一种新的MVB总线网关设计

设计并实现一种新的MVB总线网关。通过分析MVB ESD+和MVB EMD总线的物理波形差异和网关时延指标要求,使用FPGA在物理层实现波形的高效双向转换,解决ESD+和EMD总线的互联问题。网关普适性好,即插即用,无需进行复杂的端口配置。测试结果表明所设计网关完全满足指标要求。

基于SoC的列车制动系统MVB网关板卡的研制

在城轨车辆网络中,MVB通常用于车辆级数据的传递,而具体到制动子系统,则通常使用内部CAN网络进行数据的分发和收集,因此,制动系统需要具备网关功能,以实现MVB和内网CAN间的数据传递和协议转换。所研制的MVB网关板卡,以Xilinx Zynq SoC为协处理器,实现MVB协议处理;以NXP MPC系列MCU为主处理器,实现与协处理器间的主从通信,以及对报文数据的转发和对CAN协议的处理。通过对板卡的通信功能进行测试与第三方试验认证,证明板卡已经为装车运用做好准备。相较于传统地采用商业化MVB协议处理模块,代之以SoC协处理器实现MVB的协议处理,确保了设计的灵活性和自主可控,经济成本可降低到原来的约15%。

基于MVB总线的机车智能化调试平台的设计

电力机车调试工序是产品交付前的最后一道重要工序,调试质量高低直接关系到机车的运行安全性,目前国内调试工序质量主要受人为因素影响,检查效率低、故障数据收集少。为有效解决现存的问题,进一步提升机车调试工作的效率和质量,结合工业4.0和智能制造2025的发展趋势,提出一种基于MVB总线的机车智能调试系统。

MVB-ECN异构网络的过程数据传输及仿真分析

多功能车辆总线(Multifunction Vehicle Bus,MVB)是目前车载网络控制系统中应用最成熟、最广泛的总线,但其传输速率较低,难以满足大容量数据的传输需求。基于以太网的列车通信网络是实现列车控制与大容量信息服务一体化的新型宽带网络系统,是列车通信网络重要的发展方向。新兴的以太网编组网(Ethernet Consist Network,ECN)和传统的多功能车辆总线互连通信首先要保证面向列车控制的过程数据传输的实时性和可靠性。为此,首先分析了MVB及ECN的通信协议及传输模式,提出了过程数据在MVB-ECN异构网络中的互联传输的方案,并从理论上分析了过程数据的传输时延;然后基于OPNET搭建MVB-ECN异构网络仿真模型,对过程数据传输的实时性进行仿真验证,解析所提方案的优缺点,为MVB-ECN网关的设计提供一定的理论参考。

基于PXI的MVB网络一致性测试系统构建及测试实践

为保证MVB设备与TCN标准要求的一致性,在对GB/T 28029—2020中MVB的规范以及规范中MVB物理层一致性测试的项点进行深入研究和分析的基础上,为标准中物理层测试的每个项点设计了测试方案,构建基于PXI平台的MVB网络一致性测试系统。该测试系统将原本分散、独立的各个MVB网络物理层一致性测试项点集成为1个智能测试系统,测试系统的软件能够对MVB物理层一致性测试进行控制,实现测试过程的自动化和MVB一致性测试的智能化,同时整个测试过程的数据得到有效保存,实现了数据的完整性和可追溯性。

MVB通信网卡的研制与开发

在分析MVB通信协议特点的基础上,依据MVB网卡的设计需求,详细介绍了通信网卡的硬件结构、器件组成和接口实现,在系统软件设计中,根据MVB过程数据、消息数据和监控数据的不同特点,介绍了MVB通讯控制器的链路层接口函数。

MVB一致性测试自动化平台应用

随着我国轨道交通技术的快速发展,MVB作为车辆各设备间数据交互的一种可靠通信总线协议被广泛应用于列车上。由于这些车辆设备大都来源于不同配件厂商,因此为保证各MVB设备间通信功能正常,满足通信规范标准,测试各个MVB设备协议的一致性已成为基本要求。简要概述了MVB总线协议特点和一致性测试相关工作原理,针对所在公司自主研发的MVB一致性测试自动化平台进行应用分析,并展示实际测试案例,不仅提供了MVB协议一致性测试基础,同时为实现不同设备间的互联提供了技术手段。

