基于ZigBee的轨道列车模型系统的设计与实现

庞大、昂贵的列车及其设备使轨道信号系统逻辑的实车验证成本高、实施难,而半实物模型仿真是降低成本的有效手段。鉴于此,提出了一种模型列车系统,以CC2530芯片为硬件核心,以Z-Stack协议栈为软件构架,通过状态机实现应用层通信逻辑,模拟实车间的通信仿真。首先介绍了CC2530芯片及系统框架,再阐述了模型节点硬件及软件设计,并成功组建了由控制中心与列车节点构成的星形网络,实现了控制中心对列车节点的实时运行控制及列车节点对控制中心的信息反馈。实验结果表明,基于Zig Bee的轨道列车模型系统可用于信号系统逻辑验证。     

现场级无线通信协议研究

面对工业应用中对现场级无线通信的需求，本文以基于高速以太网的现场总线标准FF HSE为蓝本，结合无线以太网标准IEEE802.11b，构造了现场级无线通信协议栈．新的协议栈 保持了基金会现场总线的通信模型，能够完成无线设备间的时间同步和实时通信．     

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。     

基于MB91F362的WTB管理器的设计

利用列车通讯网络实现整车的实时拉制以及各类信息的收集与传递,已经成为今后列车网络控制技术的发展趋势.为此,国际电工委员会(IEC)在1999年6月,组织制定了一项统-的列车通信网络标准TCN(train communication network).TCN标准包括两级总线的层次结构、WTB(绞线式列车总线)和MVB(多功能车辆总线).     

高速列车自适应制动控制

针对传统控制方法难以保证高速列车在复杂多变的运行条件下的速度跟踪和安全、平稳停车问题,提出了一种基于间接模型参考自适应的高速列车制动控制策略.通过分析列车制动系统的工作流程,建立了具有未知参数的列车制动系统模型,并采用间接模型参考自适应控制(MRAC)方法设计了高速列车自适应制动控制策略,实现了对给定速度曲线的渐进跟踪.为了验证上述方法的有效性,以CRH380AL型动车组作为研究对象,利用MATLAB软件进行数值仿真.仿真结果表明,即使存在未知系统参数,基于间接模型参考自适应的高速列车制动控制策略仍然可以实现列车在制动过程中对目标速度的渐近跟踪,进而保证列车的安全可靠运行.     

MVB总线故障注入方法研究与实现

为满足列车通信网络(TCN)中多功能车辆总线(MVB)设备的测试验证要求,基于一般总线测试方法,结合MVB总线协议特点,提出一种基于故障注入技术的测试方法。通过对板卡寄存器的定义与配置,开发了基于VS平台的MVB故障注入设备驱动程序,从电气层、物理层、协议层三方面,详细给出了MVB总线故障注入方法和部分驱动程序。通过Wireshark抓取报文的方式,验证了故障注入的准确性,证明了此方法的可行性和正确性。     

LonWorks现场总线技术在列车监控系统中的应用

随着LonWorks现场总线网络标准被确定为我国列车通信网络标准之一，现场总线技术在列车通信网络技术开发中得到越来越多的应用。本文在简单介绍现场总线技术的基础上，主要对现场总线技术在列车网络监控系统中的应用现状及应用方式进行了分析。     

列车安全距离控制形式化建模与验证

随着我国铁路的迅速发展,对列车运行安全性的要求越来越高。采用Event-B形式化建模方法研究了高速列车安全距离控制形式化验证问题,以Event-B形式化仿真工具Rodin为基础,通过结合多智能体理论,引入感知决策法则,实现了无线闭塞中心(RBC)与列车的车地通信,建立了多列车运行的安全距离控制模型。仿真研究了高速列车最小间隔追踪控制运行,对列车安全距离控车行为进行了形式化建模并进行了POs证明义务验证。仿真结果表明,对于CTCS列车控制系统的复杂逻辑关联行为,采用提出的Event-B和多智能体系统(MAS)结合的形式化验证方法,可进行系统规范的模型验证,对于复杂系统的逻辑验证有较强的实际意义。     

列车安全距离控制形式化建模与验证

随着我国铁路的迅速发展,对列车运行安全性的要求越来越高。采用Event-B形式化建模方法研究了高速列车安全距离控制形式化验证问题,以Event-B形式化仿真工具Rodin为基础,通过结合多智能体理论,引入感知决策法则,实现了无线闭塞中心(RBC)与列车的车地通信,建立了多列车运行的安全距离控制模型。仿真研究了高速列车最小间隔追踪控制运行,对列车安全距离控车行为进行了形式化建模并进行了POs证明义务验证。仿真结果表明,对于CTCS列车控制系统的复杂逻辑关联行为,采用提出的Event-B和多智能体系统(MAS)结合的形式化验证方法,可进行系统规范的模型验证,对于复杂系统的逻辑验证有较强的实际意义。     

