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列控系统分布式目标控制器通信子系统的研究
| 论文题名： | 列控系统分布式目标控制器通信子系统的研究 |
| 关键词： | 列车运行控制系统;目标控制器;通信子系统;网络分层架构 |
| 摘要： | 高速铁路以及城市轨道交通的飞速发展，对列车运行控制系统提出了更高要求。而通信技术的发展进步以及计算机处理能力的提高，为列车进一步缩短运行间隔、简化地面设备、节省建造与维护成本提供了技术基础。目标控制器(object controller，OC)是下一代列控系统中重要的地面设备，它是轨旁信号设备的执行单元，控制着信号设备的开关和转换，承担着命令信息的执行和信号设备状态采集的任务，其数据的正确传输对列车运行安全起着重要作用。因此，本文针对下一代列车运行控制系统中分布式目标控制器特点和其通信需求，提出了一种适用于分布式目标控制器通信子系统设计方法。 首先对下一代列控系统的系统结构进行了分析，进而确定了分布式目标控制器的通信需求。基于该需求和列控系统设计原则，构建了全无线架构与内外网络分层架构这两种分布式目标控制器通信子系统架构设计方案。再利用DSPN(Deterministic and Stochastic Petri Nets，确定与随机Petri网)的理论方法对这两种架构方案进行建模分析，从而获得两种方案的可靠性与实时性参数。并结合稳定性、安全性等其他方面的考虑，选择了内外网络分层架构作为分布式目标控制器通信子系统的架构。 其次针对分布式目标控制器通信子系统的内网络，设计了时间触发架构的分布式通信总线。基于OSI模型对总线进行分层设计，并且对OC管理层和链路层协议进行了设计。在研究PTP（Precision Timing Protocol，精密时钟同步协议）的基础上，提出了一种改进的时钟同步算法，能够在线调整网络时延参数。在实时调度方面，结合分段法和优先级算法，设计了一种改进的基于时间进程的总线调度算法，实现了时间触发结构下事件信息的确定性传输，同时实现了在线调整调度表，满足了内网络通信的要求。 最后，针对所设计的内网络，搭建了实验平台，在模拟外网络的环境下，对内网络的通信延时性能进行了测试验证。测试结果表明内总线在调度周期内能够完成数据的收发;同时表明在内总线的一个调度周期内，当同时在线通信的目标控制器数量增加时，通信子系统总通信时延的增加主要受外网络通信时延的影响。同时，对内网络的功能进行测试，测试结果表明设计的时间触发总线满足了设计需求。 |
| 作者： | 杨东颖 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 马连川 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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