thezey
题目：高速铁路牵引供电自动化网络通信系统研究摘 要:我国铁路建设进入了一个高速发展阶段，高速铁路的设计、建设正在进一步展开。面对日、德、法等先进技术的竞争，研究具有自主知识产权高速铁路牵引供电自动化系统(TPSAS，Traction Power Supply AutomaticSystem)是十分有意义的。控制自动化、管理信息化的TPSAS是高速铁路供电系统可靠运行的基础，可以替代进口，节省外汇和国家投资，同时也是高速铁路急需的重大技术装备。实现TPSAS的关键是通信，通信问题已成为牵引供电自动化系统研究和开发的核心问题。 现在运行的供电调度系统(PSDS，Power Supply DispatchingSystem)、牵引变电所自动化系统(TSAS，Traction Substation integratedAutomation System)、牵引供电管理信息系统(PSMIS，Power SupplyManagement Information System)、接触网工区、检测车、牵引供电维修管理中心、路局管理部门等通信接口复杂，信息流混乱，要求不清，很难实现真正意义上的管控一体化，同时存在“信息化孤岛”问题。在考虑系统的安全性和可靠性的前提下，按照管理和控制分流的原则，对TPSAS每个子系统的输入输出信息流进行了规范，提出了每个子系统的接口和要求，规划了TPSAS完整的信息流。按照铁路信息规范化要求，研究了相应的信息数据词典。按照TPSAS信息流对通信的要求，在现有通信网络的基础上，提出了TPSAS网络通信架构的解决方案。 FPSAS系统实时性主要是TSAS网络以及PSDS控制网络的实时性。通过深入研究以太网技术，结合高速铁路对TSAS实时性要求，提出了一种新的工业控制以太网解决方案：分布交换式双环光纤自愈以太网。针对该方案，展开了研究：①详细设计了通信单元和TSAS中智能电子装置(IED，Intelligent Electric Device)的接口硬件。②提出了基于实时数据通道、最短路径表的最短路径算法，提高了通信的实时性。③提出了通信故障自愈和定位算法，使通信更易于维护，易于实现无人职守的TSAS，同时该方案也满足工业以太网对网络中断时间的要求。④利用最短路径的思想，给出了基于标准以太网的：PSDS通信网络的实现方案。⑤考虑到现场环境，研制了相应的工业级分布交换式网络通信单元。该方案大大提高了PSDS控制网络实时性、可靠性，实现了PSDS与TSAS之间真正意义上的无缝连接。利用排队论，讨论了通信CPU处理能力与输入缓冲区大小的关系，输入报文到达率与缓冲区大小的关系，得到了通信接口硬件的设计原则，为工业以太网通信接口硬件设计中CPU的选择提供了依据。 利用OPNET，对TSAS采用总线式、交换式、分布交换式以太网方案进行系统仿真，在相同的条件下，仿真结果表明，分布交换式以太网优于总线式和交换式以太网，且改进了以太网数据时延确定性，避免了冲突。利用故障树分析法，在元件可靠度相同的条件下，比较现有的PSDS网络结构和本文提出的2路双环SDH网络结构的可靠性，结果表明2路双环SDH网络可靠性优于现有的PSDS网络结构；比较了TSAS中采用交换式和分布交换式以太网的可靠性，结果表明分布交换式以太网可靠性大大高于交换式以太网。综上所述，PSDS采用2路双环SDH网络结构，TSAS采用分布交换式双环光纤自愈以太网，采用最短路径、故障自愈和故障定位算法，将是高速铁路TPSAS通信的一个较好的选择。 基于本文所提出的分布交换式工业以太网架构，论文研究了IEC61850标准在TSAS的实现过程，从IED建模、数据对象和服务建立，GOOSE/GSSE特殊映射，MMS应用，实时操作系统，到硬件设计(IEC61850标准对硬件是有特殊要求的)，IED和变电站层配置软件研究。 若是可以的话，就加分，给邮箱，给你传过去。这个是博士论文，怎么说也够你用了。 
铁道信号频率的实时高精度检测对于列车运行安全、绘制列车运行曲线图有非常重要的作用。其中，基带低频和上下边频是铁道信号检测主要的测量对象，是列车控制系统中主要的研究内容。我国铁路信号主要有两种制式，从兼容性方面来讲，需要可以同时检测两种制式信号低频和边频的算法；从实时高精度检测来讲，需要复杂度低，易于实现的算法。但铁道信号频率高精度检测，尤其是上下边频的检测尤为困难。目前对于铁道信号频率检测的检测方法中，基于欠采样技术的检测方法虽能提高频率分辨率，但采样波形失真度大，频率检测精度受到影响；基于数字正交I、Q双通道处理并重采样法，此法不能兼容我国铁路主要的两种制式。而现有的FFT检测方法，边频检测没有用到低频检测的结果，导致算法复杂；低频和边频的频谱校正法不同，校正算法不能通用；边频检测时，采用相位不变性判断边频边界，抗噪声性能太差。上述所有方法，基带低频与上下边频完全独立检测。针对以上算法的兼容性差、低频和边频检测独立进行这两个问题，本文提出了一种基频和边频频率检测相结合的铁道信号检测方法，算法中边频的检测充分利用低频检测结果。为提高检测精度，在频谱分析时，采用抑制频谱泄露性能较高的全相位FFT。为简化算法的复杂度，选取了同时适用于基频和边频的频率校正方法，有利于实时检测。低频检测时，针对采样频率增加了抽取算法，保证低频与边频在同一采样频率下检测信号频率。该法可以满足两种制式，其实用价值较高。铁道信号边频检测的难点是边界点的判断，针对这一问题，提出了一种新的边界检测算法。本文利用基带低频的抽取序列，设计了根据低频信号幅值跳变来判断铁道信号的上下边频的边界。然后根据低频的频率检测结果，计算出稳定的边频采样序列。改进后的边界判断算法，比基于“相位不变性”的边界检测算法减少一次FFT变换，算法复杂度明显降低，且抗噪性能只受低频幅值影响，边界识别性能优良。在Matlab和Quartus平台上模拟铁道信号，验证上述设计算法的可行性，分析了影响频率检测精度的原因。实验证明，在信噪比为8dB的情况下，仍能准确高精度的判断低频和载频频率，抗噪性能优越。 [1] 陈宏，孙俊杰，韩捷，郝伟 基于极值法和重心法的离散频谱校正方法[J] 振动测试与诊断 2012(S1)[2] 孙玉梅 基于FPGA的FSK调制解调器的设计及实现[J] 电子科技 2009(05)[3] 郜洪民，徐意，陈广山 DDS直接数字频率合成技术在铁路信号系统中的应用[J] 电子产品世界 2008(09)[4] 黄翔东，何宇清，李长滨 一种检测铁路2FSK信号频率的新方法[J] 天津大学学报 2007(09)[5] 袁博，宋万杰，吴顺君 基于FPGA的MATLAB与QuartusⅡ联合设计技术研究[J] 电子工程师 2007(01)[6] 吴宗慧，李杭生 铁路系统车载FSK信号检测系统的实现[J] 铁路计算机应用 2005(10)[7] 魏敏 VHDL硬件仿真结果的MATLAB分析法[J] 计算机应用与软件 2003(08)[8] 郜洪民，贾学祥，赵海东 铁路专用2FSK调制信号生成方法的研究[J] 中国铁道科学 2002(04)[9] 王庆文，孟宪德 车载FSK信号的实时高精度检测与DSP实现[J] 通信学报 2001(09)[10] 孙艳朋，贾利民，范明 小波包方法在车载FSK信号中的应用[J] 铁道学报 2001(02)
