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机车车载Arcnet网络的应用及其性能研究
| 论文题名： | 机车车载Arcnet网络的应用及其性能研究 |
| 关键词： | 内燃机车;车载网络通信系统;信号数据;质量监测;故障机理 |
| 摘要： | 内燃机车的功率大、适应性强，作为我国铁路事业的重要一环，其在铁路运输中发挥着不可或缺的作用。机车通信网络是机车信息传递的核心，可以将机车连接成为一个整体，实现对机车的控制、检测和诊断，其可靠性和实时性极为重要。一旦发生故障会导致全车的信息交互出现混乱，对机车的运行产生严重的影响。 本文依托“HXN5型内燃机车网卡优化项目”项目，以HX5内燃机车为研究对象，重点分析了其车载网络通信系统的工作机理，对机车通信网络的可靠性和实时性展开研究，针对机车通信网络中易发生的故障，提出了一种传输线信号重建算法，并建立网络通信测试平台对其进行了验证。 本文的主要研究内容包括:(1)分析HXN5内燃机车网络通信系统的现场故障数据，明确以发生频次最高的传输线类故障为切入点。建立了传输模型，以此分析故障的原因和现象。 (2)根据传输线的故障机理，提出了一种新的动态信号失真检测与重建算法。该算法可以实时的对传输线上的信号数据进行质量监测，并在信号出现质量问题时予以修复，能够有效减少此类故障的发生，并记录算法的运行情况，为检修人员提供依据，从而提高检修效率。 (3)采用FPGA实现了网络的曼彻斯特编码的接收、发送、CRC校验和动态信号失真检测与重建算法，并进行了仿真实验验证。在此基础上依据Arcnet网络协议的通信层级，建立了机车网络分析平台。该平台使用ARM单片机，并搭载μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统验证了自主研发的Arcnet板卡。根据MTBF理论设计了可靠性实验，对自主研发的网络平台进行可靠性分析，并通过对设备处理速度的计算与Arcnet现场总线的实时性要求做对比。结果表明新算法在机车控制网络上的应用不仅满足必要的通信需求，还通过对传输线信号质量的记录为我国HXN5内燃机车的故障分析和设备维护提供支持，具有重要的现实意义。 |
| 作者： | 石皓冰 |
| 专业： | 安全科学与工程 |
| 导师： | 谭南林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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