軌道車輛MVB網(wǎng)絡實時性方法研究.pdf

1、隨著軌道車輛網(wǎng)絡通信技術(shù)和總線技術(shù)的發(fā)展，多功能車輛總線作為一種用于軌道車輛內(nèi)部各功能設備之間實現(xiàn)互連的網(wǎng)絡總線，在我國軌道車輛上的應用日益廣泛，其實時性能受到更加廣泛的關(guān)注，實時性對車輛各控制系統(tǒng)的性能具有至關(guān)重要的影響，對于保障列車的行駛安全也十分關(guān)鍵。MVB總線是國際電工委員會制定的列車通信網(wǎng)絡標準IEC61375-1中明確介紹說明的一種總線，其主要功能是將軌道車輛中的標準設備連接到列車控制通信網(wǎng)絡中。MVB總線主要應用于軌道車輛

2、的控制，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)主要包括周期性過程數(shù)據(jù)和非周期性消息數(shù)據(jù)。采用MVB總線傳輸數(shù)據(jù)，必須滿足列車網(wǎng)絡對所傳輸數(shù)據(jù)提出的實時性要求。所以本論文主要對列車控制網(wǎng)絡的實時性進行了分析研究，并通過三方面對實時性進行分析。
　　首先，詳細介紹了MVB總線的相關(guān)內(nèi)容，著重對現(xiàn)有MVB總線傳輸實時性算法進行了分類總結(jié)。根據(jù)MVB總線數(shù)據(jù)類型，簡述了周期數(shù)據(jù)和非周期數(shù)據(jù)的實時性算法，對其進行比較分析并指出各算法的特點，并歸納總結(jié)出MVB總線網(wǎng)絡實

3、時性算法設計需考慮的因素。
　　第二，主要對周期性過程數(shù)據(jù)的傳輸特性進行了詳細說明。針對多功能車輛總線周期掃描表的設備掃描數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)則，本文提出了一種利用差分進化算法的優(yōu)化設計方法。在國際標準IEC61375-1中，明確介紹了周期掃描表生成規(guī)則和約束條件，并建立了基于差分進化算法的數(shù)學模型，以均勻度為目標函數(shù)，對周期掃描表進行生成和優(yōu)化。同時與逐步填空法的均勻度對比，顯示出差分進化算法的優(yōu)勢。
　　第三，主要針對非周期消息

4、數(shù)據(jù)的特點進行了詳細說明。依據(jù)列車通信網(wǎng)絡標準實時協(xié)議結(jié)合時間片輪詢算法，本文提出了一種動態(tài)優(yōu)先級時間片輪詢算法。MVB總線傳輸過程的延時主要包括數(shù)據(jù)在緩存器中發(fā)送等待延時、數(shù)據(jù)分組延時等。動態(tài)優(yōu)先級時間片輪詢算法根據(jù)非周期數(shù)據(jù)的優(yōu)先級進行仲裁調(diào)度，通過優(yōu)化算法復雜度、減小數(shù)據(jù)等待延時和阻塞延時，解決了MVB網(wǎng)絡實時性的問題。對MVB總線非周期數(shù)據(jù)實時性、公平性等進行了仿真分析，結(jié)果表明算法能提高MVB總線非周期數(shù)據(jù)傳輸實時性與公平性，