UIC网关初运行和过程数据编组的设计与实现

摘要

列车通信网络作为现代列车的关键技术，在世界范围内得到越来越广泛的应用。目前，国内高速动车组多数采用TCN网络构架，TCN网关作为其关键网络设备，从应用的角度并不能实现车辆间的互操作性。基于UIC556协议的UIC网关对TCN网关的应用层功能进行了补充，可以满足不同车型动车组的互联互通。目前，我国在UIC列车通信技术方面尚处于起步阶段，研发具有自主知识产权的UIC网关产品，对提高我国列车通信网络技术的核心竞争力具有重大的意义。
　　本文在IEC61375-1协议和UIC556标准的研究基础上，提出了UIC网关软件总体结构设计，对UIC初运行和过程数据编组的功能进行了详细的分析;在网关硬件实验平台及Tornado开发环境下实现了UIC初运行和过程数据编组的功能。
　　在TCN初运行和操作初运行的研究基础上，对UIC初运行进行了分析与设计。UIC初运行的设计涵盖主要功能模块和数据结构两部分，功能模块包括:头车的确定、UIC地址分配、节点参考方向的确定、节点整合和NADI状态的确定。数据结构针对UIC初运行帧和NADI数据库进行相应的分析与设计。
　　初运行过程中，涉及到大量过程数据的操作。在完成UIC初运行后，进行了过程数据编组的研究，并在此基础上提出了过程数据编组模块的设计方案，包含4个部分的内容:PDM主程序模块、AVI接口模块、LPI接口模块和配置数据库模块;针对链路层和应用层的数据结构进行了相应的设计，并提出了各模块的实现方案。
　　在实验室环境下，构建了列车通信网络试验平台，完成了2个网关节点、3个网关节点和4个网关节点的初运行测试，以及WTB过程数据和MVB过程数据的通信测试，实验结果符合标准要求。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 课题背景及研究意义

1．2 列车通信网络研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文主要工作内容和论文结构

2 UIC556协议研究与网关软件结构设计

2．1 UIC556协议的研究

2．2 UIC网关软件总体结构

3 UIC初运行的设计与实现

3．1 TCN初运行分析

3．2 操作初运行的分析与设计

3．2．1 节点索引

3．2．2 节点识别

3．2．3 主控车识别

3．2．4 方向识别

3．3 UIC初运行的分析

3．3．1 UIC初运行过程分析

3．3．2 UIC初运行条件分析

3．4 UIC初运行函数模块的设计

3．4．1 领导车辆的确定

3．4．2 UIC地址分配

3．4．3 节点参考方向的确定

3．4．4 节点的整合

3．4．5 NADI状态的确定

3．5 UIC初运行数据结构的设计

3．5．1 NADI数据结构的设计

3．5．2 初运行帧数据结构设计

4 过程数据编组模块的设计与实现

4．1 过程数据编组工作机制

4．1．1 过程数据编组过程分析

4．1．2 过程数据编组传输路径

4．2 过程数据编组整体设计

4．3 过程数据编组数据结构的设计

4．4 过程数据编组函数模块的设计

4．4．1 链路层接口函数设计

4．4．2 应用层接口函数设计

4．4．3 配置数据库模块设计

4．4．4 过程数据编组主程序模块设计

5 调试与结果分析

5．1 硬件平台搭建

5．2 软件平台搭建

5．2．1 嵌入式实时操作系统VxWorks

5．2．2 集成开发环境Tornado

5．2．3 Tornado交叉环境搭建

5．3 UIC初运行测试

5．3．1 操作初运行测试

5．3．2 UIC初运行测

5．4 过程数据编组测试

5．4．1 测试方案

5．4．2 测试结果

6 总结与展望

参考文献

作者简历

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