以太网列车骨干网初运行研究及实现

以太网列车骨干网(ETB)的初运行通过列车拓扑发现协议(TTDP)实现,列车骨干网节点(ETBN)是完成以太网列车骨干网(ETB)初运行、实现列车子网互联互通等功能的核心设备。文章主要研究了ETB初运行的过程,并在ETBN上实现了TTDP协议。通过试验表明,ETBN能够在列车拓扑发生变化时成功进行ETB初运行,并实现数据转发、跨编组访问等功能。

基于以太网的列车骨干网性能研究

为满足未来列车网络承载大数据量传输需求,设计基于以太网的列车骨干网网络架构。在分析列车骨干网的特点的基础上,完成了列车骨干网节点的软、硬件开发,并进行了网络性能的相关测试,测试结果表明,基于以太网的列车骨干网络具有高数据吞吐量、高传输可靠性的特点,证明了基于以太网技术的列车骨干网络方案的可行性。

基于通信网络的列车控制系统

自动组网(初运行)是列车控制与管理系统(TCMS)的重要特征,通过初运行,确定列车通信网络(TCN)内的节点组成、节点之间的顺序、总线主以及各个节点相对总线主的朝向,这是TCMS对列车进行控制与管理的基础。对于基于无线通信的TCMS,由于无线列车骨干网(WLTB)的网络节点之间没有通信线缆的物理连接,以传统的方式实现自动初运行十分困难,因此实际工程中采用人工设置参数的方式来组网。同样,在虚拟联挂(VC)系统中,多列列车通过WLTB组成列车编队,也存在动态自动组网的问题。在VC系统中,由于跟随列车处于自动驾驶模式,通过人工设置参数来组网的方式也不可行。文章分析了TCN、WLTB的初运行和VC列车编队/解编,探讨了基于无线通信的列车编组初运行或编队动态组网问题的实质与根源,提出通过引入一个更大的网络系统、融合TCMS和信号系统来解决自动组网问题的方法,基于列车控制的视角给出了面向列车全自动运行的基于通信网络的列车控制(NBTC)系统自动组网方法、分层次功能和系统架构,并提出了与NBTC相关的研究方向。

ETB初运行研究

基于列车以太网的ETB(Ethernet Train Backbone)初运行是新一代列车网络控制技术的关键。概述了列车以太网架构和列车拓扑发现协议TTDP(Train Topology Discovery Protocol),并深入分析了列车初运行的建立过程及相关算法。搭建列车以太网网络试验平台,进行ETB初运行试验,得到ETB初运行结果。最后通过对Wireshark软件抓取的TTDP拓扑帧分析,验证了初运行结果。

TTDP协议骨干网节点故障恢复方法研究

由于列车拓扑发现协议TTDP(Train Topology Discovery Protocol)自身机制,在列车初运行禁止状态下,网络节点不能满足所有故障恢复场景的应用需求,包括多个中间节点丢失或多个丢失的相邻节点中包含1个端节点的多节点故障恢复应用场景。因此,文章设计了一种新的节点故障恢复方法来解决该问题,并实现与标准TTDP协议的完全兼容。通过增加独立供电的特殊存储单元来实现对网络配置信息的存储;通过设立节点的故障预备(初始化时将网络配置信息写入特殊存储单元)、识别(进行相邻节点拓扑计数值匹配)、恢复(调用特殊存储单元的网络配置信息)流程,对节点设备进行改进,实现了以太网列车骨干网ETB(Ethernet Train Backbone)节点在特殊场景下的故障恢复。针对本文提出的故障恢复方案,通过模拟测试的方式进行了验证,确认了方法的有效性和可行性。

基于URI域名寻址的以太网列车通信网络研究

在ETB/ECN列车通信网络中,列车重联或解编时,其设备的列车级IP地址会随重联车ETB属性和重联方向的不同而改变,网络技术人员需要利用ETB初运行结果对列车级IP地址重新进行计算,这样不利于效率的提高。文章提出了基于URI域名的寻址方案,相比常用的IP寻址方案,URI地址可根据其所处列车位置、车辆位置和设备功能来确定,不随列车拓扑变化,源端设备通过静态的URI地址与域名服务器交互后就可得到目的设备列车级IP地址,完成ETB通信。URI寻址降低了网络系统设计过程中动态IP寻址的复杂度,解决了WTB/MVB网络无法对全列车进行单点维护的问题,提升了网络开发和维护效率。

基于实时以太网的列车重联研究

近年来,国内轨道交通建设不断推进,尤其高速动车建设,愈发便利了人们出行。实时以太网通信技术因其速率快、实时性强等特点,在该领域逐渐崭露头角,是未来列车网络系统的发展方向。对实时以太网重联过程进行探索,有利于深入理解、完善以太网控车技术。本文结合ETB(列车以太网骨干网络),研究TTDP(列车拓扑发现协议),深入分析初运行中的拓扑建立过程及算法,并介绍了实验相关的ETBN交换机产品。最后,在实验室模拟列车实时以太网重联过程,测试结果验证了实时以太网重联的初运行快、可靠性强、灵活性好等优势。

时速250公里CR300复兴号动车组ETB初运行及控制服务研究

时速250公里CR300复兴号动车组是国内首个采用以太网控车技术的具有重联功能的动车组项目。主要介绍了该型号动车组的拓扑结构,研究了列车以太网的ETB(以太网列车骨干网)初运行及控制服务。最后,以ETBN(以太网列车骨干网节点)的运行结果展示了时速250公里CR300复兴号动车组的ETB初运行功能及控制服务功能。

以太网列车骨干网节点在CR300复兴号动车组中的应用

文中介绍了以太网列车骨干网节点的功能,包括以太网列车骨干网初运行、应用初始化及智能寻址服务等。并介绍了该设备在时速250 km CR300复兴号动车组以太网控车系统中的应用情况。