轨道车辆MVB通信网络的实时特性

多功能车辆总线(MVB)应用于轨道交通车辆的车厢级通信网络已经成为新一代列车通信网的发展趋势。采用MVB必须满足轨道车辆对数据传输提出的实时性要求。MVB网络的端到端传输延迟主要包括报文分组在缓存器内的平均等待延迟、发送报文分组延迟、介质传播延迟等,而影响发送报文分组延迟的主要因素是报文分组的平均等待延迟受介质访问控制方式的约束;主设备消息事件请求帧的到达过程服从泊松分布,多消息事件并发引发的事件仲裁延迟是影响消息数据报文延迟的重要因素。仿真实验结果表明,MVB网络的过程数据具有报文分组传输时间确定、报文分组长度对网络延迟影响小等实时特性,但消息数据的报文延迟受网络负载的影响较大。运用排队理论分析主从轮询方式下过程数据的延迟与MVB的轮询周期、通信速率的关系;分析数据表明,该方法可以取代以往的国外经验值来配置网络,而且配置指标更符合实际运行的要求,并已经成功应用于实际设备的测试分析中。     

CRH380CL高速列车网络控制系统

文章介绍了CRH380CL高速列车网络控制系统的拓扑结构,阐述了该系统列车总线和车辆总线的通讯协议及轮询策略,详细说明了该系统的硬件构成、主要功能及故障诊断策略,为该型动车组的运用及维护保养提供了技术支撑。     

T型列车通信网络的偶发性数据传送

根据IEC61375-1：1999和UIC556：1999标准,介绍T型网络多功能车辆总线和绞线式列车总线上的偶发性数据传送,并从基本周期、设备分类、帧类型、设备状态扫描、主权转移等方面进行阐述,着重分析2种总线上消息数据的开始发送、传送和仲裁。     

一种多功能车辆总线周期扫描表优化设计方案

介绍了多功能车辆总线有关介质分配的基本概念,分析了按照IEC 61375-1标准定义的基本规则所构造的周期扫描表存在的缺陷。提出了一种将数据量最大的端口数据安排在当前网络负荷最小的基本周期发送的周期扫描表优化设计方案,采用该方案生成的周期扫描表中的周期变量分布均匀,各个基本周期内网络负荷基本均衡,从而实现MVB网络实时调度的性能优化。     

多功能车辆总线的通信性能分析及仿真

介绍了多功能车辆总线的通信协议，提出了该总线网络的性能分析方法。通过对过程数据的分析，得出了过程数据的吞吐量。分析了主设备消息事件请求帧的特点，证明了请求帧的到达过程服从泊松分布，从而可以使用数学期望分析消息数据中多事件请求引起的报文增加数，进而得出了消息数据的吞吐量。最后，在不同网络负载条件下对该总线网络进行了网络性能仿真试验，并给出了仿真结果。     

铁道车辆MVB网络分析

本文立足铁路MVB网络分析,介绍并分析了多功能车辆总线MVB帧结构、主设备帧和从设备帧及主设备帧和响应此主帧而送出去的从帧组成报文的原理,针对影响MVB协议实时性的关键因子,通过网络配置灵活支持MVB过程数据、消息数据和监督数据,降低了列车实时数据的传输时延,使实时性可靠性灵活性等方面都有明显提高。     

一种改进的多功能车辆总线周期扫描表的配置方法

结合国际电工委员会IEC 61375标准中构成周期扫描表的基本规则,在分析了周期数据通信方式和报文信息特点的基础上,将总线负载均匀度加入约束条件,提出了一种改进的多功能车辆总线(MVB)周期扫描表优化算法。利用该优化算法对具体的周期扫描表用例进行配置,与传统的逐步填空法相比,可以有效提高整个周期扫描表的均匀度,以此达到提升列车网络控制系统的可靠性和实时性的目的。并且该算法能够设置优先发送的数据,人为决定特定数据在特定周期发送,有利于分析特定的数据。最后基于该优化算法,开发出一款专门的软件用于配置MVB周期扫描表。     

WTB总线协议网络数据传输调度与控制协同策略研究

在研究WTB总线协议网络数据传输特性的基础上,提出一种协调控制周期数据和非周期数据传输的PMTS调度策略;采用实时控制系统的调度理论和控制策略,实时构建周期数据调度轮询机制,设计非周期数据动态抢占调度控制方法,从而实现对网络数据传输的协同控制和调度;搭建WTB总线协议网络数据传输试验平台,将PMTS调度策略应用于自主设计的列车通信网关系统中。结果表明,该调度策略可灵活分配WTB总线网络编组的常规运行周期,实现底层数据传输与上层协议间的协同配合。     

基于码分多址(CDMA)的地铁维护用车载无线通信系统

为了实现地铁车辆运行时与地面监控系统之间进行可靠通信,设计了以ATxmega384C3为核心的基于CDMA2000网络的车载无线通信系统。阐述了CDMA2000网络的优点,并对系统原理的关键技术做了理论分析。介绍了车载无线通信系统数据传输的基本原理以及数据帧格式,并给出ATxmega384C3为核心的硬件电路设计以及数据发送与接收的流程,该系统可实时、可靠地与地面之间进行数据的收发,为地铁车辆维护提供保障。     

