本文關(guān)鍵詞：列車網(wǎng)絡(luò)通信模式優(yōu)化與可靠性分析研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國鐵路交通的迅速發(fā)展,基于列車通信網(wǎng)絡(luò)TCN(Train Communication Network)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)代替了原有傳統(tǒng)的微機集中式控制方式,在高速列車上得到了廣泛應(yīng)用。列車通信網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代列車的關(guān)鍵技術(shù)之一,是影響列車安全、可靠運行及其旅客舒適性非常重要的因素,而現(xiàn)代列車的正朝著自動化、舒適化、高速化的方向發(fā)展,這意味著列車上設(shè)備將會越來越來越多,功能也越來越復(fù)雜,相應(yīng)地,在列車通信網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)種類會變得多樣化,數(shù)據(jù)量也會不斷變大,從而使列車控制更為復(fù)雜化。因此,對于目前使用的列車通信網(wǎng)絡(luò)進行分析優(yōu)化,探討新型列車通信網(wǎng)絡(luò)及其保證列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可靠性等方面的研究逐漸受到很多研究者的關(guān)注。論文的主要研究內(nèi)容和工作包含以下方面：1)優(yōu)化列車通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信。研究分析了基于TCN協(xié)議的列車通信網(wǎng)絡(luò)的周期數(shù)據(jù)和非周期數(shù)據(jù)的通信過程,對于周期數(shù)據(jù),使用了帶自適應(yīng)變異的多目標(biāo)粒子群算法實現(xiàn)對周期性掃描表的優(yōu)化,采取的優(yōu)化原則是均衡總體、異化個體,在保證周期數(shù)據(jù)傳輸時的總線利用率情況下盡量提高非周期數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r響應(yīng)能力；對非周期數(shù)據(jù),使用粒子群算法實現(xiàn)對總線主的事件仲裁進行優(yōu)化,主要采用分配合理的設(shè)備地址和擴展非周期數(shù)據(jù)的優(yōu)先級兩種方式。由于粒子群算法是離線運行產(chǎn)生結(jié)果,然后再配置到列車通信網(wǎng)絡(luò)上,所以不會對網(wǎng)絡(luò)實時運行產(chǎn)生任何影響。2)研究基于交換式工業(yè)以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。采用了以太網(wǎng)的交換機模型研究MVB總線,說明了MVB總線在數(shù)據(jù)通信傳輸方面上存在效率低、并發(fā)差的不足。使用了一個環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)的交換式以太網(wǎng)研究在不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和流量參數(shù)情況下的網(wǎng)絡(luò)時延,并給出了網(wǎng)絡(luò)時延上限,交換機隊列調(diào)度采用加權(quán)公平隊列算法,結(jié)果表明,工業(yè)以太網(wǎng)替代MVB網(wǎng)絡(luò)具有可行性。針對基于交換式以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)過程中設(shè)備在交換機上的連接分布問題,提出了一個免疫粒子群算法,目標(biāo)是均衡各個交換機負載和減少重要實時數(shù)據(jù)流的通信時延。另外,對交換機隊列調(diào)度算法作了優(yōu)化研究,提出了基于優(yōu)先級的加權(quán)公平隊列算法。3)分析列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可靠性并對系統(tǒng)可靠性模型進行了進一步研究。列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)主要采用冗余技術(shù)提高其可靠性,在可靠性方框圖上,列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)由一系列k-out-of-n系統(tǒng)串聯(lián)而成,其中主設(shè)備冗余可等效為等負擔(dān)k-out-of-n系統(tǒng),因此,容易得出系統(tǒng)可靠性計算方法。由于k-out-of-n系統(tǒng)在現(xiàn)實世界中的廣泛應(yīng)用,本文對其作了進一步擴展,研究了具有多階段任務(wù)的等負擔(dān)k-out-of-n系統(tǒng)的可靠性及其任務(wù)調(diào)度優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】：列車控制網(wǎng)絡(luò) 調(diào)度優(yōu)化 粒子群算法 交換式工業(yè)以太網(wǎng) 加權(quán)平均隊列 網(wǎng)絡(luò)仿真 可靠性 k-out-of-n系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U270.38;TP273
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-33
• 1.1 列車通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概述13-21
• 1.2 列車通信網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀21-32
