1、隨著基于通信的列車控制系統(tǒng)(Communication-Based Train Control，CBTC)和中國列車運行控制系統(tǒng)(Chinese Train Control System，CTCS)-3級在我國的不斷推廣和發(fā)展，其功能會越來越多樣和復雜，這也就意味著列車控制會變得越來越復雜，數(shù)據(jù)通信也會變得越來越多樣化?？梢灶A見用于機車車輛與列車運行控制的數(shù)據(jù)量在未來會不斷增長，所以研究一種大容量、高速度、滿足硬實時性的列車通信網(wǎng)絡系統(tǒng)

2、是很有意義的。
　　針對這個問題，論文以列車通信網(wǎng)絡(TCN)為研究對象，通過引入交換式以太網(wǎng)技術，在底層使用交換式以太網(wǎng)來增大列車通信網(wǎng)絡的帶寬，但是交換式以太網(wǎng)中由于數(shù)據(jù)傳輸沖突而導致的數(shù)據(jù)傳輸時間不確定性，使其不能直接適用于實時網(wǎng)絡。對此，論文通過改進網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議棧等措施改善基于交換式以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(EB-TCN)在可靠性、確定性、實時性方面的性能表現(xiàn)，使其能滿足列車數(shù)據(jù)傳輸需求。
　　首先，在TCN網(wǎng)

3、絡拓撲結(jié)構(gòu)的基礎上，提出了EB-TCN的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，引入了全雙工通信技術、設計冗余網(wǎng)絡，改善網(wǎng)絡的實時性和可靠性。在TCN通信協(xié)議棧的基礎上，提出了EB-TCN的通信協(xié)議棧，為保證網(wǎng)絡滿足列車的硬實時需求，在通信協(xié)議棧中加入實時虛擬層。通過對EB-TCN的實時虛擬層進行詳細研究，在TCN和FF總線的集中式介質(zhì)訪問方式的基礎上，設計了車輛控制層、骨干層的通信調(diào)度機制。為了充分利用以太網(wǎng)資源，引入了“超主幀”的通信調(diào)度方式;在通信調(diào)度機制

4、的基礎上設計了車輛控制層、骨干層的幀格式。從根本上解決了交換式以太網(wǎng)中數(shù)據(jù)沖突排隊的問題。
　　其次，分別從骨干層和車輛控制層對EB-TCN方案的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)進行可靠性分析。在EB-TCN網(wǎng)絡的實時性分析上，論文運用排隊論的方法分析了EB-TCN網(wǎng)絡正常情況下的網(wǎng)絡延遲，運用網(wǎng)絡演算方法分析了EB-TCN網(wǎng)絡最壞情況下的網(wǎng)絡延遲。
　　最后，為了進一步驗證EB-TCN網(wǎng)絡的實時性能，搭建了基于VxWorks的仿真通信平臺，完