1、由于列車運(yùn)行速度的大幅提高，列車通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的逐漸復(fù)雜化，新型大容量業(yè)務(wù)的不斷增加，現(xiàn)有列車網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線已趨于無(wú)法滿足列車通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)于帶寬，實(shí)時(shí)性、可靠性等重要性能的需求。而隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展和在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，基于工業(yè)以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)因其組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活，傳輸速度高等優(yōu)點(diǎn)，已成為國(guó)際電工委員會(huì)和許多發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于列車通信網(wǎng)絡(luò)的新的發(fā)展方向。
　　 論文研究?jī)?nèi)容來(lái)自于國(guó)家科技支撐計(jì)劃“中國(guó)高速列車關(guān)鍵技

2、術(shù)研究及裝備研制”中的分支課題——“基于工業(yè)以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)及仿真平臺(tái)研制”。本文通過對(duì)《IEC61375-2-5Ed.1:電子鐵路設(shè)備—列車通信網(wǎng)絡(luò)—2-5分冊(cè):以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)》核心內(nèi)容——列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議的語(yǔ)義、語(yǔ)法和時(shí)序進(jìn)行分析與梳理，給出了利用冗余線路分擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)雙線負(fù)載均衡以提高鏈路利用率，擴(kuò)大傳輸帶寬的優(yōu)化方案。
　　 本文采用斯坦福大學(xué)所研發(fā)的NetFPGA作為以太網(wǎng)列車網(wǎng)絡(luò)仿真驗(yàn)證的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)環(huán)境，并采

3、用該平臺(tái)所包含的“模塊化高速路由器”項(xiàng)目作為半實(shí)物仿真系統(tǒng)的參考設(shè)計(jì)。根據(jù)參考設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)通道與相關(guān)應(yīng)用程序進(jìn)行了二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了收發(fā)數(shù)據(jù)的接口復(fù)用，即雙線路負(fù)載均衡功能，并且給出了關(guān)鍵代碼與測(cè)試用例，為列車拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧與各應(yīng)用模塊提供了硬件平臺(tái)。
　　 本文根據(jù)IEC61375-2-5標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了以太網(wǎng)列車通信網(wǎng)絡(luò)在初運(yùn)行過程中實(shí)行的對(duì)相鄰節(jié)點(diǎn)和內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的探測(cè)算法。并且在NetFPGA硬件環(huán)境之上設(shè)

4、計(jì)了以太網(wǎng)列車骨干網(wǎng)半實(shí)物仿真節(jié)點(diǎn)模型，包含了線路幀收\(chéng)發(fā)單元、鏈路收發(fā)控制單元、協(xié)議運(yùn)維單元、報(bào)文定時(shí)單元，循環(huán)冗余檢查單元等功能模塊。其中循環(huán)冗余檢查單元與協(xié)議內(nèi)部校驗(yàn)機(jī)制共同滿足了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，?bào)文定時(shí)單元與鏈路收發(fā)單元?jiǎng)t用于滿足列車網(wǎng)絡(luò)對(duì)實(shí)時(shí)性的需求。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)后，將多個(gè)節(jié)點(diǎn)模型在物理層鏈接，實(shí)現(xiàn)了列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的半實(shí)物仿真平臺(tái)，并在其之上實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)探測(cè)算法，通過對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——連通性列表與列車網(wǎng)絡(luò)目錄的維護(hù)，建立了以太網(wǎng)列車骨干