區(qū)間分布式軌旁信號(hào)控制系統(tǒng)的安全通信網(wǎng)絡(luò)研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，鐵路通信網(wǎng)絡(luò)也緊跟發(fā)展的步伐，采用了很多新技術(shù)。其中，區(qū)間分布式軌旁信號(hào)控制系統(tǒng)的安全通信網(wǎng)絡(luò)是新技術(shù)在鐵路通信系統(tǒng)中的典型應(yīng)用。該系統(tǒng)能夠?qū)^(qū)間信號(hào)設(shè)備（信號(hào)機(jī)和軌道電路）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分布式控制，可以及時(shí)掌握信號(hào)設(shè)備狀態(tài)，保證列車安全、高效運(yùn)行。由于鐵路信號(hào)系統(tǒng)是一個(gè)對(duì)安全性要求很苛刻的系統(tǒng)，因此，研究通信網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性具有重要意義。
　　與全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類似，區(qū)間分布式軌旁信號(hào)

2、控制系統(tǒng)由監(jiān)控層、邏輯控制層、軌旁執(zhí)行單元、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層和軌旁安全通信網(wǎng)絡(luò)組成。監(jiān)控層實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的信息交互，邏輯控制層完成控制邏輯運(yùn)算，軌旁執(zhí)行單元?jiǎng)t實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備的控制和狀態(tài)采集。軌旁安全通信網(wǎng)絡(luò)保證了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與監(jiān)控層之間信息傳輸?shù)目煽啃?、?shí)時(shí)性和安全性，因此，該安全通信網(wǎng)絡(luò)是區(qū)間分布式軌旁信號(hào)控制系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分?；阼F路通信新技術(shù)及區(qū)間分布式軌旁信號(hào)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、分布式控制技術(shù)和光纖通信技術(shù)，本文提出了一

3、種新型可靠的軌旁安全通信網(wǎng)絡(luò)，即用光纖代替信號(hào)電纜作為通信介質(zhì)，組建安全可靠的光纖通信網(wǎng)絡(luò)。
　　論文首先介紹了軌旁執(zhí)行單元和鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了區(qū)間分布式軌旁信號(hào)控制系統(tǒng)的功能需求和主要傳輸信息，并設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)的基本體系結(jié)構(gòu)和軌旁安全通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；然后，對(duì)軌旁通信單元中的通信接口轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行了詳細(xì)的軟硬件設(shè)計(jì)，包括以FPGA（Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列）為微處理器的

4、以太網(wǎng)-光纖通信接口轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)和基于AVR單片機(jī)和FPGA的光纖-CAN通信接口轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)。而后，根據(jù)信息傳輸?shù)目煽啃院桶踩砸笠约肮饫w通信技術(shù)的特點(diǎn)，把軌旁執(zhí)行單元與控制主機(jī)之間的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為高可靠性的可自愈雙環(huán)冗余光纖通信網(wǎng)絡(luò)；另外，基于安全通信協(xié)議整體結(jié)構(gòu)和HDLC（High Level Data Link Control，高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制）通信協(xié)議，進(jìn)行了安全通信協(xié)議設(shè)計(jì)及安全性分析。最后，通過(guò)采用PING程序測(cè)試了設(shè)計(jì)