MVB网络信号质量分析软件设计

随着计算机控制技术的快速发展和列车智能化需求的不断提高,多功能车辆总线(MVB)已经成为轨道交通主流的列车通信协议。为了保障列车运行的安全可靠性,实现列车运行状态下的故障诊断与健康管理,需要对MVB总线进行通信质量监测分析,加强对MVB自身数据的物理层研究,本研究提出了一种基于C#语言的MVB总线信号质量分析方案,实现MVB总线物理波形的数据采集存储、波形还原和一致性质量分析,以满足轨道交通车载MVB网络设计开发、现场调试、故障分析与健康管理等需求。依据IEC 61375-3-2标准中MVB一致性测试对波形相关参数的规定,重点研究MVB波形帧头和帧尾的相关参数测试与分析方法,开发了基于Windows平台的图形化MVB信号质量分析软件,并在实验室环境下,搭建测试平台,进行功能测试。测试表明软件运行良好,测试结果准确。

CRH3A型动车组MVB通信故障排查方法探究

随着中国高速列车产业的蓬勃发展,动车组智能化程度不断提升,列车网络控制系统作为动车组核心控制技术之一,是动车组的神经系统和指挥中枢,而其中MVB通信是达成总体技术和顶层技术指标要求的重要组成部分。动车组运用检修过程中,网络控制系统故障时有发生,网络故障诊断排查一直是难点和痛点。因无法确切查找出故障点,现有故障排查处置多以预防更换为主,无疑存在巨大浪费和安全隐患,因此开展网络故障排查方法研究非常必要。CRH3A型动车组车采用MVB通信来实现车辆的牵引、制动控制及监视功能,保障列车安全运行。本文研究CRH3A型动车组网络系统结构组成、MVB通信原理及故障诊断逻辑,结合现场典型故障排查,总结网络故障排查经验,梳理形成网络故障排查方法,以提高CRH3A型动车组网络故障排查效率。

地铁列车MVB网络冗余调试技术研究

列车网络系统作为城市轨道交通车辆的核心系统,起着控制列车安全运行和实时监控的功能,其中以MVB网络为代表的列车网络正在大规模地应用于国内地铁车辆。文章针对地铁车辆关键系统—列车MVB网络控制系统的调试技术进行了研究,以西门子公司的MVB网络系统为例,介绍了列车MVB网络冗余系统和其调试技术方案,分析了MVB网络冗余失效模式,提出了MVB网络冗余失效的预防控制措施,保证了轨道交通列车在车辆主机厂能够顺利地通过相关的测试调试。降低了列车MVB网络冗余失效问题的发生概率,保证车辆运营网络质量。

MVB1类设备控制器的FPGA设计

以Xilinx公司的ISE为开发平台,采用Xilinx Spartan2e XC2S200-5PQ2081芯片,实现了MVB1类设备控制器的功能,并搭建了测试模型,在Modelsim中仿真了其收/发帧及报文分析等功能,得到了符合IEC61375协议的帧波形。

基于VXWORKS的RS485-MVB网关的设计与实现

针对目前列车网络控制系统的需要,设计了列车网络控制系统中MVB与RS485通信互连的网关。重点介绍了基于VXWORKS操作系统、COLDFIRE处理器平台实现RS485-MVB网关的软、硬件设计方案与技术。该网关系统充分利用了COLDFIRE处理器的片上资源及其优势,能很好地满足RS485-MVB网关系统的要求,具有较高的可靠性和较强的实用性。

基于ARM核微处理器的MVB四类设备的研究

简要介绍了基于新一代ARM核微处理器和MVB通信控制器MVBC01的MVB叫类设备软硬件体系结构、功能与系统调试方法,重点介绍了板级支持包(BSP)的设计方法以及MVB实时协议栈(RTP)消息数据通信软件的设计原理。

基于MVB总线的机车安全监测系统设计

机车控制网络通过MVB总线实现机车内部各节点之间的数据交换,从而实现对机车安全高效的控制。在介绍一种基于MVB总线的机车网络的基础上,提出一种新的安全监测单元的设计构思,并阐述其中部分的设计实现。

