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。     

基于工业以太网的地铁列车多网融合技术仿真研究

针对工业以太网在实时性等方面的缺陷,在传输协议机制上提出改进建议,建立数据业务综合分级调度的实时传输机制,以有效降低端到端传输时延;利用OPNET仿真工具,设计出列车骨干网和编组网的以太网络模型、节点模型和进程模型,并依据业务要求配置仿真参数,验证了综合分级调度算法在端到端时延方面的有效改善。     

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。     

基于以太网列车通信网的交换机测试方法

交换机作为基于以太网的列车通信网数据汇聚和存储转发的节点,是列车网络通信和控制的核心设备.通过分析基于列车通信网络拓扑和基于以太网的列车控制、诊断应用需求,总结以太网列车骨干网(ETB)和以太网编组网(ECN)交换机应提供的服务,提出了一种可覆盖ETB交换机和ECN交换机物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层功能与...     

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TCN仿真研究及分析

针对传统列车通信网络(Train Communication Network,TCN)难以满足下一代列车通信网络的带宽需求,提出了基于交换式以太网的TCN解决方案,建立了基于交换式以太网的列车通信网络拓扑结构和通信协议栈模型。在满足网络强实时性方面,进行了相关改进。然后通过VxWorks试验平台进行试验验证,结论是这种新方案在较大提高网络带宽的同时,能保证网络的确定性和实时性,能很好地满足传统TCN网络传输数据的要求,证明了基于交换式以太网列车通信网络代替TCN的可行性。     

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RFC 2544标准的列车编组网络性能测试方法

针对目前列车通信没有明确的网络性能测试方法的问题,基于RFC 2544标准对基于以太网的列车编组网络性能测试进行研究,并构建以太网性能测试环境。仿真结果表明,该方案支持多种拓扑和配置,能够精准测试车载网络的性能,该测试方法为车载实时以太网的进一步发展提供支持和依据。     

基于改进LS-SVM算法的列车通信网络时延预测方法

由于通信网络诱导时延的存在会对列车牵引制动系统造成影响,因此对时延精准预测并实现补偿十分重要。提出了一种基于改进粒子群(PSO)算法优化的最小二乘法支持向量机(LS-SVM)算法对列车通信网络时延进行预测,搭建了列车网络控制系统半实物平台,使数据通过多功能车辆总线(MVB)进行传输,分别改变车辆控制单元(VCU)特征周期及负端口数量大小,以获取大量不同特性的时延数据。将数据分组后利用改进的PSO算法优化LS-SVM算法进行预测仿真。仿真结果表明,与传统的LS-SVM算法及Elman神经网络算法的预测方法相比,所提出的方法在列车通信网络的时延预测方面具有更好的快速性和准确性。     

TRDP协议及其解析技术的应用

随着云计算、大数据、物联网、5G、北斗导航等新技术的不断融合，以数据为基础驱动的高速列车智能化正在持续发展。在高速列车智能化应用场景中，多业务数据要求不同的传输速率、通信周期并且占用不同的流量带宽，关键业务数据采用TRDP协议进行传输。然而由于列车以太网基于CSMA/CD通信机制，多业务数据增加了通信延时抖动甚至数据阻塞的风险，因此研究TRDP数据解析对数据可靠传输至关重要。文中介绍了TRDP实时协议，提出了一种通过Wireshark和Python软件进行数据解析的方法，可方便直观地分析TRDP报文健康完整性、通信周期延时抖动以及以太网流量等关键性能指标，为以太网工程应用提供了参考。     

基于NetFPGA的列车以太骨干网负载均衡的设计

以太网在通信领域中彰显的各种优势,使它已经成为列车通信网络的发展方向之一。在简单介绍了列车工业以太网技术之后,基于NetFPGA设计并实现了一种IEC61375 2-5定义的工业以太网络拓扑结构列车通信网络的负载均衡传输方式,以解决列车骨干网络大量数据的传输而端口带宽不足的问题,并在半实物仿真平台上测试数据包的负载均衡传输。     

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。     

基于列车实时数据协议的以太网高速通信技术

为了满足列车通信网络中过程数据与消息数据传输的需要,在可扩展处理平台上,设计了一种基于列车实时数据协议(TRDP)的以太网网卡,并在此基础上提出一种片间总线接口方法,实现了对过程数据和消息数据的实时交互,解决了传统片间总线速率低的问题;同时利用串并联端接电阻,从硬件上改善了高速片间总线的信号完整性,保证了高速模式下过程数据与消息数据的实时交互;在所搭建的研究测试平台上,实现了TRDP对过程数据的高速传输。     

