基于车车通信的地铁列车自主运行系统线路资源管理方案研究

基于车车通信的TACS(列车自主运行系统)在既有列车运行控制系统的基础上,突破传统联锁的进路理念,通过线路资源管理方式,实现与联锁系统进路安全防护一致的列车运行路径防护.从线路资源化理念出发,研究线路资源的划分和管理方式,并从基于车车通信的TACS层面分析线路资源管理的关键技术和主要功能.     

基于车车通信的列车自主运行系统研究及应用

在中国城市轨道交通建设规模跃居世界第一的同时,如何探索研发更安全、更灵活、更高效的列车控制系统,满足当下5G(第五代移动通信技术)及智慧城市轨道交通的应用要求,是城市轨道交通未来发展的主要目标之一。对TACS(列车自主运行系统)的原理及系统架构进行阐述,从CI(计算机联锁)的优化、系统运算变量的优势、线路折返效率的提升、系统可靠性和灵活性的提高及在工程实施及改造项目中的优势等方面,将TACS与传统CBTC(基于通信的列车控制)进行对比,并对部分参数进行了实例验证。结果表明：基于车车通信的TACS是目前国际上城市轨道交通应用于载客的列控系统最前沿的技术。     

基于车车通信的CBTC系统

对ETCS(欧洲列车控制系统)、PTC(主动列车控制)及城市轨道交通CBTC(基于通信的列车控制)系统等世界主流轨道交通信号系统的结构和特点进行了分析.结合未来列车控制系统的基本需求,提出一种基于车车通信的CBTC系统,并具体研究了该系统在列车自主操作进路、列车折返、虚拟连挂等关键场景中的应用.给出了实现以列车为中心的CBTC系统的关键技术发展方向.     

列车自主运行系统下城市轨道交通线路配线需求研究

TACS(列车自主运行系统)已成为未来城市轨道交通线路信号系统的发展方向之一。目前国内TACS线路的设计仍没有完整、成熟的标准,这已然成为新建城市轨道交通线路信号系统选择的制约因素之一。在对TACS和传统CBTC(基于通信的列车控制)特征对比的基础上,对TACS线路的配线需求进行研究,对停车场库线、正线存车线、正线折返线、转换轨等配线设计进行分析。研究表明：与CBTC相比,TACS对线路配线的要求更低。     

基于车车通信的CBTC系统关键技术研究

介绍了基于车车通信的CBTC(基于通信的列车控制)系统的应用现状。对比分析了基于车地通信和基于车车通信的CBTC系统的系统架构与控制理念的差异,重点阐述了基于车车通信的CBTC系统的技术特点。伴随着通信技术稳定性及可靠性的提升,更加具有分布式特点的基于车车通信的CBTC系统将会成为未来城市轨道交通信号系统发展方向之一。     

基于车车通信的新型CBTC信号系统研究

基于车车通信的新型CBTC信号系统(简称车车信号系统)引入以列车为中心的概念,通过建立列车之间通信与协作,实现列车自主运行控制,具有架构简洁、地面轨旁依赖小等特点。提出一种车车信号系统解决方案,对其系统构成、核心原理、主要功能、系统特点进行了研究和分析。车车信号系统对传统CBTC信号系统架构、原理进行了优化,是非常值得探索和发展的方向。     

基于车-车通信的列车自主运行系统研究

分析了目前我国城市轨道交通信号系统的发展现状,介绍了列车自主运行系统(TACS),并从系统结构、自主运行、故障影响面、安全防护原理及运营组织形式等方面对TACS与传统的CBTC(基于通信的列车控制)系统进行了比较。结果显示,TACS具有高的可靠性和运行效率及更低的全生命周期成本。最后介绍了TACS在青岛地铁6号线的应用情况。     

