TCN线路冗余控制单元的研究

摘要

目前列车朝高速化、自动化方向发展已成为必然的趋势，列车通信网络（TCN）已经成为高速电力列车上控制系统的核心组成部分，研究符合TCN国际标准的列车通信网络设备有着极其广阔的前景。本文结合国家自然科学基金项目（60674003），对TCN中的冗余控制技术展开研究。 列车通信网络分为绞线式列车总线（WTB）和多功能车辆总线（MVB）两层总线体系结构。为保证系统的高可靠性，采用了冗余技术。每条总线都被设置成双线冗余状态，用以避免单线传输数据出错的情况。在双线中的一条线路传输数据失败时，线路冗余可以保证连续的数据通信。为使每个设备具有辨识故障线路并且自动切换到另一条线路接收数据的能力，本文研究并设计了线路冗余控制（LRC）单元，以完成正常的线路替换操作，保证数据传输的高可靠性。 本文首先对列车通信网络体系结构、WTB与MVB两层通信网络等内容进行了分析研究，在此基础上，讨论了列车通信网的数据差错控制和各种冗余技术，接着给出了LRC单元的整体设计方案，并用硬件描述语言对设计方案中的设备线路模式选择模块、LAT和RLD管理模块、线路替换控制模块和差错计数器管理模块分别进行了设计实现，最后用仿真工具对各模块进行了仿真测试，仿真结果证明了所设计LRC单元的正确性和有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2研究背景

1.2.1国外状况

1.2.2国内状况

1.3课题的提出及意义

1.4本文结构安排

第二章列车通信网络TCN

2.1列车通信网络简介

2.2列车总线与其它现场总线

2.3绞线式列车总线WTB

2.4多功能车辆总线MVB

2.4.1 MVB物理层

2.4.2 MVB数据链路层

2.4.3设备分类

第三章列车通信网数据差错控制

3.1差错类型

3.1.1白噪声

3.1.2脉冲噪声

3.2 MVB上的数据差错控制

3.2.1 MVB信号表示特性

3.2.2基于MVB分界符的错误检测

3.2.3 MVB数据部分错误检测

3.2.4 MVB中基于长度的检测

第四章列车通信网冗余技术研究

4.1介质冗余

4.1.1 MVB的介质冗余

4.1.2 WTB的介质备份

4.2冗余总线管理器

4.3总线主冗余

4.4三种冗余技术的比较

第五章LRC单元的设计与实现

5.1 LRC单元整体设计

5.1.1 LRC单元功能分析

5.1.2LRC单元的外部信号分析

5.1.3 LRC单元整体设计

5.2设备线路模式选择模块

5.2.1线路模式选择功能分析

5.2.2线路模式选择设计实现

5.3 LAT和RLD管理模块

5.3.1 LAT管理

5.3.2 RLD管理

5.3.3 LAT和RLD管理设计实现

5.4线路替换控制模块

5.4.1超时替换控制

5.4.2数据出错替换控制

5.4.3强制替换控制

5.5差错计数器管理模块

5.5.1差错计数器管理功能分析

5.5.2差错计数器管理设计实现

第六章总结

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文及科研情况