基于时间敏感网络的列车通信网络研究及应用

[目的]TCN(列车通信网络)拓扑结构复杂而且对传输实时性要求较高,目前列车数据传输主要采用TRDP(列车实时数据协议)进行承载,但会存在网络时延不确定的问题,故研究采用TSN(时间敏感网络)保证数据传输的有界时延,来解决TCN面临的以上问题。[方法]提出了TTAM(一种TRDP与TSN自适应的方法),以实现TRDP与TSN的协议转换,保证列车数据在网络中传输的时间确定性。[结果及结论]通过搭建TSN测试台,对TSN网络功能及性能(IEEE 802.1 AS与IEEE 802.1 Qbv协议)进行测试,验证了TTAM在TSN技术应用中的有效性。

基于确定时隙调度的列车以太网卡的设计与实现

目前基于以太网的列车网络控制系统中的以太网卡普遍采用软件的方式实现通信功能,但在收发列车实时数据协议(TRDP)报文时存在实时性差和不确定性高的问题。文中从报文处理角度详细分析了该缺陷的来源,针对性地提出了一种基于确定时隙调度的列车以太网卡设计,介绍了其硬件和软件设计方案并完成了实现。搭建测试环境进行比对测试,验证了该以太网卡对TRDP通信实时性和确定性的改善。

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。

列车通信网安全性分析

列车通信网(TCN)是在开式列车上使用实时协议的数据通信局域网,它由多功能车辆总线MVB和绞线式列车总线WTB构成。列车通信网采用了强有力的数据差错控制措施和监视数据帧,保证了高速运行列车的安全。该文分析了列车通信网中的各种安全性措施,并与传统局域网进行了比较。

基于列车实时数据协议的以太网高速通信技术

为了满足列车通信网络中过程数据与消息数据传输的需要,在可扩展处理平台上,设计了一种基于列车实时数据协议(TRDP)的以太网网卡,并在此基础上提出一种片间总线接口方法,实现了对过程数据和消息数据的实时交互,解决了传统片间总线速率低的问题;同时利用串并联端接电阻,从硬件上改善了高速片间总线的信号完整性,保证了高速模式下过程数据与消息数据的实时交互;在所搭建的研究测试平台上,实现了TRDP对过程数据的高速传输。

列车通信网安全性研究

列车通信网(Train Communication Network)是一个集列车内部测控任务和信息处理任务于一体的列车数据通讯的IEC国际标准(IEC-61375-1),它包括两种总线类型绞线式列车总线(WTB)和多功能车辆总线(MVB)。为保证列车在高速运行中的安全性,列车通信网采用了数据差错控制和监视数据帧。本文着重分析了高速列车中的各种安全性措施.

基于列车实时以太网过程数据通信研究的设计

随着以太网技术逐渐走向成熟,列车上的实时以太网的应用需求日渐增加,尤其是近几年发展迅速的高速列车组。国际电工委员会将以太网列车骨干列入了IEC61375新的标准中后,针对列车上通信主要使用的过程数据的研究也日渐深入。使用列车控制单元VCU(Vehicle Control Unit),使用显示屏作为终端设备,以太网列车列车骨干网节点ETBN(Ethernet Train Backbone Node)作为网关,交换机来模拟列车间的列车实时数据协议-过程数据(TRDP-PD)通信。

基于列车实时数据协议AES加解密算法的实现

随着高速列车智能化集成度不断的提高,传输数据量的增大推动了TRDP(列车实时数据协议)技术的发展,与此同时,也为移动网络随意接入列车网络并恶意篡改通信数据提供了可能性。因此,提出搭建TRDP通信网络平台,在TRDP传输数据帧的基础上增加AES加/解密技术,实现对数据的加密和解密处理。结果显示,重要控制指令数据经过加密后,成功的避免了未知网络设备对列车传输数据的读取和篡改。为列车通信传输质量提供了基本保障。

列车实时以太网通信与监视软件的设计与开发

随着列车控制系统向智能化、网络化发展,列车实时以太网技术的研究逐渐成为热点课题。首先介绍了列车实时数据协议及TCNOPEN协议栈,然后在此基础上设计并开发了列车实时以太网通信与监视软件,包括通信参数的配置、过程数据通信、消息数据通信、数据的实时显示、用户界面设计、列车网络状态监视等。重点介绍了软件在开发过程中的要点和难点。最后,通过与列车控制单元和车载显示屏通信,验证了上位机软件开发的正确性、实用性。

速度400 km/h高速动车组网络系统实时以太网技术应用研究

速度400 km/h高速动车组的研制始于2017年,其网络控制系统基于以太网技术搭建。文中阐述了400 km/h高速动车组网络系统的基本原理及实时以太网技术的应用研究,并对比以往动车组网络系统总线技术分析了实时以太网技术应用的优势所在。

基于以太网的城轨列车网络系统设计

针对当前城轨列车中大数据量信息传输、智能诊断、旅客娱乐信息服务一体化的多服务高性能综合业务需求,文中设计了一种基于以太网总线的列车网络系统。通过阐述基于梯形拓扑的列车网络结构以及组网交换机中环协议和VLAN的配置方法,实现了网络系统、PIS系统、火警系统和维护网的多网融合列车网络设计,并进一步研究基于TRDP的通信接口在新一代智能化列车网络系统中的实际应用,验证了列车网络系统的数据传输和控制功能。

基于工业以太网的列车网络控制系统研究及应用

阐述了基于工业以太网的列车网络控制系统关键技术,对网络系统拓扑结构、实时性和可靠性进行了研究,基于实际工程项目,采用了交换式以太网、环形拓扑结构以及关键设备冗余的设计方案,完成了实时数据通信协议的开发。试验证明,该网络系统实时性与可靠性满足标准和实际运用要求。