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随着以无线通信方式传输数据的列车车载设备的增多,对列车网络的承载能力和网络安全及稳定性提出了更高的要求。当前既有列车网络的系统配置不够灵活,可重构性不高,列车中控制设备损坏失效可能会影响整个列车网络的拓扑结构稳定性,降低网络通信服务质量,不能满足控制任务的需求,同时失效节点的存在也会占用及浪费部分网络资源,造成资源浪费甚至降低网络性能。TCSN旨在建立将列车控制网络与旅客服务网络一体化的网络控制系统,该系统具有更高的带宽与可靠性,并且能够在网络出现故障时进行重构。本文针对列车网络中单个无线节点失效问题,结合TCSN列车网络进行拓扑重构算法的研究与设计,并进行相关仿真验证。本论文主要工作包括以下方面:1、分析并总结了TCSN列车网络失效重构模型,按节点作用与网络结构划分失效节点类型,深入分析了关键节点与非关键节点失效模型,对比了不同节点失效对网络通信能力影响的差异,在此基础上以失效节点对局部网络负载及通信路径跳数的重要程度作为评价指标,给出了非关键节点的重要性评价模型。2、基于TCSN中无线网络关键节点失效模型,以割点为网络关键节点,给出了基于邻居集的局部拓扑重构算法NS-TRA。该算法由Tarjan算法进行网络关键节点即割点的检测,通过节点失效检测机制发现节点失效时,采用改进回溯DFS算法将Sink节点维护的邻接矩阵拆解为多个互不连通的邻接子矩阵,以被修复节点与失效节点邻居集的最远距离为半径,计算半径内节点间的权值,按高权值优先选择k条链路,然后修复链路将邻接子矩阵合并。对NS-TRA算法在TCSN中无线网络拓扑结构及不同数量节点的随机拓扑结构两种情况进行了仿真,该拓扑重构算法不仅能够在较低时间复杂度内恢复无线网络连通性,而且能够有效降低无线节点通信负载,提升整体网络效率。3、基于非关键节点重要性评价模型,为TCSN中无线网络失效节点设定重要性阈值参数。对超过阈值的失效节点采用基于连通支配集的局部拓扑重构算法CDS-TRA进行网络重构,该算法利用改进BFS算法提取失效节点d跳范围邻接矩阵,以邻居节点度均值为权系数建立局部拓扑结构的m支配集,利用最小生成树算法实现m-CDS的连通,并将新增链路更新到邻接矩阵中。通过仿真结果分析,CDS-TRA算法能够降低无线网络失效节点负载重分配后对网络生命周期的负面影响,实现失效节点局部范围的负载均衡,有效延长网络生命周期。伴随m值增加,TCSN中无线网络局部节点负载均衡效果得到提升,d跳范围越大,局部节点与Sink节点跳数越低,端到端通信时延下降明显。