列车通信网络特性仿真的研究的分析

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1、●西南交通大学硕士研究生学位论文第l页●I—III■——●■■■■■■■■■———■—■—量曼曼量皇量曹舅舅—■—■—量置曼曼量量罾置富量量曼曼皇量量旨■■■■■■●■■■■■■■—■量量量皇一摘要通信网络是列车的神经系统，实现各种通信控制设备的互联，完成对列车设备的监视、控制和诊断。列车通信网络性能好坏对列车安全、可靠和稳定的运行有着十分重要意义。目前，对列车通信网络特性的研究方法主要是通过对实际网络进行测试，或者搭建网络试验平台进行研究，这不仅需要较长的研发、测试时间，而且增加研究成本。然而，搭建相应列车通信网络仿真模型，不

2、仅能够对网络性能进行分析，还能够对列车通信网络设计进行优化。目前，国内外对列车通信网络仿真研究较少，仿真．模型不够完善。本文主要针对实际地铁列车通信网络搭建了仿真模型，并进行了仿真研究；论文还对基于工业以太网的列车通信网络进行了仿真分析。首先，本文概述了列车通信网络技术，对CAN总线和工业以太网的仿真研究现状进行了分析。介绍了常用的网络仿真软件，主要分析了网络仿真软件OPNET的基本特性和仿真原理。论文对多种列车通信网络的拓扑结构及其特性进行了分析，结合仿真软件和列车网络结构特点，选取了网络仿真工具。其次，较为详细的介绍CAN总

3、线技术，针对南京地铁地南延段列车通信网络，搭建了基于OPNET的网络拓扑模型。模型分别从网络域、节点域和进程域三个层次进行搭建。根据实际地铁列车的通信网络特性，对仿真模型参数进行分析，通过仿真研究，结果与列车实际特性基本吻合。在模型验证基础上，首先对列车网络正常工作时的网络特性进行了研究分析；而后，论文分析列车通信设备状态与设备报文发送特性对网络的影响。通过分析，CAN总线在传统的、数据量较小的通信网络中具有很好的实时性和可靠性。最后，对基于工业以太网的高速列车通信网络进行了研究分析，搭建了基于OPNET的仿真模型。通过对列车通

4、信网络数据特性分析，对其进行分类并建立了数学模型。分别在100M和1000M工业以太网列车通信网络条件下对视频监控数据、设备状态数据流、命令控制数据流以及故障数据流等进行了模拟研究，分析了各种数据流对网络性能的影响。同时，论文对网络在最坏情况时，在不同带宽工业以太网的特性进行对比分析，仿真结果表明，1000M工业以太网理论上满足列车通信网络实时性和可靠性要求。经分析，高带宽工业以太网为大数据量、多智能化设备的高速列车网络通信的实现提供了解决方案。关键宇：列车通信网络；OPNET仿真；CAN总线；工业以太网：TCN西南交通大学硕士

5、研究生学位论文第1I页■—■奠■——___■—■■●■●—●_量

6、鼍—___——__●———置●—____—_皇量曼量量_量—___——■曩——■皇量置曼一l}AbstractThetraincommunicationnetwork，whichistheneuralsystemoftrain,connectsthevariousofcommunicationequipment．Itmonitors，controlsanddiagnosestheequipmentsoftrain．Theperformanceoftraincomm

7、unicationnetworkisgreatsignificancetothetrain’Ssafety，reliabilityandstabilization．Atpresent，theresearchesonthetraincommunicationnetworkcharacteristicsaremainlybasedontherealnetworktestsorthenetworktestplatform．Butallofthesemethodsarenotonlytakeslongtime，butalsoincrea

8、sesthecosts．Therefore，analyzingandoptimizingthenetworkperformancesbybuildingthesimulationmodeloftraincommunicationnetworkiSbetterthantheformermethods．Now,thetrainnetworksimulationresearchesarefewandthemodelsofthiskindofnetworkarenotaccurate．Inthispaper，thepracticaltr

9、aincommunicationnetworkisbuilt,andthesimulationresultsareanalyzed,tbetraincommunicationnetworkbasedonIndustrialEthernetnetworkisals