城市轨道交通车地无线专用通信系统5G技术应用探讨

总结专用于城市轨道交通车地通信的WLAN(wireless local area network,无线局域网)和LTE-M(long term evolution for metro,城市轨道交通长期演进)主要承载的业务,给出LTE-M综合承载列车运行控制、视频监控、集群调度等多业务网络结构.针对城市轨道交通业务需求和...     

利用承载 CBTC 的 LTE-M 双网提升集群业务可靠性方案

随着 LTE(long term evolution,长期演进)综合承载在城市轨道交通中应用的逐步深入,越来越多的车地通信业务承载在LTE 网络上。针对 LTE-M 综合承载 CBTC+集群(+其他宽带接入业务)的地铁业务组合,充分利LTE-M 承载信号的 AB 双网,通过 LTE RAN 共享技术,将传统单网承载的集群业务的应用模式改进成基于空中接口的、AB 双网主备保障的机制模式。正常情况下 A 网承载集群语音业务,当 A 网空口异常时终端重选至 B 网驻留或接入,显著提升了 LTE-M 综合承载业务中集群列调的可靠性。     

城市轨道交通车地通信综合承载系统(LTE-M)性能测试与分析

在城市轨道交通系统中,各子系统车地通信模块是完全独立的。独立建网造成城市轨道交通沿线缆线密集,结构复杂,对珍贵的频率资源也造成了极大的浪费。目前车地无线普遍采用基于IEEE 802.11的WLAN(无线局域网)技术,该技术存在频点干扰严重、高速性能瓶颈等重要缺陷。为了解决这些问题,将LTE(长期演进)应用到城市轨道交通的车地无线通信系统是很有必要的。设计了基于LTE的城市轨道交通车地通信综合承载系统(LTE-M),并在武汉地铁进行了LTE-M系统的性能测试。测试结果表明:LTEM系统具有系统稳定、综合承载能力强的特点,不仅能满足CBTC(基于通信的列车自动控制)系统传输要求,同时还具有为PIS(乘客信息系统)和CCTV(闭路电视监控)系统提供良好通道的能力。     

小带宽下LTE-M系统承载CBTC业务能力分析

业内对1.4 MHz和3 MHz等小频谱带宽承载CBTC(基于通信的列车控制)业务能力的研究报道不多。为了研究城市轨道交通车地综合通信系统(LTE-M)在小带宽下的业务承载能力,设计了基于LTE(长期演进)技术的LTE-M系统,并在青岛地铁2号线进行实地测试。测试结果表明:在满足丢包率、时延等要求的条件下,车地无线通信系统在1.4 MHz和3 MHz带宽下可分别承载3路和6路CBTC业务。     

5G通信系统在城市轨道交通车地通信中的应用分析

中国国内5G系统已经开始商用,第一个5G系统演进版本的标准化已经完成。首先基于目前普遍采用的LTE-M介绍了城市轨道交通车地通信系统的概况和需求,分析了5G通信系统的关键技术及在城市轨道交通车地通信环境中的适用性,最后讨论提出了未来5G通信系统在城市轨道交通车地通信系统中的一些设计思路和方案,指出LTE-M加5G的NR-U是未来城市轨道交通车地通信建设的可行方案。随着车地通信业务的发展,5G系统将可能应用于未来的城市轨道交通车地通信中并发挥重要的作用。     

基于LTE技术的车地通信系统综合业务承载能力测试研究

无线局域网(WLAN)在地铁中的使用存在频点干扰严重、列车高速移动时带宽不稳定、越区切换频繁等问题,已不能满足当前城市轨道交通信息传输日益增长的需求,为此设计基于长期演进(LTE)技术的城市轨道交通车地无线通信系统解决方案。通过在20MHz带宽下对该系统综合业务承载能力的测试研究表明:A网在5MHz带宽下可同时承载6路基于通信的列车运行控制(CBTC)业务;B网在15MHz带宽下可同时承载6路CBTC及其他多项业务。测试过程中各项指标符合要求,系统性能稳定,完全具备城市轨道交通系统多业务承载能力,对城市轨道交通车地通信系统工程的建设具有参考价值。     

