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基于CANopen总线的列车控制网络系统研究及应用

喻文冲  
【摘要】: 随着地铁列车运输负载量的增大,运行速度不断提高,这对列车安全性和可靠性提出了更高的要求。列车控制网络系统能够实现列车全线自动驾驶、超速防护以及故障分析和远程监控的功能,减少了人工控制的环节,提高了响应速度和可靠性。 本论文以“广州地铁1号线国产化改造”为背景,提出了基于CANopen总线的地铁列车控制网络系统的设计方案。通过分析总线静态服务性能的各个参数,验证了CANopen和HDLC总线协议适配的可行性,并对其协议转换模型进行了深入的探讨。 CANopen列车控制网络系统在硬件结构上主要分为四个部分:网络主控制器、车辆控制器、CANopen/HDLC网关和中继器。在协议转换模型研究的基础上,提出CANopen/HDLC网关的设计方案。网关的硬件设计包括LPC2294处理器模块、CANopen总线通信模块和HDLC通信总线模块三部分。网络主控制器、车辆控制器和中继器选用了现有的成熟产品。根据CANopen应用层协议,设计对象字典、PDO和SDO的接口函数,然后设计了网络主控制器和其他从节点的主函数,完成了控制网络系统的软件设计。 最后对CANopen列车控制网络系统进行了测试,包括CANopen/HDLC网关的功能测试,列车控制网络系统的通信测试和实时性测试。重点测试分析了在不同的总线负载和通信速率下影响系统实时性的关键因素—报文时延,充分验证了本设计方案的可行性与正确性。


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