Matlab轨道交通车辆MVB通信网络的研究与设计(2)
KeyWords： Train communication network; MVB communication network; Simulation
目 录
1 引言 1
1.1 列车通信网的背景和概念 1
1.2 列车通信网的发展 1
1.3 列车通信网络应用现状 2
1.3.1 列车上MVB应用实例 3
1.3.2 国内TCN通信网络面临的几个问题 4
2 国内外主流列车通信网技术比较 5
2.1 LonWorks总线 5
2.2 WorldFIP总线 5
2.3 CAN总线 6
2.4 MVB总线和WTB总线 7
3 MVB通信网络协议分析与应用分析 9
3.1 MVB通信网络协议分析 9
3.1.1 MVB通信网络结构 9
3.1.2 MVB通信数据类型 10
3.1.3 MVB介质访问 10
3.1.4 MVB通信网络的物理层 11
3.1.5 MVB通信网络的数据链路层 12
3.2 MVB通信网络硬件软件及其应用 12
3.2.1 MVB通信网络接口设备分类 12
3.2.2 MVB端口 13
3.2.3 MVB通信网络控制器 13
4 Stateflow与Simulink的应用 14
4.1子系统的封装及模块说明 14
4.2 仿真时遇到的部分问题以及说明(不包括参数调整): 15
5 仿真模型设计 19
5.1 MVB总线仿真模型设计 19
5.2 设备层仿真模型设计 21
5.3 波形分析 24
结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
1 引言
1.1 列车通信网的背景和概念
计算机技术的发展使其在轨道交通车辆上的应用日益增多，导致车载计算机设备的数量增加。如何保证这些大量的车载设备信息在整个列车上的传输做到安全、可靠、快速、准确？如何保证整个列车中所有车载设备间能做到信息交换和共享？另外，各个编组的机车车辆中的设备具有分散的特点，如何保证分布在列车中各个车辆的设备能协调工作？这些问题成为实现列车安全运行的关键，是轨道交通车辆的一个重要研究方向，问题的解决必须借助于一个分布式的计算机控制系统——列车通信网络来实现。
列车通信系统是以计算机网络为核心，利用多种总线技术连接分布于各个车辆内部并能独立完成某特定功能的计算机，从而对列车的各个子系统、车辆设备及相关外部控制电路的信息进行读取，并做相应的编码、传输以及逻辑运算等综合处理的系统。属于一种紧密结合计算机技术，控制技术，设备故障诊断技术以及网络通信技术的产物，对列车的状态信息，如：速度、运行模式等实时监控，根据司机的指令，对列车相关系统发出控制命令，从而实现有效的列车控制[1]。
在列车通信系统的基础上，列车通信网(Train Communication Network)逐步发展建立成为一种能实现列车控制、对通信数据进行诊断的通信网络。列车通信网可实现全列车环境下的信息交换，将整个列车微机控制系统的各个层次以及各层次的各单元之间连接起来，是系统信息交换和共享的渠道。TCN的应用使得列车控制系统真正成为一个分布式控制系统，为列车系统的信息化打下了基础[2]。
TCN作为一种局域网，由于列车节点固定的原因，仅涉及到网络中的物理层、数据链路层以及应用层。TCN标准将列车通信网络分成上、下两级层次，即采用分层结构。其中，绞线式列车总线WTB属于较高一级，作为适用于经常连接和解连车辆的列车级通信网络；多功能车辆总线MVB为下一级层次，作为适用于连接车辆内设备以及固定编组的各车辆的车辆级通信网络[3]。WTB总线和MVB总线都从现场总线技术的发展中汲取了丰富的营养，因此可被看作应用于列车上的现场总线标准[1]。
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