车载数据中心与地面接收网关的设计和实现

摘要

城市交通拥堵问题日趋严重，城轨交通作为目前解决城市交通拥堵问题的最佳方案，可以有效解决承载数量、运行效率、环保等问题。目前轨道交通进入了快速发展的时期，列车运行速度不断提高，其安全环境随之复杂化，城轨车辆故障发生的概率也随之提高。因此，城轨交通的安全也受到了政府和人民的普遍关注，逐渐成为了城市生活的主题之一。那么，如何让多线路城轨列车协调运行；如何使列车运行轨道、接触网等数据立体预警；如何使城轨线路中的桥梁、隧道安全监测更加实时有效；如何统一通信协议标准从而节约设备资源等等问题的出现，都让我们城市轨道交通的安全开始面临全新的挑战。　　本文首先以“十二五”国家科技支撑计划为依托，研究现行城轨交通安全中轨道、桥梁、隧道以及接触网专业安全监测数据的采集和通信方法。据此探索我国轨道交通安全监测中所存在的问题。针对这些问题，本论文工作如下：　　1、研究车载组网技术，设计城轨车载数据中心与地面接收网关组网构架；研究UDP、TCP通信协议，设计城轨安全监测数据接口协议；对车载数据中心与地面接收网关系统进行功能模块化设计。　　2、研究基于Power PC处理器的嵌入式Linux系统开发平台，搭建交叉编译环境和网络文件系统，为城轨安全监测人员减少工作量；研究Linux下的套接字通信，实现UDP、TC P承载城轨安全监测数据报文的数据传输。　　3、研制城轨车载数据中心与地面接收网关设备，有效的弥补了列车安监主动维保中缺少综合立体数据支撑的缺陷。研究文件传输协议，实现车载设备对安全监测原始数据的传输和存储。开发数据解析工具，提高故障预警和信息查询的工作效率。　　4、在上海地铁1号线、10号线以及117号列车部署车载数据中心、地面接收网关及其它设备，进行实地功能测试。

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第一章 绪论

§1. 1研究背景及意义

§1. 2国内外城轨安全监控现状

§1. 3本论文主要工作

第二章 城轨列车运行安全环境监测概述

§2. 1城轨交通轨道安全状态移动监测

§2. 2城轨交通中桥隧的安全监测

§2. 3接触网的安全监测

第三章 城轨车载数据中心与地面接收网关系统设计

§3. 1基于城轨车载数据中心与地面接收网关的组网设计

§3.2 UDP与TCP协议的对比分析

§3. 3 城轨交通安全数据接口协议标准建议

§3. 4城轨车载数据中心功能模块设计

§3. 5城轨地面接收网关功能模块设计

第四章 城轨车载数据中心与地面接收网关的实现

§4.1基于PowerPC处理器的嵌入式Linux系统平台搭建

§4. 2 Linux下的S o c ket编程

§4. 3 城轨车载数据中心数据流程

§4. 4 地面接收网关数据流程

§4. 5 车载数据中心与地面接收网关系统配置

§4.6 原始数据FTP上传和删除脚本

§4. 7 数据解析工具

第五章 系统功能测试

§5.1 TD-GCG数据处理功能测试

§5.2 TD-GCG异常数据处理功能测试

§5. 3 轨道原始数据流转测试

第六章 总结与展望

§6. 1 论文工作总结

§6. 2展望

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参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果