的网络时延模型为定量分析网络实时性提供了理论依据。该建模方法可以推广到其他轨道交通列车中。     

适用于动车组制动系统的以太网板卡设计与实现

现有动车组列车通信网络TCN在带宽、传输速率、成本等方面已不适应动车组发展新需求,而以太网具有高速、费用低、资源共享等优势,正在逐渐成为动车组列车通信网络的发展趋势。研究适用于动车组制动系统的以太网板卡,有利于提高动车组制动系统的可靠性及互联互通,进一步完善了动车组制动系统的可操作性和可维护性。文中搭建了以太网板卡软硬件开发平台,研制了适用于动车组制动系统的以太网板卡,实现了应用程序下载、故障诊断和标定、数据记录和导出、以太网控车等功能,满足了以太网作为维护网络和控制网络的需求,仿真测试、试验联调、现车应用也验证了以太网板卡的有效性和可靠性。     

广州地铁3号线列车通信网络诊断机制研究

以广州地铁3号线B1型车为例,介绍了基于TCN的列车通信网络拓扑结构,研究了TCN列车通信网络的诊断机制,并分析了故障诊断原理。     

中国标准动车组以太网控车重联模式研究

中国标准动车组列车通信网络是列车上信息交互的关键设施,与传统通信方式相比,以太网总线技术是相对较新的列车通信网络,它具有带宽大、组件灵活及成本低等优点.以中国标准动车组以太网控车为研究对象,描述了以太网控车的重联方式、位置映射,以及重联信号的判定,通过拓扑协议实现了列车的结构拓扑和信息共享,使得以太网控车技术更加快速、...     

地铁列车的实时通信网络研究

实时以太网用于车载网络有其特有的优势，文章依据地铁列车通信网络典型结构，通过对PROFINET实时以太网协议特征、传输时延分析研究、理论计算和仿真实验，论证实时以太网络作为下一代地铁列车通信网络的可行性。     

基于TCN消息及过程数据实现WTB总线通信的网关程序设计

通过研究WTB总线通信机制,解决WTB总线带宽利用率低的问题。提出了利用TCN消息通信机制以及过程数据通信机制,实现WTB总线数据通信的网关软件程序设计。对WTB总线传输的数据量的通信时间计算分析、实验表明,该通信方式增加了基本通信周期内WTB总线传输的数据量,提高了WTB总线带宽利用率。利用TCN消息和过程数据的网关程序设计方式降低了大容量数据在WTB总线上的传输延时和程序开发的复杂度,保证了列车网络系统的可靠性。     

基于以太网的TCN网络管理系统

对TCN网络及其现场总线网络技术的发展进行了研究,设计了一个基于以太网技术利用PC设备对TCN网络进行远程监控、管理的系统.论述了该系统的框架结构、通信过程及管理功能,为TCN网络的测试、调试、运行、维护提供了方便.     

Modbus/TCP通信在地铁列车网络显示屏的应用

提出一种基于Modbus/TCP的列车网络显示屏以太网通信的解决方案,详细介绍该方案的实现方法,开展通信冗余性、可靠性的深入研究,并最终应用到某国外地铁列车通信网络项目中.现场运行结果表明,利用该方案实现的显示屏运行稳定,实时性及冗余性均符合要求.     

基于虚拟现实技术的列车网络实时控制可视化

针对TCN列车控制网络,通过自主研发的MVB/USB网关,在解决了MVB网络数据捕获及解析等难题的基础上,上位机采用＂生产者—消费者模型＂完成数据采集及处理,满足网络调试及人机交互对实时性的要求,最后综合应用网络通信技术、虚拟现实技术、三维图像技术、虚拟仪器技术,设计并实现了一套列车网络实时控制可视化的系统,以虚拟动画的形式实时响应来自列车网络的控制指令及状态信息。可用于试验教学、技术培训以及机车车辆的网络研发等。     

CRH5型和CRH3型动车组列车网络控制系统的比较

TCN是一种专门针对轨道车辆设计的列车通信网络,本文以CRH5型动车组和CRH3型动车组的列车网络控制系统作为TCN的2个应用实例,对其网络架构体系进行了比较分析。     

基于5 GHz无线局域网的车地无线通信系统测试与分析

车地无线通信系统是乘客信息系统进行数据传输的重要组成部分,其对乘客信息系统的使用效果起着至关重要的作用。现有北京地铁5号线乘客信息系统采用的基于2.4 GHz WLAN(无线局域网)的车地无线通信系统存在着带宽小、速率低等不足。针对这些不足,提出使用5 GHz频段的基于802.11 n技术车地无线网络替代现有网络。为了验证新技术的性能及有效性,设计并搭建了地面模拟系统,使用汽车替代地铁列车进行了测试。试验结果表明,使用5 GHz频段车地无线网的性能能够满足乘客信息系统的要求,达到了预期的效果。     

列车通信网络及其访问控制协议和选用原则

介绍列车通信网络的发展历程,主要的列车通信网络结构和功能,提出列车通信网络中合适的访问控制协议,结合我国具体情况,给出列车通信网络的选用原则.简要描述了列车通信网络的应用.