CANopen作为轨道交通车辆总线的可行性研究

本文对CANopen协议作为轨道交通车辆总线的可行性进行了理论分析和试验验证。对比分析CANopen和MVB各层协议,结合CAN及CANopen协议特点制定一套基于静态调度算法(RM)和CANopen协议的网络调度机制,通过理论分析和实例计算证明使用该调度机制的CANopen网络能达到MVB性能,从理论上证明CANopen作为轨道交通车辆总线的可行性。通过搭建试验平台,模拟实际车辆网络和数据进行试验,试验数据及试验波形结果表明:基于本套网络调度机制的CANopen网络能够达到MVB网络性能,证明CANopen作为轨道交通车辆总线的可行性。     

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。     

基于有限状态机的轨道交通多功能车辆总线网络动态性能仿真分析

鉴于MVB(多功能车辆总线)网络在轨道交通列车上的广泛应用,选取网络效率、网络利用率和网络吞吐量等表征MVB网络动态性能的关键评价指标,基于Stateflow有限状态机工具箱构建模块化MVB网络模型,并利用该模型分析了数据长度、设备数量、传输介质等因素对MVB网络动态性能的影响.     

多功能车辆总线MVB周期扫描表配置分析

MVB(Multifunction Vehicle Bus)总线管理器需要按照周期扫描表来进行周期轮询,周期扫描表是周期数据通信时调度的依据,因此,配置好周期扫描表就可以更高效的传输数据。目的是完成周期扫描表的配置,并对配置情况加以说明。在分析了周期数据通信方式和报文定时特点的基础上,结合国际电工委员会标准IEC 61375-1中构成周期扫描表的基本规则,确定了生成周期扫描表的算法流程。同时说明了周期数据时间在超出基本周期时间65%的状况下,又如何调整周期扫描表来完成周期扫描表的配置。最后再根据MVB周期信息,以EMD(Elec-trical Middle Distance)介质为例子说明了如何配置周期扫描表。     

一种基于MVB网络通信的中央控制设备设计方案及其实现

介绍中央控制设备CCU的功能和软、硬件设计方案和实现原理,该设备基于MVB网络通信,是TCN网络控制系统中的关键设备之一,集MVB网络通信功能、MVB总线管理功能、网络配置和监视功能、图形化编程功能于一体,支持用户网络通信配置、控制软件和诊断软件的开发。用户可利用网络配置监视软件NCMS对CCU的网络通信进行参数配置,并对连在MVB网络上的各类MVB设备状态进行远程监视。同时,用户可以利用符合IEC61131标准的OpenPCS图形化编程软件方便、可靠地开发列车级或者车辆级的各种控制和故障诊断程序。另外该设备还具有热备冗余功能,增强了设备运行的可靠性。该设备已应用于上海低速磁悬浮列车和西南交通大学磁浮中心等工程项目中,运行稳定,性能良好。     

MVBC02一类设备主/从帧数据收发实现方法

本文从TCN标准出发,着重论述多功能车辆总线控制器MVBC内部编程模块的具体功能及主控MVBC在一类设备模式下的初始化配置流程,并在此基础上阐明MVBC一类设备模式下的主/从数据帧的基本组成、帧格式配置、功能码、端口属性定义以及实现数据帧收发的具体方法.通过对MVBC一类模式下的主/从数据帧收发具体流程的详细分析,为进一步开展直接针对MVBC控制器底层硬件的数据通信编程打下基础.     

350km/h动车组TCN网络周期轮询优化算法研究

CRH3型高速动车组周期轮询策略存在总线负载利用率不均匀、周期负载占用带宽相差较大的不足。针对此不足,对高速动车组网络控制系统周期数据的数学模型进行推导,提出一种用于350km/h动车组的周期轮询优化算法。根据MVB轮询周期表的特点,在求解过程中增加层次性的约束条件,以局部目标函数代替全局目标函数,提高了算法的运行效率。对单调速率算法、遗传算法和多约束条件均匀度优先算法的关系进行论证,表明此优化算法在多约束条件下具有极大优势。对优化算法进行可调度性分析,验证了周期轮询表优化结果的有效性。仿真结果进一步证实此优化算法实现了负载信息均匀度最优。     

机车车辆的MVB-CAN总线网关设计

列车通信的网络组态是多种多样的,其中MVB与CAN总线连用就是一种高性能的组网方式.基于对CAN和MVB报文结构的深入分析,实现一种MVB-CAN的网关设计,有效地完成了两种协议之间的各个网络层次的转换.     

基于Logistic集成学习的列车MVB网络异常检测方法研究

多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus,MVB)已经广泛应用于轨道交通车辆,而恶劣的工作环境易造成MVB网络通信性能退化,严重时危及行车安全。在对MVB网络常见故障进行分析的基础上,从MVB物理层和数据链路层中提取网络状态特征,提出了一种基于异质Logistic集成学习的MVB网络异常检测方法,及时检测MVB网络异常,最大限度地避免故障修。通过搭建MVB网络试验平台,进行多组故障注入试验,试验结果验证了方法的有效性。     

基于变分自编码器的MVB网络异常检测方法

多功能车辆总线(MVB)用于列车通信网络中各功能设备间的信息传输,其网络异常将严重影响列车运行安全.在对MVB网络常见故障分析的基础上,提出一种基于变分自编码器(VAE)的MVB网络异常检测方法,直接将采集到的MVB信号物理波形作为模型输入,选取VAE重构误差作为MVB网络异常检测依据.为了有效解决实际应用中带标记异常...