基于時(shí)間觸發(fā)機(jī)制的以太網(wǎng)在CBTC系統(tǒng)應(yīng)用中的研究.pdf

1、基于通信的列車控制（Communications-Based Train Control，CBTC）系統(tǒng)在我國城市軌道交通的發(fā)展中占據(jù)著越來越重要的地位。國內(nèi)CBTC系統(tǒng)的應(yīng)用研究還處于起步階段，進(jìn)行相關(guān)的理論研究是非常有必要的。 CBTC的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)（Data Communicate System，DCS）不僅包含有線局域網(wǎng)通信，而且包含車地之間的無線局域網(wǎng)（Wireless LAN，WLAN）通信。列車在WLAN中經(jīng)常發(fā)

2、生的越區(qū)切換等問題會(huì)增加信息的延遲時(shí)間。在通信量增加的情況下，基于以太網(wǎng)的事件觸發(fā)機(jī)制的DCS會(huì)帶來通信的不確定性。相比之下，時(shí)間觸發(fā)（Time-triggered，TT）機(jī)制能夠增加系統(tǒng)通信的確定性，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。松散時(shí)間觸發(fā)（Loosely time-triggered，LTT）機(jī)制是TT的一種弱化形式，適用于帶有WLAN的實(shí)時(shí)分布式控制系統(tǒng)。本文主要針對(duì)CBTC系統(tǒng)通信的不確定性問題，設(shè)計(jì)了一個(gè)時(shí)間觸發(fā)層協(xié)議，并對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證

3、。 首先，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP四層協(xié)議模型，論文確立了時(shí)間觸發(fā)層協(xié)議在標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP四層協(xié)議模型中的位置。同時(shí)，結(jié)合CBTC系統(tǒng)的車地通信的特點(diǎn)，分析并給出了時(shí)間觸發(fā)層協(xié)議所要實(shí)現(xiàn)的功能需求。 其次，論文對(duì)LTT機(jī)制進(jìn)行了深入的研究。從研究LTT機(jī)制的原理出發(fā)，以車地通信中車載控制器（Vehicle On Board Controller，VOBC）與區(qū)域控制中心（Zone Controller，ZC）之間的通信為

4、研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了CBTC系統(tǒng)的時(shí)間觸發(fā)層協(xié)議，給出了時(shí)間觸發(fā)層協(xié)議的實(shí)現(xiàn)流程。根據(jù)VOBC與ZC之間通信的特點(diǎn)，選用了主從式的架構(gòu)，設(shè)計(jì)了可以進(jìn)行時(shí)間窗動(dòng)態(tài)分配的調(diào)度表。在此基礎(chǔ)上，論文進(jìn)一步從定性的角度分析了時(shí)間觸發(fā)層協(xié)議的性能。 然后，論文按照從上至下的分層思想建立了車地通信、時(shí)間觸發(fā)層協(xié)議以及無線信道的賦時(shí)層次有色Petri網(wǎng)（Hierarchical Timed Colored Petri Net，HTCPN）模型。為了