基于實時以太網(wǎng)PowerLink的列車網(wǎng)絡的實現(xiàn)研究.pdf

1、列車網(wǎng)絡在地鐵列車運行的過程中起著至關重要的作用，關系著列車運行的安全與乘客出行的舒適度。依據(jù)業(yè)務的要求，傳統(tǒng)的列車網(wǎng)絡中存在多種網(wǎng)絡，各自發(fā)揮著不可替代的作用，比如列車運行控制系統(tǒng)、列車安全監(jiān)控系統(tǒng)、列車廣播服務系統(tǒng)等，這些獨立的系統(tǒng)造成網(wǎng)絡資源嚴重浪費、網(wǎng)絡管理復雜、后期維護難度大等不利的影響。隨著信息技術的不斷發(fā)展與成熟，確保列車安全、為乘客提供服務等業(yè)務往往受到網(wǎng)絡帶寬限制，難以實現(xiàn)技術升級、網(wǎng)絡資源的綜合管理，所以研究適合多業(yè)

2、務融合的列車網(wǎng)絡技術勢在必行，是下一代地鐵列車實現(xiàn)智能化安全運行、人性化信息服務等先進性的重要標志。實時工業(yè)以太網(wǎng)憑借通信速率高、兼容性好、實時性高、適應性強、成本低等優(yōu)勢成為實現(xiàn)下一代列車網(wǎng)絡研究的熱點。
　　本文基于國家科技支撐項目課題《下一代地鐵列車關鍵技術研究及樣車制造項目》中子課題《下一代地鐵列車網(wǎng)絡融合技術研究》(項目編號:2015BAG12B01-08)和IEC61375系列標準，對實時工業(yè)以太網(wǎng)技術實現(xiàn)地鐵列車網(wǎng)絡

3、的應用研究。文章分析了實時以太網(wǎng)PowerLink技術特點，并結合我國地鐵列車業(yè)務的要求，構建典型的4M2T列車網(wǎng)絡系統(tǒng)，主要工作內容如下:
　　(1)深入分析了國際電工委員會頒布的IEC61375-2-5及IEC61375-3-4標準，了解以太網(wǎng)列車幾種典型的網(wǎng)絡拓撲結構、數(shù)據(jù)分類、性能指標以及列車通信網(wǎng)絡具有初運行、基本管理和服務質量、冗余功能。根據(jù)列車通信網(wǎng)絡的性能特點，研究了工業(yè)以太網(wǎng)在列車通信網(wǎng)絡中的應用。
　　(

4、2)研究實時以太網(wǎng)PowerLink技術特點、地鐵列車網(wǎng)絡方案，包括通信機制和性能指標。重點分析PowerLink實時性特征與機制，提出一種優(yōu)化方案，即采用卡爾曼濾波算法來解決主從節(jié)點精確同步的問題，優(yōu)化輪詢幀的數(shù)量，有效降低地鐵列車網(wǎng)絡傳輸時延，保證數(shù)據(jù)實時、可靠性，這也是本文的創(chuàng)新點。
　　(3)通過OPNET仿真軟件來建模分析各種拓撲結構的業(yè)務指標，結合列車實際運行狀況設計最優(yōu)的地鐵列車網(wǎng)絡拓撲結構，并使用二元決策圖來驗證此