以太网技术具有通信速率高、成本低的优势,国内外轨道交通行业都在研究发展基于以太网的列车通信网络,本文顺应这一趋势,以不修改以太网通用芯片为前提,着重研究提高以太网实时性的方法,使其满足列车通信网络的需求。本文的主要内容及创新点包括以下几个方面：(1)通过深入研究影响以太网确定性和实时性的因素及其改进方法,提出采用全双工交换式以太网技术解决以太网的非确定性问题,设计了一种基于交换式以太网的列车通信网络拓扑方案,并对影响数据端到端时延的因素进行了分析。(2)通过对列车通信网络进行全面的需求分析,提出了一种交换机混合优先级调度机制,以降低列车实时数据在交换机缓冲队列当中的排队时延。采用网络演算理论分别给出了在固定优先级调度机制与混合优先级调度机制下,列车实时数据端到端时延上界的计算方法。并通过网络仿真技术对两种调度机制进行建模,验证了混合优先级调度机制的优越性。(3)针对列车交换式以太网拓扑设计问题进行数学建模,以确保所有实时数据流实时性需求为前提,提出了采用免疫遗传算法求解列车交换式以太网优化拓扑的方法。并分别采用理论计算和网络仿真针对一个实例验证了该优化算法的可行性和有效性。(4)在深入分析时分多址机制的基础上,搭建了基于时分多址机制的实时以太网测试网段。通过设计多种测试场景展开实验,总结了时分多址机制时间片划分的原则,验证了引入时分多址机制对以太网实时性改进的效果。