城市轨道交通长期演进(LTE)综合承载系统的可靠性设计

分析了城市轨道交通车地无线通信的可靠性要求。从网络覆盖和传输链路两方面详细阐述了LTE(长期演进)综合承载系统车地无线通信的可靠性设计。以宁波轨道交通1号线某区间为对象进行试验,测试了场强、信噪比及丢包率等指标。测试结果显示,LTE综合承载系统满足规范要求,可靠性高,可用于城市轨道交通的车地无线通信综合承载。     

基于软件无线电的 LTE-M 无线通信系统零现场测试

国内大多数地铁线路的综合承载应用 LTE-M(long term evolution for metro),需要围绕 LTE-M 网络对其开 展传输特性、系统稳定性的实验测试及分析,由于设备成本和相关许可的限制,在真实的轨道沿线测试不仅耗时 而且成本很高。为克服这个缺点,有必要在实验室中开发仿真工具和测试程序,用于执行具有明确操作规范和满 足测试结果需求的测试架构。结合硬件和软件平台,在实验室内真实再现城市轨道交通基础设施端到端的业务和 场景,并给出 LTE-M 无线通信系统零现场测试方案和测试结果,有效证明零现场测试的可行性。     

城市轨道交通隧道场景基于射线追踪技术的LTE-M系统性能仿真方法研究

城市轨道交通特殊场景下对LTE-M(城市轨道交通车地综合通信系统)系统性能进行准确评估是一个非常复杂的问题。提出了基于射线追踪技术的LTE-M系统性能仿真方法。该方法无需进行信道测量,通过海量计算即可得到无线信道特性参量,进而进行性能仿真,特别适合城市轨道交通等缺少标准信道模型的场景。     

5G通信网络承载CBTC系统业务的方案研究及现场测试

CBTC(基于通信的列车控制)系统是目前城市轨道交通中广泛应用的信号系统,其中的车地无线系统负责承载列控信息.介绍了5G(第五代移动通信技术)的发展趋势和性能特点,分析了CBTC系统的无线通信需求.在上海轨道交通5号线高架线路区段现场测试了不同场景下的5G承载CBTC系统业务的性能指标.测试结果表明:5G带宽、端到端时延、漫游切换等方面的技术指标高于CBTC系统对数据通信系统无线子系统的技术要求,在技术性能上,5G可以用于CBTC系统的业务承载;使用5G切片功能,在极端压力情况下,5G通信网络可优先保证CBTC系统的业务传输,提高了CBTC系统业务传输的高可靠性.     

城市轨道交通钢轨自激励断轨监测系统研究

为掌握钢轨状态,实时断轨检测方法的研究愈发显得重要和紧迫。把需要监测区间的钢轨两端短路成一个环形成一个负载,然后构建断轨监测设备,通过自激励产生特定频率的电流对负载提供功率,形成一个测试单元。在测试单元工作时,如果钢轨没有断轨,则这一测试单元的道床电阻不变,电流保持不变;如果钢轨断轨,则这一测试单元的道床电阻明显变大,电流变小。本系统适用于实时监测钢轨完全横向断裂。     

高架轨道轮轨噪声预测分析

随着我国城市轨道交通的快速发展,高架轨道作为一种经济、实用、安全、快速的交通模式,在城市轨道交通建设中得到越来越广泛的运用,但由此带来的振动噪声对周围环境的影响也变得十分突出。通过建立轮轨噪声预测模型,运用有限元法分析箱型梁、U型梁阻抗,对高架轨道轮轨噪声进行预测分析。讨论了桥梁截面型式、行车速度、轨道扣件刚度、桥梁结构阻尼、桥梁支座刚度对高架轨道轮轨噪声的影响。分析结果表明,行车速度和扣件刚度对轮轨噪声有较大影响,在200 Hz以下,轮轨噪声总体上随着扣件刚度的增大而增大;在200~800 Hz范围内,轮轨噪声随着扣件刚度的增大反而减小;在800 Hz以上,扣件刚度对轮轨噪声无明显影响。桥梁截面型式仅在低频部分对轮轨噪声有较大影响,而桥梁结构阻尼、桥梁支座刚度则对高架轨道轮轨噪声影响甚微。     

城市轨道交通高架桥无缝钢轨的抗震作用

从轨道桥梁的抗震结构体系入手建立城市轨道交通全桥三维模型,准确模拟两个最重要的边界条件:一是钢轨在轨道桥梁抗震中的作用;二是在罕遇地震下的桩土相互作用,引进美国工程界比较流行的P-Y曲线法。深入分析了无缝轨道在轨道交通高架桥梁抗震的作用,结果表明顺桥向钢轨对桥梁有明显的约束作用,造成墩顶位移的减小。在城市轨道桥梁建模分析中,应该包括钢轨对整体结构的影响,并将钢轨向两侧延长。     