高速列车精确停车的鲁棒自触发预测控制

列车精确停车作为列车自动运行(Automatic train operation, ATO)系统的一项核心功能, 对高速列车的安全和高效运行至关重要. 本文针对高速列车停车过程的特点, 考虑在避免控制输出频繁切换的前提下实现高精度的停车曲线跟踪, 提出了基于模型预测控制(Model predictive control, MPC)的精确停车算法. 针对列车停车过程中外部不确定性阻力干扰, 采用鲁棒模型预测控制方法, 提高对外部干扰的鲁棒性. 引入自触发控制策略, 以进一步减少控制输出的频繁切换, 提高停车过程的舒适度. 该方法不需要每个采样时间都求解线性约束二次规划问题, 降低了对系统采样和通信能力的要求, 提高了算法的实用性. 分析结果表明, 高速列车精确停车控制方法的稳定性和性能指标的次优性可以得到保证. 基于高速列车实际运行数据的仿真结果验证了算法的有效性.     

列车通信网的编址与寻址方法的研究

符合列车通信网国际标准的列车已在欧美得到了广泛的应用,为了对TCN的体系结构有更进一步的了解。对列车通信网的编址和寻址方式的研究是很有必要的。在介绍列车通信网结构、功能及特点的基础上,对基于多功能车辆总线和绞线式列车总线的列车通信网的编址和寻址方式进行了研究,并通过将其与几种流行的现场总线的编址和寻址方式的对比。研究了它们之间的差异与共同点,最后得出这种高效的列车通信网的编址和寻址方式为数据传输的实时性提供了保证的结论.     

列车通信网数据差错控制

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。它的数据差错控制能力是保证系统安全性的重要因素,由于TCN本身的特点,决定了它不能采用传统局域网的差错控制方式。论文介绍了TCN中的差错控制方法,并将其与以太网中所采用的差错控制方法进行了比较。详细讨论了TCN中使用“半比特检错”方式的优点并分析了TCN各类差错出现的概率。     

基于多层网络体系的列车智能控制系统的研究

在对国内外列车智能系统发展的研究基础上，提出了基于多层网络体系的智能列车系统．该系统被划分为三个部分，现场级总线采用CAN总线，可提高底层系统的实时控制，控制级采用铁路专用网络，管理级采用以太网，在保证实时性的基础上减少了上层网络间的传输数据量．最后给出了系统在列车作业调度、通信实时性和列车定位等关键技术上的解决方法．     

MVB网络接口单元的应用研究

介绍了列车通信网和多功能车厢总线（MVB），着重分析介绍了国外先进的MVB网卡，在此基础上，在实验室条件下进行TCN标准下的车厢通信应用研究。     

基于CAN总线的地铁火灾报警系统的设计研究

以上海地铁的新老列车的招标和改造为背景,为形成其相关技术条件以加强乘客的人身安全保障,通过实际现场考察及设备特性分析,设计了基于CAN总线的地铁火灾报警系统,对车厢内部状态和列车外部大功率设备进行实时监测;介绍了CAN总线技术及其特点,提出了系统应具备的基本功能和使系统更加完备的附加功能,给出了系统的总体结构框架和CAN总线通信硬件结构;系统对行进中的列车实时监测,使乘客的安保系统更加完善,具有良好的实用性和扩展性。     

轨道交通以太网总线TRDP通信实现研究

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。其对以太网通信以及实时性要求越来越高。随着国际电工委员会将以太网列车骨干列入了IEC-61375新的标准中后,针对列车上主要通信方式的研究也慢慢高潮化。其主要研究在列车控制单元VCU(Vehicle Control Unit)、显示屏终端设备等一系列设备中进行TCN(列车通信网络Train Communication NetWork)方向的研究探索。使用以太网列车骨干网节点ETBN(Ethernet Train Backbone Node)作为网关,进行相应的DNS(TRDP-MD)以及列车间发送实时数据-过程数据(TRDP-PD)。     

TCN列车网络技术现状与发展

列车通信网络技术已成为现代列车的核心技术之一。动车组及城市轨道车辆无不采用列车通信网络技术来实现车载设备的互联与控制,以确保运行的安全与可靠。列车通信网络的技术形式有若干种,其中基于国际标准IEC61375的TCN技术是专门为列车车载设备通信而量身定制的一种总线技术,也是目前列车控制网络中广泛采用的一种技术形式。本文介绍了TCN列车网络技术的发展历程以及目前研究、应用的情况,并针对现状分析了TCN列车网络技术的发展趋势。     

列车通信网安全性研究

列车通信网(Train Communication Network)是一个集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.     

现场总线在列车通信网络中的应用

介绍了TCN标准所定义的WTB和MVB、LonWorks、CAN总线这几种常用的现场总线在列车通信网络中的应用，并对这几种现场总线进行了分析和比较，最后提出了一种基于CAN总线和以太网的网络结构。