列车通信网络并行冗余方法与协议的研究

列车通信网络的可靠性是保证列车安全稳定运行的前提,根据列车通信网络的需求,构建一种并行传输的网络架构,通过改进的并行冗余协议PRP提高基于以太网的列车通信网络的可靠性。对PRP协议的冗余机制进行研究,针对PRP协议存在的问题,结合列车通信并行网络的需求,改进并行冗余协议的数据发送机制以及冗余算法。根据重要性对传输的数据进行分类并采取不同的传输策略:重要数据采用并行传输方式,能够使其故障恢复时间减小为零,保证了网络的可靠性;非重要数据采用交替传输方式,以缓解传输时的网络带宽压力。网络仿真结果验证了采用并行冗余协议的列车通信网络的可靠性。     

基于MVB和TRDP的列车主控双网冗余设计与实现

针对目前列车通信网中,一般以WTB、MVB作为主要通信方式的现状,以某动力集中型电动车组的研发设计作为依托,研究基于MVB和以太网的主控制单元列车总线控制方式,在机车应用中增加控制单元双总线冗余切换功能,增强了列车网络通信可靠性。运用考核表明,采用该方案的通信网络运行状态良好,具备较高的可靠性和实时性,完全满足列车数据传输的要求。     

基于实时以太网的中低速磁浮列车网络控制系统

文章阐述了中低速磁浮列车网络控制系统的网络结构及技术特点,该网络控制系统基于实时以太网,符合IEC 61375新标准,采用了R-NAT的IP地址算法、TTDP列车编组功能,以及TRDP实时协议。通过试验验证,基于实时以太网的列车网络控制系统实现了数据实时、可靠传递,并解决了数据带宽问题,为中低速磁浮列车性能的进一步提升奠定了基础。     

传输时延对CBTC影响的分析及消除

基于通信的列控系统CBTC利用无线通信传递列车状态信息和控制命令,数据传输时延将引发不必要的列车牵引和制动,降低列控系统的性能。本文提出一种适用于CBTC的列控系统和数据通信系统的一体化设计方法,将CBTC的多列车控制系统等效为网络控制系统,建立一体化模型,分析传输时延对列控系统性能的影响。提出消除传输时延对列控系统影响的改进措施,并通过仿真验证该方法的有效性。     

基于以太网的高速列车控制系统研究

以太网因在提升列车维护效率、降低维护成本、促进列车智能化方面逐渐展现出独特优势,所以基于以太网搭建智能化的控制系统将是列车控制的发展趋势。文章从当前高速列车控制系统的现状出发,提出了一种基于以太网的列车网络控制系统。结合系统的拓扑结构,分别从系统工作效率、实时性和可靠性方面进行了系统的阐述。结果证明该系统在构建高速列车控制系统方面具有很好的应用前景。     

ARCNET网络系统实时性能分析与研究

列车控制网络在列车控制系统中起着非常重要的作用,其实时性能直接影响到列车的安全可靠运行。对其实时性能进行分析评价可以优化设计列车控制网络的应用层,合理配置网络,优化网络性能,从而保证列车的安全可靠运行。本文介绍ARCNET列车控制网络的数据帧类型,数据通信机制和自动重构过程等,并对ARCNET网络通信延迟时间参数进行分析,建立ARCNET网络数据通信延迟时间模型、分析其网络实时性,并提出改进网络实时性的方法。最后在搭建的网络控制系统中,对实验测试结果和模型计算结果进行比较,验证模型的正确性。并利用分析结果以及建立的通信延迟时间数学模型,计算开发基于ARCNET轻轨列车网络控制系统的轮询周期,为系统应用层设计提供依据。     

地铁车辆多网融合实时以太网技术研究

基于列车网络融合系统实时以太网技术,将列车上的网络通信速度提高到1 000 Mb/s,采用列车控制网与PIS系统网络融合,设计出与网络融合系统配套的车载云平台,实现数据监控与故障诊断功能,并通过装车试验验证,为后续以太网控制系统技术、基于以太网的信息化服务技术在地铁车辆的设计、制造、安装、运营方面的应用积累经验。