城市轨道交通长大桥梁上无缝线路钢轨制动力研究

为了保证城市轨道交通长大桥梁上无缝线路的稳定性与安全性,要特别关注列车制动/起动所引起的钢轨与桥梁的相互作用,检算由此产生的钢轨附加力.钢轨所受制动力的大小直接影响着钢轨强度检算和桥墩纵向刚度的取值.采用空间耦合有限元计算模型对列车制动作用下长大桥梁无缝线路钢轨制动力进行研究.通过比较不同工况条件下的钢轨制动力,得出计算制动力时可采用的最不利工况.     

城轨交通轨道减振设计分析

从轨道交通振动产生机理、轨道减振原理入手,研究城市轨道交通的轨道减振设计及其减振措施。要减少轨道交通引起的振动和噪声,除了轨道专业应合理选择减振轨道结构型式外,还需要各专业共同配合进行综合治理。     

基于轮轨蠕滑最小化的钢轨打磨研究

根据对轮轨蠕滑形成机理的研究,指出轮轨接触的滚动半径差是影响轮轨蠕滑的重要参数;利用车辆动力学软件NUCARS和选用不同钢轨廓形,仿真计算滚动半径差对轮轨关系的影响,据此提出应通过钢轨打磨,消除或减弱轮轨蠕滑,从而实现轮轨关系的改善,达到延长钢轨使用寿命的目的.理论计算和现场钢轨打磨试验表明,在大秦重载铁路实施钢轨打磨后,滚动半径差减小,钢轨的廓面形状与车轮形成贴合型接触,降低了轮轨蠕滑力和横向力以及轮轨滚动阻力,改善了轮轴转向特性,使钢轨的平均侧磨减少了将近50％,钢轨的通过总重从9×108 t增加到15×108 t以上.     

钢轨打磨车用波磨轨廓检测装置研究

针对钢轨横断面磨损、波浪磨耗现象,提出了研制安装于钢轨打磨车上的波磨轨廓检测装置的课题.该装置主要采用非接触式激光传感器三角测量法进行轨廓检测,采用激光传感器不等弦测量法进行波磨检测,借助CAN(控制器局域网)总线技术,开发相应的软件,对激光测量数据进行了分析处理.介绍了该装置的各组成部分及相应的软件系统,通过对检测数据的分析,提出了钢轨波磨打磨石的验收标准.     

切割承轨台降低轨面标高技术研究

兰新客运专线路基上拱对CRTSⅠ型双块式无砟轨道产生不良影响。本文通过线下试验提出切除原有承轨台并在相邻双块式轨枕间道床板上安装新扣件以降低轨面标高的技术方案,开展道床板找平、承轨台切割、道床板套管植入等工艺试验及抗拔力试验,形成完整的施工工艺流程。试验结果表明,对于按照通用参考图设计参数的线路,轨面标高可降低35~40 mm,兰新客运专线可降低55~65 mm。钻孔孔径60 mm、深度15 cm时抗拔力满足设计要求。切割承轨台降低轨面标高技术适用于存在突变点的上拱工点,也可作为辅助技术配合其他施工工艺。     

直线尖轨道岔与曲线尖轨道岔在城市轨道交通中应用探讨

详细阐述60kg/m 9号直线尖轨道岔与曲线尖轨道岔的特点、使用中存在的利弊及其对运营的影响,从性能、经济、运用等方面进行了性价比分析,并结合城市轨道交通运营特点,以满足运营要求为前提,而且从满足城市轨道交通运营不同需求方面,对道岔选型提出了相应的建议。     

城市轨道交通接触轨质量指数评价方法研究

针对现有的接触轨不平顺检测不能有效地利用接触轨检测数据对接触轨线路质量进行评价分析提出了接触轨质量指数(CRQI)及其评价方法,对接触轨不平顺分区段进行管理。利用接触轨检测车在广州地铁4号线金洲站-黄村站上行区间的检测数据,分别统计其CRQI,以及CRQI中方向不平顺和高低不平顺的频数分布和累计分布,计算方向不平顺和高低不平顺在CRQI中的权重,并分别探讨CRQI,以及CRQI中方向不平顺和高低不平顺管理值。