城轨列车安全监测网络实时性分析与优化

发布时间：2017-06-04 15:22

  本文关键词：城轨列车安全监测网络实时性分析与优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：城轨列车安全监测网络能够实时感知列车运行状态,为列车安全运行提供有效保证。本文以基于以太网的城轨列车安全监测网络为研究对象,深入研究了监测网络系统的功能及数据传输实时性,并在此基础上对网络实时性进行了优化。本文的研究内容具体如下：(1)研究了基于以太网的城轨列车安全监测网络结构特点与功能,将网络结构分为监测层、接入层、传输层,各层通过检测数据交互。同时,对网络中传输的数据流进行了分析,并根据其特点与重要程度划分了优先级。根据网络传输的实时性要求,研究了复合节点的数据队列调度策略、网络传输协议、数据优先级的实现方式,为网络的实时性提供了软硬件基础。(2)建立了城轨列车安全监测网络实时性分析模型。首先本文通过分析实时性与时延的关系,利用实时性与时延的函数关系式,将实时性通过时延进行定量描述。然后利用排队理论知识,将每节车厢的数据看作有优先级的M/M/1队列,建立了基于优先级的数据队列传输平均时延模型。最后利用网络演算理论,建立了监测网络数据传输时延上界模型,得到最差情况下的数据传输时延。(3)建立了城轨列车安全监测网络实时性优化模型。从实际工程出发,将列车安全监测网络实时性优化问题分解为物理结构优化和逻辑结构优化两个子问题。物理结构优化问题求解在费用、对称性约束下可靠性最高的物理拓扑,并利用PSO算法进行求解。逻辑优化问题基于物理优化得到的网络拓扑,求解各节车厢数据的最优传输路径,使得网络整体时延最小,本文利用最短路支撑树算法进行求解。(4)通过具体计算实例对本文建立的网络实时性分析与优化模型进行验证。首先,本文用实时性分析模型求解得到了网络的平均传输时延和最大时延,并与OPNET仿真结果对比,验证了时延计算模型的有效性。同时实例表明,基于以太网的城轨列车安全监测网络具有良好的实时性能,能够满足监测网络的需求。在此基础上,通过网络优化模型,对安全监测网络进行优化,并通过网络演算方法对比优化前网络数据传输实时性,验证了优化后的网络实时性、可靠性得到了大幅度提升。
【关键词】：城轨列车安全监测 实时性 优先级 排队论 网络演算 网络优化
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U298
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 引言12-22
• 1.1 研究背景与意义12-15
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 研究意义13-15
• 1.2 国内外研究现状15-19
• 1.2.1 列车安全监测网络15-17
• 1.2.2 网络实时性分析与优化17-19
• 1.3 研究内容19-20
• 1.4 研究思路及组织结构20-22
• 2 城轨列车安全监测网络系统22-36
• 2.1 监测网络结构22-27
• 2.1.1 检测层24-25
• 2.1.2 数据接入层25-26
• 2.1.3 数据传输层26-27
• 2.2 监测网络中的数据27-29
• 2.3 监测网络中的数据通信29-34
• 2.3.1 数据通信协议29-30
• 2.3.2 复合节点数据交换方式30-32
• 2.3.3 复合节点调度策略32-33
• 2.3.4 数据优先级实现33-34
• 2.4 本章小结34-36
• 3 城轨列车安全监测网络实时性分析36-55
• 3.1 实时性与时延36-38
• 3.2 时延的构成38-40
• 3.2.1 源节点时延38-39
• 3.2.2 链路传输时延39
• 3.2.3 中间设备时延39-40
• 3.2.4 目的节点时延40
• 3.3 基于排队理论的时延分析40-47
• 3.3.1 排队理论基础41-42
• 3.3.2 监测网络排队时延模型假设42-43
• 3.3.3 基于优先级队列的排队时延模型43-47
• 3.4 基于网络演算的时延分析47-54
• 3.4.1 网络演算理论基础47-49
• 3.4.2 网络演算时延模型假设49-50
• 3.4.3 网络演算时延上界模型50-54
• 3.5 本章小结54-55
• 4 城轨列车安全监测网络实时性优化55-66
• 4.1 列车安全监测网络实时性优化问题55-56
• 4.2 列车安全监测网络实时性优化模型56-59
• 4.2.1 监测网络物理结构优化问题57-58
• 4.2.2 监测网络数据传输链路优化问题58-59
• 4.3 列车安全监测网络实时性优化模型求解59-65
• 4.3.1 PSO算法求解物理结构优化问题61-63
• 4.3.2 SST算法求解数据传输链路优化问题63-65
• 4.4 本章小结65-66
• 5 实例分析66-78
• 5.1 城轨列车安全监测网络实时性分析实例与仿真66-73
• 5.1.1 基于排队模型的实时性分析66-68
• 5.1.2 基于网络演算模型的实时性分析68-71
• 5.1.3 OPNET仿真与分析71-73
• 5.2 城轨列车安全监测网络实时性优化实例分析73-77
• 5.3 本章小结77-78
• 6 总结与展望78-80
• 6.1 工作总结78-79
• 6.2 研究展望79-80
• 参考文献80-86
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果86-88
• 学位论文数据集88

