列车通信以太网故障诊断

发布时间：2020-09-14 20:59

　　 列车通信网络是列车的中枢神经系统,对于列车的正常运行具有重要意义。随着列车智能化水平的不断提高,列车车载通信网络中需要传输的数据量持续增长,使得列车网络中带宽需求增大,传统的现场总线通信方式已经远远不能满足需要。以太网以其传输速率优势成为未来列车通信网络的研究方向,作为列车通信以太网国际标准的列车实时数据协议TRDP(Train Real-time Data Protocol)则成为新的研究热点。TRDP是未来列车通信网络能否高效可靠运行的保障,但与此同时网络的复杂性又大大增加了维护难度。基于此,本文以TRDP为研究对象,开展其故障诊断方法的研究,搭建了故障诊断平台。主要工作如下:(1)深入分析了列车实时数据协议TRDP架构,研究其通信机制,实现了TRDP过程数据通信,通过传输报文和wireshark抓包软件对报文的采集,验证了TRDP的过程数据通信功能。(2)结合标准以太网简单网络管理协议SNMP(Simple Network Management Protocol)及其管理信息库 MIB(Management Information Base),分析列车实时数据协议的SNMP,给出了其包含特征,设计了一种特征提取方法,分别对TRDP特征和交换机特征进行采集,使用PC及ARM设备搭建了 TRDP故障诊断平台。(3)为建立故障诊断模型,在平台上模拟了程序卡顿、设备掉线、网络断开、内存泄漏、程序崩溃、端口未订阅和正常通信等共11种工况,分析故障机理并采集数据集,通过单位化、归一化和降维进行数据预处理,并分析对比了处理效果。(4)结合支持向量机原理,采用了一对一方式实现多分类建立模型,使用交叉验证和网格搜索进行参数寻优,设计了以准确率、精确率、召回率和F值为指标的评价方案,评价结果显示,模型的准确率为92.9%,整体测试集的精确率、召回率和F值均为90%以上,证明故障诊断模型的诊断效果良好。最后对全文的研究内容进行总结,并对下一步的研究方向进行展望。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U270.382;TP393.11
【部分图文】：

图２－１标准以太网与ＴＲＤＰ协议栈逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｓｔａｎｄａｒｄ邋Ｅｔｈｅｒｎｅｔ邋ａｎｄ邋ＴＲＤＰ邋ｐｒｏｔｏｃｏｌ邋ｓｔａｃｋ逡逑

图２－３邋ＴＲＤＰ完全工作模式逡逑．－

图２－４邋ＴＲＤＰ精简工作模式逡逑－

【参考文献】

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本文编号：2818643