交换式工业以太网技术以其大带宽、高速率及良好的兼容性等优势成为智能化高速列车通信网络未来发展方向。列车控制系统需要列车通信以太网提供高可靠、强实时的确定性数据传输服务,但IEC614753-2-3中列车实时数据协议(Train Real-time Data Protocol,TRDP)没有明确数据调度机制,未来很难满足应用需求。针对当前TRDP传输数据实时性及确定性不高的问题,从列车实际应用场景出发,将列车通信以太网以编组为单位抽象为集群网络结构,引入时间触发机制,提出一种多集群列车实时以太网自适应调度(Multi-cluster Train Real-time Ethernet Adaptive Schedule,MC-TREAS)模型,改善数据传输的实时性和确定性,通过数据集演算、NS-3平台仿真及SOC通信平台验证三种方式验证了模型的有效性。本文的主要研究工作如下:首先,详细分析了列车通信以太网数据传输及组网拓扑特征,结合其半封闭式动态耦合组网特征,提出基于时间触发机制的MC-TREAS模型,通过插入集群先验孔隙,对实时周期数据以集群为单位进行非严格周期在线调度。第二,针对列车通信以太网动态可修及拓扑复杂的特点,提出了一种基于集群网络K-端连通性检测的动态故障树分析方法评估系统数据传输可靠性。分析并研究了数据周期与排序方式与网络可调度性的关系,采用调和处理及严格周期升序排序的方式对数据集进行周期和排序优化,提高网络的可调度性。第三,采用量子粒子群算法对MC-TREAS模型中的集群内流量时间片分配约束优化问题进行求解,流量最大抖动和时延理论值在亚毫秒级别,并采用自适应调参遗传算法及模糊控制策略改善了算法早熟收敛问题。对列车重编引起的集群间流量再分配问题,提出自适应调度算法进行数据与孔隙的在线匹配,计算时间在3s之内。为实现事件触发数据的最小时延传输,采用多头绒泡菌算法在线对事件触发数据进行最短时延路径规划,计算时间在800之内。第四,采用NS-3仿真器对MC-TREAS模型中的实时周期数据传输性能进行了仿真。基于zynq-7000系列芯片设计了可调度列车实时以太网终端及通信节点,搭建了通信平台,平台可实现TRDP全情景通信模式,周期数据最大抖动和时延在1ms之内。最后针对已完成工作进行了总结,针对现有工作缺陷提出了下一步研究及改进策略。本文提出的模型与算法均经过理论或实验验证,具备工程实践价值,能够为列车通信以太网的实时性及确定性提升带来一定的参考价值。