轨道车辆MVB通信网络的实时特性

多功能车辆总线(MVB)应用于轨道交通车辆的车厢级通信网络已经成为新一代列车通信网的发展趋势。采用MVB必须满足轨道车辆对数据传输提出的实时性要求。MVB网络的端到端传输延迟主要包括报文分组在缓存器内的平均等待延迟、发送报文分组延迟、介质传播延迟等,而影响发送报文分组延迟的主要因素是报文分组的平均等待延迟受介质访问控制方式的约束;主设备消息事件请求帧的到达过程服从泊松分布,多消息事件并发引发的事件仲裁延迟是影响消息数据报文延迟的重要因素。仿真实验结果表明,MVB网络的过程数据具有报文分组传输时间确定、报文分组长度对网络延迟影响小等实时特性,但消息数据的报文延迟受网络负载的影响较大。运用排队理论分析主从轮询方式下过程数据的延迟与MVB的轮询周期、通信速率的关系;分析数据表明,该方法可以取代以往的国外经验值来配置网络,而且配置指标更符合实际运行的要求,并已经成功应用于实际设备的测试分析中。

MVB周期信息的实时调度

多功能车辆总线MVB网络对周期信息的通信提出了很高的实时要求,其通信的实时调度主要由MVB总线管理设备利用实时调度表来完成。在分析一般现场总线周期信息实时调度的基础上,结合MVB周期信息的通信特点,提出了采用同步RM调度算法来建立MVB实时调度表的原理与方法;并进一步提出了采用基于任务响应时间的方法对该调度算法进行可调度性分析,给出了一种有效算法,用以实现对调度表的有效性判断;最后通过MVB周期信息实例阐述了所提出的实时调度算法及其可调度性分析方法的具体应用,为实际MVB网络的应用研究提供了理论指导。

MVB协议一致性测试研究与实现

多功能车辆总线(MVB)是列车通信网络标准中明确定义的通信协议,用于车辆内部各功能设备间的信息传输。为了确保来自不同生产厂家的MVB设备的兼容性和互操作性,必须对各个MVB设备进行协议一致性测试。本文在简单介绍协议一致性测试基本工作原理的基础上,分析了MVB协议的特点,提出了对MVB进行协议一致性测试的测试方法和应包括的测试内容。并以过程数据链路层协议为例,详细阐述了MVB设备的测试要求、测试实例的生成、测试运行及测试评估等具体的测试实现过程。最后基于上述测试原理,在实验室环境下设计并构建了基于PC104总线的80486硬件平台和μC/OS-II实时多任务操作系统软件平台的测试系统,完成了MVB过程数据链路层协议的高覆盖一致性测试,给MVB协议其他方面的一致性测试提供了一定的借鉴。

一种基于MVB网络通信的中央控制设备设计方案及其实现

介绍中央控制设备CCU的功能和软、硬件设计方案和实现原理,该设备基于MVB网络通信,是TCN网络控制系统中的关键设备之一,集MVB网络通信功能、MVB总线管理功能、网络配置和监视功能、图形化编程功能于一体,支持用户网络通信配置、控制软件和诊断软件的开发。用户可利用网络配置监视软件NCMS对CCU的网络通信进行参数配置,并对连在MVB网络上的各类MVB设备状态进行远程监视。同时,用户可以利用符合IEC61131标准的OpenPCS图形化编程软件方便、可靠地开发列车级或者车辆级的各种控制和故障诊断程序。另外该设备还具有热备冗余功能,增强了设备运行的可靠性。该设备已应用于上海低速磁悬浮列车和西南交通大学磁浮中心等工程项目中,运行稳定,性能良好。

轨道车辆MVB网络实时性能分析与优化研究

动车组控制系统采用网络来连接各个设备,网络的实时性能直接影响控制系统的性能。本文对TCN标准(IEC61375-1)中的多功能车辆总线MVB的实时性能进行研究,分析其数据通信机制和通信帧类型,建立MVB网络数据通信的仿真模型,根据网络消息数据的通信特点,提出了优化的事件仲裁算法,以期进一步提高MVB网络实时性能,文中对所提算法进行了验证。

基于MVB的机车逻辑控制单元

研究基于多功能车辆总线(MVB)的机车逻辑控制单元,分析了目前国内外多功能车辆总线的发展状况及自主研制MVB总线控制器及MVB网络接口卡对于我国轨道交通的现实意义,介绍了基于MVB总线的机车逻辑控制单元的系统结构,重点研究了MVB网络接口单元的构造及功能;以自主开发的MVB总线控制器为核心,设计研制了一种MVB总线的网络接口卡,为设备与MVB总线提供通信手段,利用TMS320LF2407实现数据的处理及设备与MVB总线的通讯控制;实验证明,该方案完全可行。