随着我国轨道交通的飞速发展,传统的列车控制网络TCN(Train Communication Network)系统由于带宽有限,已经无法较好地同时满足列车控制业务和旅客服务业务的增长需求,因此迫切需要研发新一代列车控制与旅客服务网络TCSN(Train Control and Service Network)。TCSN旨在建立一个具有大带宽、可靠性高、可重构性高、智能化高的,可将列车控制与旅客服务业务一体化的网络控制系统。本文依托国家科技支撑计划(2015BAG14B00)进行相关内容的研究,在研究分析当前传统计算机网络的基础上的同时结合TCSN网络的特点进行改进设计,并进行仿真验证。首先,分析总结了TCSN网络中各业务的特点,借鉴传统计算机网络中关于流量模拟的研究方法,对TCSN网络采用具有自相似性的分形布朗运动(Fractal Brown Motion,FBM)网络流量模型,并阐述其合理性。其次,在分析两种常见的流量整形控制算法的基础上,结合TCSN网络的特点对令牌桶算法进行改进,即在传统令牌桶算法的基础上增设溢出令牌桶,用于存储原本溢出丢弃的令牌。以每个桶的当前丢包率,缓存的包数和现存的令牌数为评判参数,采用熵权法根据评判参数进行权值计算,然后利用加权的最大最小公平分配算法按照计算得到的权值进行具体的令牌分配,之后通过对比仿真说明改进的令牌桶算法不仅可以降低丢包率又能减少令牌资源的浪费。最后,对网络中的调度算法进行了研究,着重研究了加权公平队列(WFQ)算法,且根据TCSN网络的特点,改进设计并实现了基于队列长度的动态加权公平队列(DQLWFQ)算法,该算法在WFQ算法的基础上增加了分类器与队列长度记录器。分类器可以将数据包分流到各队列中,而记录器能够及时的将各队列的实时长度反馈到调度器,调度器则根据队列长度以及优先级综合的进行动态的带宽分配,从而确保业务的顺利传输。对WFQ和DQLWFQ两种算法分别在正常流量和突发流量下进行对比仿真,结果表明:DQLWFQ算法可实现对业务的区分,且对实时性业务以及优先级较高的业务在延时,丢包率以及吞吐量等指标均有不同程度的改善,仿真结果对TCSN网络的构建具有工程应用价值。