軌道交通車輛MVB通信網(wǎng)絡(luò)的研究與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn).pdf

1、列車局域網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以及嵌入式微機(jī)控制技術(shù)發(fā)展迅速，世界各國(guó)相繼研制成功了各具特色的列車通信網(wǎng)絡(luò)。為了規(guī)范列車車載設(shè)備數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也考慮到車載微機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)第九技術(shù)委員會(huì)(TC9)的第二十二工作組(WG22)聯(lián)合國(guó)際鐵路聯(lián)盟(UIC)制定了列車通信網(wǎng)絡(luò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61375-1，即所謂的TCN標(biāo)準(zhǔn)。TCN由絞線式列車總線(WTB)與多功能車輛總線(MVB)二級(jí)子網(wǎng)組成。MVB通信網(wǎng)絡(luò)將車輛內(nèi)

2、的各個(gè)可編程設(shè)備連接起來(lái)，而WTB則將列車的各個(gè)車輛連在一起，構(gòu)成整個(gè)TCN。MVB通信網(wǎng)絡(luò)是為快速的過(guò)程控制優(yōu)化的總線，且適合用作車輛總線，這就使得MVB逐漸成為下一代車輛的通訊總線標(biāo)準(zhǔn)。 本論文是作者在參加城市地鐵車輛通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目的基礎(chǔ)上完成的。文中首先介紹了國(guó)內(nèi)外主流列車通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，進(jìn)行了技術(shù)層面的比較，進(jìn)而具體分析了國(guó)內(nèi)軌道交通車輛的MVB通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀以及面臨的難題。重點(diǎn)剖析了MVB通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、

3、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)層次；進(jìn)一步闡述了MVB通信網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備分類、網(wǎng)絡(luò)接口卡以及網(wǎng)絡(luò)控制器。運(yùn)用概率理論和比特檢錯(cuò)的蒙地卡羅仿真方法分析了MVB通信網(wǎng)絡(luò)的差錯(cuò)控制能力，同時(shí)對(duì)MVB通信網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)視數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行了分析，從而較全面的分析了MVB通信網(wǎng)絡(luò)的安全性。采用MVB通信網(wǎng)絡(luò)必須滿足軌道車輛對(duì)數(shù)據(jù)傳輸提出的實(shí)時(shí)性要求。MVB通信網(wǎng)絡(luò)的端到端傳輸延遲主要包括報(bào)文分組在緩存器內(nèi)的平均等待延遲、發(fā)送分組延遲、介質(zhì)傳播延遲等，而影響分組延遲的主要因素

4、是報(bào)文分組的平均等待延遲受介質(zhì)訪問(wèn)控制方式的約束；主設(shè)備消息事件請(qǐng)求幀的到達(dá)過(guò)程服從泊松分布，多消息事件并發(fā)引發(fā)的事件仲裁延遲是影響消息數(shù)據(jù)報(bào)文延遲的重要因素。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MVB通信網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程數(shù)據(jù)具有報(bào)文分組傳輸時(shí)間確定、分組長(zhǎng)度對(duì)網(wǎng)絡(luò)延遲影響小等實(shí)時(shí)特性。運(yùn)用排隊(duì)理論分析了主從輪詢方式下過(guò)程數(shù)據(jù)的延遲與MVB通信網(wǎng)絡(luò)的輪詢周期、通信速率的關(guān)系，給出了分析結(jié)果。按照MVB通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)和PC-104