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

1、列車網(wǎng)絡(luò)在地鐵列車運行的過程中起著至關(guān)重要的作用，關(guān)系著列車運行的安全與乘客出行的舒適度。依據(jù)業(yè)務(wù)的要求，傳統(tǒng)的列車網(wǎng)絡(luò)中存在多種網(wǎng)絡(luò)，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(wù)系統(tǒng)等，這些獨立的系統(tǒng)造成網(wǎng)絡(luò)資源嚴(yán)重浪費、網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜、后期維護(hù)難度大等不利的影響。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，確保列車安全、為乘客提供服務(wù)等業(yè)務(wù)往往受到網(wǎng)絡(luò)帶寬限制，難以實現(xiàn)技術(shù)升級、網(wǎng)絡(luò)資源的綜合管理，所以研究適合多業(yè)

2、務(wù)融合的列車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(wù)等先進(jìn)性的重要標(biāo)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(yīng)性強、成本低等優(yōu)勢成為實現(xiàn)下一代列車網(wǎng)絡(luò)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(guān)鍵技術(shù)研究及樣車制造項目》中子課題《下一代地鐵列車網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)研究》(項目編號:2015BAG12B01-08)和IEC61375系列標(biāo)準(zhǔn)，對實時工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)地鐵列車網(wǎng)絡(luò)

3、的應(yīng)用研究。文章分析了實時以太網(wǎng)PowerLink技術(shù)特點，并結(jié)合我國地鐵列車業(yè)務(wù)的要求，構(gòu)建典型的4M2T列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要工作內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)，了解以太網(wǎng)列車幾種典型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)分類、性能指標(biāo)以及列車通信網(wǎng)絡(luò)具有初運行、基本管理和服務(wù)質(zhì)量、冗余功能。根據(jù)列車通信網(wǎng)絡(luò)的性能特點，研究了工業(yè)以太網(wǎng)在列車通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。
　　(

4、2)研究實時以太網(wǎng)PowerLink技術(shù)特點、地鐵列車網(wǎng)絡(luò)方案，包括通信機制和性能指標(biāo)。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(luò)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)的業(yè)務(wù)指標(biāo)，結(jié)合列車實際運行狀況設(shè)計最優(yōu)的地鐵列車網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并使用二元決策圖來驗證此