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1 ;矿井提升安全监测装置通过鉴定[J];煤矿自动化;1986年01期

2 张丙新;关于空分设备安全监测的历史及发展[J];计测技术;2005年05期

3 贺耀宜;;煤矿远程安全监测监管一体化平台创新设计[J];工矿自动化;2013年11期

4 曹德成,李伟;承包商实施安全监测工程项目管理刍议[J];施工技术;2003年12期

5 蒲瑞丰;;环境安全监测与计量的任务[J];中国计量;2007年04期

6 邵开胜,尹建锋,王广超;华美大厦基坑开挖中的安全监测[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2000年01期

7 韩安;贺耀宜;陈小林;;安全监测监管一体化系统平台的实现与应用[J];电子世界;2013年10期

8 李迪,王德厚;水电工程岩体安全监测的发展[J];岩石力学与工程学报;2001年S1期

9 王琛;赵洁;边世斌;;铜黄公路川口滑坡安全监测研究[J];西部探矿工程;2008年03期

10 岳建平,艾斯卡尔·吾秀尔;安全监测数据关联分析方法研究[J];测绘通报;1999年04期

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1 王万顺;田冬成;熊成林;孙建会;;安全监测在软基工程中的应用[A];2004水利水电地基与基础工程技术——中国水利学会地基与基础工程专业委员会2004年学术会议论文集[C];2004年

2 马林艳;孙璇;;藏木水电站安全监测自动化系统设计规划[A];全国大坝安全监测技术信息网2008年度技术信息交流会暨全国大坝安全监测技术应用和发展研讨会论文集[C];2008年

3 郭法旺;;论高碾压混凝土重力坝安全监测工程的特点与管理——光照大坝安全监测系统建设经验总结[A];贵州省岩石力学与工程学会2008年学术年会论文集[C];2008年

4 王盛;王怀良;;惠州抽水蓄能电站地下建筑物安全监测设计[A];2004年水工专委会学术交流会议学术论文集[C];2004年

5 陈国仿;;葛洲坝船闸安全监测设施评估与鉴定[A];船闸科技2002-2005年度优秀论文集[C];2006年

6 王红斌;韩芳;谢新宇;;龙滩水电站枢纽建筑物安全监测设计[A];2007年湖南水电科普论坛论文集[C];2007年

7 周江余;;葛洲坝水利枢纽运行期安全监测[A];中国水力发电工程学会大坝安全监测专业委员会1998年学术年会暨中青年科技成果报告会论文集[C];1998年

8 赵春;阎继军;卢正超;黎利兵;;水利水电工程安全监测信息系统数据库建设[A];2007重大水利水电科技前沿院士论坛暨首届中国水利博士论坛论文集[C];2007年

9 孙建会;王万顺;田冬成;熊成林;;株洲航电枢纽厂坝地基安全监测分析[A];2004水利水电地基与基础工程技术——中国水利学会地基与基础工程专业委员会2004年学术会议论文集[C];2004年

10 张丙新;;关于目前空分安全监测中存在的问题[A];空分设备安全及运行维修技术研讨会论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 樊磊波;陕西为89个县建立农村饮水安全监测中心[N];农民日报;2009年

2 水电顾问集团 吴毅瑾;水工监测保安全[N];中国能源报;2013年

3 宋玲 张占国;让科技激活“企业细胞”[N];中国安全生产报;2006年

4 福建省药品不良反应监测中心主任 陈元珍;以人为本 强化药品安全监测[N];中国医药报;2007年

5 赛迪智库 李亚光 邵立国 栾群 贺石昊;欧盟云安全监测贯穿整个合同期[N];中国电子报;2012年

6 张丙新;空分防爆的有效办法[N];中国化工报;2004年

7 本报记者;加强旅游景点安全监测[N];江淮时报;2008年

8 本报记者 乔桥;马水山：靠实力抢占市场[N];中国水利报;2000年

9 记者 王钰;《转基因林木生物安全监测管理规定》出台[N];中国绿色时报;2013年

10 记者 陆崇林 王湖禄;强化措施 完善预案 平安度汛[N];钦州日报;2014年

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1 时磊;基于物联网技术的桥梁安全监测管理信息系统开发[D];电子科技大学;2014年

2 夏贤鹏;城轨列车安全监测网络实时性分析与优化[D];北京交通大学;2016年

3 赵亮;重庆中梁混凝土面板堆石坝安全监测及回归模型分析[D];中北大学;2012年

4 罗智能;水库安全监测自动化系统问题的研究[D];天津大学;2008年

5 方卫华;水工建筑物安全监测自动化技术研究[D];河海大学;2006年

6 葛鑫;水利枢纽安全监测自动化系统[D];吉林大学;2010年

7 陈振飞;丹江口水利枢纽大坝安全监测系统的研究与开发[D];河海大学;2002年

8 胡峰;嵌入式汽车安全监测系统硬件平台开发[D];大连理工大学;2012年

9 许彬;复杂地质隧道结构安全监测关键技术研究[D];长安大学;2009年

10 李宁;基于多源信息融合的复杂系统安全监测及诊断方法研究[D];云南大学;2010年

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