軌道交通車輛MVB通信網(wǎng)絡的研究與設(shè)計實現(xiàn).pdf

1、列車局域網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)以及嵌入式微機控制技術(shù)發(fā)展迅速，世界各國相繼研制成功了各具特色的列車通信網(wǎng)絡。為了規(guī)范列車車載設(shè)備數(shù)據(jù)通信的標準，同時也考慮到車載微機的進一步發(fā)展，國際電工委員會(IEC)第九技術(shù)委員會(TC9)的第二十二工作組(WG22)聯(lián)合國際鐵路聯(lián)盟(UIC)制定了列車通信網(wǎng)絡國際標準IEC61375-1，即所謂的TCN標準。TCN由絞線式列車總線(WTB)與多功能車輛總線(MVB)二級子網(wǎng)組成。MVB通信網(wǎng)絡將車輛內(nèi)

2、的各個可編程設(shè)備連接起來，而WTB則將列車的各個車輛連在一起，構(gòu)成整個TCN。MVB通信網(wǎng)絡是為快速的過程控制優(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準。 本論文是作者在參加城市地鐵車輛通信網(wǎng)絡系統(tǒng)國產(chǎn)化項目的基礎(chǔ)上完成的。文中首先介紹了國內(nèi)外主流列車通信網(wǎng)絡的發(fā)展，進行了技術(shù)層面的比較，進而具體分析了國內(nèi)軌道交通車輛的MVB通信網(wǎng)絡應用現(xiàn)狀以及面臨的難題。重點剖析了MVB通信網(wǎng)絡的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、

3、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡層次；進一步闡述了MVB通信網(wǎng)絡接口設(shè)備分類、網(wǎng)絡接口卡以及網(wǎng)絡控制器。運用概率理論和比特檢錯的蒙地卡羅仿真方法分析了MVB通信網(wǎng)絡的差錯控制能力，同時對MVB通信網(wǎng)絡的監(jiān)視數(shù)據(jù)報文進行了分析，從而較全面的分析了MVB通信網(wǎng)絡的安全性。采用MVB通信網(wǎng)絡必須滿足軌道車輛對數(shù)據(jù)傳輸提出的實時性要求。MVB通信網(wǎng)絡的端到端傳輸延遲主要包括報文分組在緩存器內(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、是報文分組的平均等待延遲受介質(zhì)訪問控制方式的約束；主設(shè)備消息事件請求幀的到達過程服從泊松分布，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)報文延遲的重要因素。仿真實驗結(jié)果表明，MVB通信網(wǎng)絡的過程數(shù)據(jù)具有報文分組傳輸時間確定、分組長度對網(wǎng)絡延遲影響小等實時特性。運用排隊理論分析了主從輪詢方式下過程數(shù)據(jù)的延遲與MVB通信網(wǎng)絡的輪詢周期、通信速率的關(guān)系，給出了分析結(jié)果。按照MVB通信網(wǎng)絡協(xié)議標準，基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)和PC-104