區(qū)間分布式軌旁信號控制系統(tǒng)的安全通信網(wǎng)絡研究.pdf

1、隨著通信技術和計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，鐵路通信網(wǎng)絡也緊跟發(fā)展的步伐，采用了很多新技術。其中，區(qū)間分布式軌旁信號控制系統(tǒng)的安全通信網(wǎng)絡是新技術在鐵路通信系統(tǒng)中的典型應用。該系統(tǒng)能夠對區(qū)間信號設備（信號機和軌道電路）進行實時監(jiān)測和分布式控制，可以及時掌握信號設備狀態(tài)，保證列車安全、高效運行。由于鐵路信號系統(tǒng)是一個對安全性要求很苛刻的系統(tǒng)，因此，研究通信網(wǎng)絡的安全性和可靠性具有重要意義。
　　與全電子計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)結構類似，區(qū)間分布式軌旁信號

2、控制系統(tǒng)由監(jiān)控層、邏輯控制層、軌旁執(zhí)行單元、現(xiàn)場設備層和軌旁安全通信網(wǎng)絡組成。監(jiān)控層實現(xiàn)人機之間的信息交互，邏輯控制層完成控制邏輯運算，軌旁執(zhí)行單元則實現(xiàn)對現(xiàn)場信號設備的控制和狀態(tài)采集。軌旁安全通信網(wǎng)絡保證了現(xiàn)場設備與監(jiān)控層之間信息傳輸?shù)目煽啃?、實時性和安全性，因此，該安全通信網(wǎng)絡是區(qū)間分布式軌旁信號控制系統(tǒng)中最關鍵的部分?；阼F路通信新技術及區(qū)間分布式軌旁信號控制系統(tǒng)的結構，結合網(wǎng)絡通信技術、分布式控制技術和光纖通信技術，本文提出了一

3、種新型可靠的軌旁安全通信網(wǎng)絡，即用光纖代替信號電纜作為通信介質(zhì)，組建安全可靠的光纖通信網(wǎng)絡。
　　論文首先介紹了軌旁執(zhí)行單元和鐵路通信網(wǎng)絡的應用現(xiàn)狀，分析了區(qū)間分布式軌旁信號控制系統(tǒng)的功能需求和主要傳輸信息，并設計了該系統(tǒng)的基本體系結構和軌旁安全通信網(wǎng)絡結構；然后，對軌旁通信單元中的通信接口轉換模塊進行了詳細的軟硬件設計，包括以FPGA（Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）為微處理器的

4、以太網(wǎng)-光纖通信接口轉換模塊設計和基于AVR單片機和FPGA的光纖-CAN通信接口轉換模塊設計。而后，根據(jù)信息傳輸?shù)目煽啃院桶踩砸笠约肮饫w通信技術的特點，把軌旁執(zhí)行單元與控制主機之間的通信網(wǎng)絡設計為高可靠性的可自愈雙環(huán)冗余光纖通信網(wǎng)絡；另外，基于安全通信協(xié)議整體結構和HDLC（High Level Data Link Control，高級數(shù)據(jù)鏈路控制）通信協(xié)議，進行了安全通信協(xié)議設計及安全性分析。最后，通過采用PING程序測試了設計