• 1.2.1 實時系統(tǒng)及其任務(wù)調(diào)度22-24
• 1.2.2 基于工業(yè)以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀24-29
• 1.2.3 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可靠性研究現(xiàn)狀29-32
• 1.3 本文研究內(nèi)容及其組織32-33
• 第2章 基于TCN的列車通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究33-59
• 2.1 TCN網(wǎng)絡(luò)通信機制33-41
• 2.1.1 MVB通信機制35-40
• 2.1.2 WTB通信機制40-41
• 2.2 周期性數(shù)據(jù)通信優(yōu)化41-50
• 2.2.1 優(yōu)化設(shè)計原則41-42
• 2.2.2 問題建模42-44
• 2.2.3 算法實現(xiàn)44-48
• 2.2.4 配置實例48-50
• 2.3 非周期事件仲裁優(yōu)化50-57
• 2.3.1 問題建模51-53
• 2.3.2 算法實現(xiàn)53-55
• 2.3.3 優(yōu)化實例55-57
• 2.4 小結(jié)57-59
• 第3章 工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用于列車通信網(wǎng)絡(luò)研究59-80
• 3.1 工業(yè)以太網(wǎng)替代多功能車輛總線的可行性研究59-66
• 3.1.1 模型比較59-62
• 3.1.2 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)62-64
• 3.1.3 實例64-66
• 3.2 基于交換式以太網(wǎng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究66-74
• 3.2.1 網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)66-69
• 3.2.2 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)69-71
• 3.2.3. 實例71-74
• 3.3 交換機隊列調(diào)度優(yōu)化研究74-79
• 3.3.1 隊列調(diào)度算法74-75
• 3.3.2 基于優(yōu)先級的WFQ調(diào)度算法75-77
• 3.3.3 實例77-79
• 3.4 小結(jié)79-80
• 第4章 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可靠性及其相應(yīng)模型推廣分析80-105
• 4.1 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可靠性研究80-88
• 4.1.1 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)容錯技術(shù)80-82
• 4.1.2 列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可靠性模型82-87
• 4.1.3 可靠性計算87-88
• 4.2 多階段任務(wù)系統(tǒng)可靠性研究88-104
• 4.2.1 系統(tǒng)描述89
• 4.2.2 系統(tǒng)可靠性分析89-95
• 4.2.2.1 基于AFP的可靠性分析方法89-90
• 4.2.2.2 基于改進通用生成函數(shù)的AFP搜索算法90-92
• 4.2.2.3 算法時間和空間復(fù)雜度分析92-93
• 4.2.2.4 精確k-out-n：F系統(tǒng)的TFR模型93-95
• 4.2.3 可靠性分析應(yīng)用于多階段任務(wù)系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度優(yōu)化95-99
• 4.2.3.1 在階段持續(xù)時間相關(guān)的兩種情況下的系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度優(yōu)化95-97
• 4.2.3.2 一般情況下的多階段任務(wù)系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度優(yōu)化問題97-98
• 4.2.3.3 基于遺傳算法的問題解決方法98-99
• 4.2.4 實例應(yīng)用99-104
• 4.3 小結(jié)104-105
• 第5章 總結(jié)與展望105-107
• 5.1 工作總結(jié)105-106
• 5.2 研究展望106-107
• 參考文獻107-118
• 攻讀博士期間主要成果及其參與項目118-119
• 致謝119

【參考文獻】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 朱其新;網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的建模、分析與控制[D];南京航空航天大學(xué);2003年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 魏俊超;ARCNET列車數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的研究[D];西南交通大學(xué);2011年

2 劉承宗;LonWorks實時通訊系統(tǒng)的模塊化設(shè)計研究[D];北京交通大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：列車網(wǎng)絡(luò)通信模式優(yōu)化與可靠性分析研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：333486