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列车网络控制系统的分析与研究

王磊  
【摘要】: 随着列车运行速度的提高,列车网络控制系统具有越来越重要的意义。同时,列车网络控制系统是动车组的九大关键技术之一,因此建立可靠安全的车载通信网络是十分必要的。 首先分析了列车网络控制系统的体系结构,功能模块及车载通信网络的拓扑结构、传输信息等。 接着介绍了IEC-61375标准,即列车通信网络(TCN)标准是IEC联合UIC经过十年的工作采用了一个用于规范车载设备数据通信的标准。介绍了TCN网络的基本结构、实时协议、数据传输及介质访问方式。并详细讨论了WTB和MVB总线的物理层、报文、介质访问及链路层控制。 其次分析比较了ARCnet和TCN两种车载通信网络,并总结出了各自的优势。ARCnet用于CRH2动车组,TCN用于CRH1、CRH3和CRH5动车组。本文详细分析了CRH1、CRH2和CRH5的车载通信网络的拓扑结构及关键技术。 在Matlab环境下,利用有限状态机理论对TCN通信网络进行形式化建模。意义在于用形式化的方法描述TCN通信过程,使网络易于理解。状态机模型的仿真动态展示了总线系统的通信行为,并为总线控制系统的通信研究提供了一个仿真平台。从节点的角度出发,建立了节点的发送和接收状态机模型。在此仿真模型上,研究了TCN网络控制系统中负载和传输速度以及信息发送平均时延的变化。 从协议的形式化建模到基于仿真平台进行总线性能分析,系统地进行了总线协议分析。仿真平台的建立为总线控制系统性能的进一步研究提供了广阔的前景。


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