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。     

地铁列车故障检测与诊断系统网络体系结构及其仿真研究

根据地铁列车故障检测与诊断技术的发展需求,介绍了车载故障检测与诊断系统的组成,提出了基于工业以太网的地铁列车故障检测与诊断系统网络体系结构.利用网络仿真软件构建了该诊断网络的网络拓扑结构模型,并基于该模型研究了车载工业以太网传输大容最故障数据及视频监视信息过程中网络负载、网络延时和端到端的关键性能参数.仿真结果表明,该系统级仿真模型对车载故障诊断网络的性能分析是有效的,为工业以太网络在地铁列车上的应用提供了客观、可靠的定量依据.     

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。     

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。     

基于以太网的列车骨干网性能研究

为满足未来列车网络承载大数据量传输需求,设计基于以太网的列车骨干网网络架构。在分析列车骨干网的特点的基础上,完成了列车骨干网节点的软、硬件开发,并进行了网络性能的相关测试,测试结果表明,基于以太网的列车骨干网络具有高数据吞吐量、高传输可靠性的特点,证明了基于以太网技术的列车骨干网络方案的可行性。     

基于均值法的地铁网络通信配置方案设计

列车网络控制系统的网络负载率及均衡程度直接影响地铁车辆的运行平稳性。以某地铁车辆为例设计了一种以均值为基准,通过自动修正偏移量来实现网络通信配置表的生成方法,并对网络负载情况进行了分析。本网络通信配置方案算法合理可行,保证了通信负载的均衡分配,提高了通信网络的稳定性。     

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。     

以太网在CRH2型长编组动车视频娱乐系统中的应用分析

阐述了以太网作为列车通信网络存在的问题及解决方法,介绍了以太网在16辆长编组动车视频娱乐系统中的应用,并给出了测试结果,证明了以太网作为列车通信网络的可行性.     

基于工业以太网的动车组列车网络技术研究

基于以太网技术的不断发展和在工业控制领域的广泛应用,对工业以太网在动车组列车网络中应用的可行性进行了分析;设计了基于工业以太网的列车网络拓扑结构,并采用网络仿真工具OPNET对其进行了仿真分析,仿真结果表明以太网用于动车组列车网络系统具有充分的可行性。     

工业以太网在轨道车辆网络系统中的应用探讨

介绍了列车通信网络的现状,探讨了工业以太网在轨道车辆网络系统中的应用,并对其关键技术进行了重点阐述。     

工业以太网在HX_D3系列机车上的应用

文章介绍了列车网络的结构、主要功能以及工业以太网的特点,详细阐述了工业以太网在HXD3系列机车上的应用状况,分析了工业以太网在列车网络中的应用前景。     

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。     

工业以太网在城轨车辆中的应用研究

基于以太网技术的列车通信网络为研究对象,从列车通信网络架构设计及功能集成设计2方面进行了应用性研究。首先,对基于以太网的列车通信网络构建形式进行了探讨,并从不同维度对各种网络拓扑形式进行了可靠性分析;在此基础上,进一步讨论了多业务融合网络技术在城市轨道交通车辆中的实现形式;最后,通过具体的应用实例验证了文中所设计的适应多业务融合的列车以太网网络拓扑的可行性。实测表明,该网络系统模型稳定可靠,具有较强的网络兼容性以及良好的通信性能,能够有效提升网络控制系统应用效率。     

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。     

城市轨道交通车辆总线对比分析

从列车网络设备模型、网络拓扑结构、数据传输等方面,对比分析目前城市轨道交通车辆上采用的由CAN、MVB和工业以太网3种车辆总线构成的列车通信网络,可为以后列车通信网络的设计与选择提供参考。     

基于以太网的CRH2动车组通信网络仿真研究

列车通信网络是高速列车的关键部件.本文以CRH2动车组上的列车级控制网络ARCNET作为参考模型,在以太网环境下对其网络系统技术进行层层剥离分析,利用以太网模拟仿真ARCNET网络通信机制,研制开发出CRH2动车纯软件仿真平台,实现列车网络控制的基本功能,为CRH2动车网络通信技术的国产化提供了一定的参考.     

列车通信网络安全现状分析及应对方案研究

随着以太网技术在列车网络控制系统中的深入应用，列车通信网络面临的安全挑战日益增加。文章结合列车网络控制系统的业务特点及网络架构，对列车通信网络中存在的各种网络安全隐患和风险进行了分析，同时参考GB/T 22239 《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》和IEC 62443 《工业过程测量、控制和自动化网络与系统信息安全》系列标准中的安全要求，研究了适合列车网络控制系统的网络安全防护方案，为后续列车通信网络安全体系建设提供指导。     

动车组以太网控车的设计与应用

基于实时以太网的列车网络控制系统是列车通信网络发展的重要方向,文中分析了采用以太网技术实现动车组网络控制的必要性与可行性,设计了以太网控车技术方案,并应用到250 km/h复兴号动车组。通过型式试验与正线运行的考核,充分论证了以太网控车的可行性,实现了动车组以太网控车技术的成功应用。