城軌列車(chē)安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性分析與優(yōu)化.pdf

1、城軌列車(chē)安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r(shí)感知列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)，為列車(chē)安全運(yùn)行提供有效保證。本文以基于以太網(wǎng)的城軌列車(chē)安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，深入研究了監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能及數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性，并在此基礎(chǔ)上對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性進(jìn)行了優(yōu)化。本文的研究?jī)?nèi)容具體如下:
　　(1)研究了基于以太網(wǎng)的城軌列車(chē)安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功能，將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為監(jiān)測(cè)層、接入層、傳輸層，各層通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)交互。同時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流進(jìn)行了分析，并根據(jù)其特點(diǎn)與重要程度劃分了優(yōu)先級(jí)。根據(jù)

2、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求，研究了復(fù)合節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)隊(duì)列調(diào)度策略、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)的實(shí)現(xiàn)方式，為網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性提供了軟硬件基礎(chǔ)。
　　(2)建立了城軌列車(chē)安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性分析模型。首先本文通過(guò)分析實(shí)時(shí)性與時(shí)延的關(guān)系，利用實(shí)時(shí)性與時(shí)延的函數(shù)關(guān)系式，將實(shí)時(shí)性通過(guò)時(shí)延進(jìn)行定量描述。然后利用排隊(duì)理論知識(shí)，將每節(jié)車(chē)廂的數(shù)據(jù)看作有優(yōu)先級(jí)的M/M/1隊(duì)列，建立了基于優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)隊(duì)列傳輸平均時(shí)延模型。最后利用網(wǎng)絡(luò)演算理論，建立了監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延

3、上界模型，得到最差情況下的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。
　　(3)建立了城軌列車(chē)安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性?xún)?yōu)化模型。從實(shí)際工程出發(fā)，將列車(chē)安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性?xún)?yōu)化問(wèn)題分解為物理結(jié)構(gòu)優(yōu)化和邏輯結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩個(gè)子問(wèn)題。物理結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題求解在費(fèi)用、對(duì)稱(chēng)性約束下可靠性最高的物理拓?fù)洌⒗肞SO算法進(jìn)行求解。邏輯優(yōu)化問(wèn)題基于物理優(yōu)化得到的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，求解各?jié)車(chē)廂數(shù)據(jù)的最優(yōu)傳輸路徑，使得網(wǎng)絡(luò)整體時(shí)延最小，本文利用最短路支撐樹(shù)算法進(jìn)行求解。
　　(4)通過(guò)具體計(jì)算實(shí)