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当今我国轨道交通飞速发展，轨道交通列车中的设备向着数量和种类越来越多，设计越来越复杂的方向发展。列车通信网络作为承载列车各设备间控制信息传输、监视数据交互的“神经系统”，其数据承载能力将得到进一步考验。现有的列车通信网络技术标准都存在各自的缺陷，难以满足未来更高数据量的通信需求。而工业以太网因为具有成本较低、兼容性强、带宽较高的优点，成为了未来列车通信网络的一大趋势。国际电工委员会也在2010年发布了列车以太网的标准IEC61375-2-5和IEC61375-3-4，为车载工业以太网的研究提供了依据。
对于工业以太网在列车控制系统中应用的研究，目前仍在持续进行。如何改善工业以太网的实时性，是以太网技术在列车通信网络中应用所亟需解决的问题。为此，本文依托“十二五”国家科技支撑计划项目(项目号：2015BAG19B02)，根据IEC61375-2-5的要求，在链路层和应用层对以太网实时性进行研究，实现工业以太网实时性的优化。
在链路层，首先分析了列车通信网络的结构、数据类型和时延来源，确定了通过改善交换机调度算法降低交换机排队时延的方向；其次比较了先来先服务算法、优先级分配算法和时间分配算法，并结合优先级分配和时间分配的调度算法，提出了一种优先级轮询调度算法；然后，运用网络演算理论，计算并对比了优先级轮询算法和以太网现有先来先服务算法的时延上界，在理论上验证了优先级轮询算法的可行性；最后，运用OPNETModeler软件对优先级轮询算法进行仿真，并与先来先服务算法和固定优先级算法进行比较，表明优先级轮询算法可以改善以太网的实时性。
在应用层方面，本文首先对比了传统以太网应用层协议和工业以太网应用层协议CIP、EtherCAT和EthernetPowerlink，其次研究了IEC61375-2-3所提出的TRDP的协议结构及数据通信模式，阐明了TRDP可以在应用层实现数据传输的实时性；最后，构建了基于TRDP的通信系统，设计了系统的软件和硬件，并对系统进行功能测试和性能测试，测试结果表明该通信系统可以实现TRDP数据通信，且数据通信的实时性符合IEC61375-1中的实时性要求，验证了TRDP协议可以实现以太网应用层实时性。
对于工业以太网在列车控制系统中应用的研究，目前仍在持续进行。如何改善工业以太网的实时性，是以太网技术在列车通信网络中应用所亟需解决的问题。为此，本文依托“十二五”国家科技支撑计划项目(项目号：2015BAG19B02)，根据IEC61375-2-5的要求，在链路层和应用层对以太网实时性进行研究，实现工业以太网实时性的优化。
在链路层，首先分析了列车通信网络的结构、数据类型和时延来源，确定了通过改善交换机调度算法降低交换机排队时延的方向；其次比较了先来先服务算法、优先级分配算法和时间分配算法，并结合优先级分配和时间分配的调度算法，提出了一种优先级轮询调度算法；然后，运用网络演算理论，计算并对比了优先级轮询算法和以太网现有先来先服务算法的时延上界，在理论上验证了优先级轮询算法的可行性；最后，运用OPNETModeler软件对优先级轮询算法进行仿真，并与先来先服务算法和固定优先级算法进行比较，表明优先级轮询算法可以改善以太网的实时性。
在应用层方面，本文首先对比了传统以太网应用层协议和工业以太网应用层协议CIP、EtherCAT和EthernetPowerlink，其次研究了IEC61375-2-3所提出的TRDP的协议结构及数据通信模式，阐明了TRDP可以在应用层实现数据传输的实时性；最后，构建了基于TRDP的通信系统，设计了系统的软件和硬件，并对系统进行功能测试和性能测试，测试结果表明该通信系统可以实现TRDP数据通信，且数据通信的实时性符合IEC61375-1中的实时性要求，验证了TRDP协议可以实现以太网应用层实时性。