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MVB总线在地铁车辆控制系统中的应用

来源 : 互联网
作者 : 118期刊网
发布时间 : 2019-01-08 06:46:17

摘要:介绍了地铁MVB网络,并根据网络实时模型,简要介绍了MVB总线在地铁车辆控制系统中的应用。

关键词:MVB总线;地铁车辆控制系统

一,地铁MVB网络介绍

(1)MVB网络拓扑

由于传统的地铁设计结构,IDU将固定在驾驶员的控制台上,因此IDU节点一直保留在网络架构设计中。因此,中央控制单元,变速器控制单元1,2,智能显示单元,逻辑控制单元1,2和安全监控单元都是存在于地铁车辆级总线MVB中的节点。

(2)网络各单元的功能划分

地铁网络上的每个节点都有不同的作用。 MVB通信,牵引,制动特性控制和一些辅助功能的检测和管理是中央控制单元的责任。转向架的传动主要负责传动控制单元;数字和模拟信号采集以及地铁信号的逻辑运算主要由逻辑控制单元负责;地铁状态的显示,地铁故障信息的实际情况以及地铁参数的诊断和设置均由智能显示单元处理;在MVB网络中,安全监控单元所起的作用尤为重要,主要执行以下功能:

1.与MVB的每个节点通信,记录每个节点的所有状态信息; 2.实现MVB总线上的故障信息记录; 3.实现与上位机的串行通信。

(三)SDU设计简介

在MVB网络中,节点机箱SDU和上位机是构成安全监控系统的主要因素。 SDU的实现应该能够与MVB总线上的节点良好地通信,并且还能够与主计算机通信。管理信息系统建立在上位机系统上,下位机发送的信息通过串行通信接受。合格验证后,地铁的状态记录在上位机上,信息根据需求存储在数据库中。在这种情况下,数据的安全性会很高。

SDU机箱主要由C P U板组成,带有用于系统功能的嵌入式系统。 CPU板使用以ARM 7为核心的32位嵌入式计算机。操作系统采用嵌入式多任务实时操作系统NUCLEUS,MVB协议控制器芯片成功嵌入计算机系统,形成完整的嵌入式CPU系统。 。处理器型号为NET + ARM50。该芯片采用32位ARM7 TDMI RSIC中央处理模块;它可以在5种监控模式和1种用户模式下运行;支持16个工作频率;集中式10/100以太网; P1284 / ENI接口2个串口(UART,HDLC,SPI); 10通道DMA控制器;支持8,16,32位外部总线器件,支持SRAM,FD / EDO DRAM,SDRAM,FLASH,EEPROM。

二,网络实时计算模型

(1)过程数据的延迟分析

从网络控制系统的角度出发,在地铁交通车辆通信网络中引入MVB总线后,实现了真正的分布式实时控制系统。在判断系统行为的正确性时,计算结构的正确性起着重要作用。决定性的作用和结果的时机将对他们产生直接影响。为了保证任务的执行性能和应用层的对象要求,过程数据采用的方法必须非常有效,才能在任务之间发送和接收,并且时效性强。以这种方式,可以在一定的延迟时间内维持任务之间的数据传输。

1)缓冲区中消息包的平均等待延迟Tq

从消息分组到达缓冲器的时间到获得传输的时间的延迟由通信网络的介质访问控制模式确定。

2)发送消息包T s的延迟

发送节点开始将传输链路上的消息分组的第一位发送到消息分组的最后一位所花费的时间,该延迟由消息分组的长度和网络传输速率确定。假设分组长度为L m(比特)并且网络的传输速率为V(比特s-1),则发送分组的延迟为T s = Lm / V.

3)媒体传播延迟T j

发送节点将传输介质上的第一位发送到该位到达接收节点的时间所花费的时间,该延迟由传播介质的距离和传播的速度决定

4)消息处理延迟T p

接收节点将接收到的消息处理到应用程序任务的时间延迟,包括协议拆分,消息组装和与应用程序任务的通信所花费的时间。延迟取决于到达消息的通信节点的CPU。中断响应机制和实时内核的任务调度算法。此处涉及的终端系统处理延迟与CPU性能,操作系统和其他因素密切相关。在分析网络延迟时,可以暂时忽略它。    

PPT答辩

(2)过程数据的延迟计算

MVB通过主从轮询执行媒体访问。在轮询期间,主节点发送主帧数据依次轮询从节点;从节点根据预选设置发送不同数据格式的响应帧。设每个从节点的包到达时间间隔统计上服从负指数分布,包组的平均到达率为(组s-1);节点之间的步行时间w是恒定的,而邻居节点之间的漫游时间w是相等的。当主帧到达某个从节点时,节点获得网络传输速率为V的共享信道,并设置该节点所停留的分组数据包的平均数(数据包的长度为L(比特))是N,然后发送节点缓存设备中所有消息分组所花费的时间是NL / V.当从节点在缓冲区中发送所有分组分组时,它将信道传送到漫游时间w内的下一个节点。

(3)消息数据的延迟计算

周期阶段和偶发阶段是MVB基本时期中存在的两个内容。在偶发阶段,主节点发送一般事件请求帧以轮询每个从节点以报告事件,并且如果存在多个从节点,则存在消息事件报告冲突。当主节点启动事件仲裁(事件仲裁)机制时,只调用一个从节点,即主节点通过发送组事件请求(Group _ Event _ Request)接收正确的消息事件响应。之后,主节点执行事件巡视(Event _ Round),进而解析所有消息事件请求。

参考资料:

[1]赵鹏,徐宁。现场总线和接口桥技术在BTM中的应用[J]中国铁道科学,2004,(06)。

[2]周生。具有总线管理功能的MVB四级设备关键技术的研究与实现[D]中南大学,2008。

[3]施莹。 MVB总线在地铁列车控制系统中的应用[J]电力机车与城轨车辆,2006,(06)。


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