基于D2D技术的车车通信研究

阐述车车之间实现直接通信的应用价值和意义。利用列车在RBC中的注册数据(车次号)及同方向列车在区间内相对固定的运行顺序,在RBC端加入列车通信管理单元协助列车完成身份识别,并对特殊情况下的列车通信管理单元的布置原则进行分析。探讨利用D2D技术实现车车之间的信息互通,在结合C3线路列车的运行特征与D2D技术的模式特征后,选择D2D基站中继模式建立前后行列车的通信模型。在车车通信系统模型建立的基础上,对该系统的故障因素进行分析,利用马尔科夫模型对系统可靠性进行验证,结果显示其可靠性满足目前铁路运输的需求。     

基于车车通信的铁路列车控制系统技术研究

基于车车通信的列控系统地面设备极简、车载设备一体化、后车可直接与前车通信,目前国内外铁路均尚未将其纳入列控技术体系中,仅在地铁上有所研究和应用.对国内外基于车车通信的列控技术现状进行深入研究,结合中国铁路列控系统现状提出一种适应我国国情的基于车车通信的列控系统方案,重点分析其基本功能、系统架构和功能分配,并对铁路列控技...     

基于车车通信列控系统的城市轨道交通列车运行效率分析

[目的]城市轨道交通T2T(车车通信)列控系统是一种新型的信号系统,其通过资源化管理方式对轨旁设备进行管控。为了验证该系统的优越性,需对该系统下的列车运行效率进行分析。[方法]针对T2T列控系统,基于资源管理层面和安全防护原理的特点,在折返工况下,将原本由联锁控制的双动道岔转变为两个单动道岔,并基于列车精确自定位实现ATP(列车自动防护),提高了岔区线路资源的使用能力;在区间和车站追踪工况下,通过前后车对于车速、加速度、所处线路位置等信息的实时互传,利用相对速度安全防护原理进一步缩小了列车的追踪间隔。通过上述两方面的技术革新,结合城市轨道交通线路的实际数据,对站后交叉渡线折返、站前单渡线折返、区间与车站追踪等运营场景进行了模拟仿真计算,确定了T2T列控系统的折返能力和区间追踪能力。[结果及结论]相较传统的CBTC(基于通信的列车控制系统),T2T列控系统在折返能力、追踪能力等方面均有着显著提升,更加适应于超大运量的城市轨道交通线路;T2T列控系统架构简单,轨旁设备少,尤其适合城市轨道交通的大修改造项目。     

城市轨道交通信号系统架构研究

城市轨道交通信号系统在保证列车安全、高效运行,提高行车指挥的自动化程度方面发挥着重要的作用。随着城市轨道交通大规模的线网建设和运营,经典的CBTC(基于通信的列车控制)系统架构存在的一系列问题日益显现,如资源分配不够精细,难以实现敏捷功能;后备系统投资大,使用较少,投入产出比低;系统健壮性不足;升级改造困难和建设运维成本高等。通过改进CBTC系统架构,可使上述问题得以改善。精简的CBTC系统架构和TACS(列车自主运行系统)架构针对经典的CBTC系统架构存在的问题进行了改进。通过综合分析二者的主要特点(优势和技术成熟度)和应用状况,得出以下结论：目前精简的CBTC系统架构已较为成熟,具备大范围推广条件;而TACS架构尚处于应用初期,在高密度线路运用必须慎重考虑针对故障运营场景的后备系统设计。     

城市轨道交通车车通信信号系统的控制思想

介绍了列车控制系统发展的趋势。介绍了一种基于车车通信的新型CBTC(基于通信的列车控制)信号系统的系统组成、控制逻辑,分析了该系统的特点。该系统具有降低系统复杂度、耦合度,减少系统设备数量,使功能配置更加灵活的特点,具有良好的市场前景,是既有CBTC信号系统的有力补充。     

基于D2D的列控系统车车通信资源分配算法

针对基于D2D (Device to Device,设备到设备)的列控系统车车通信(T2T,Train to Train)复用车地通信资源时产生的干扰问题,考虑在保证车车通信用户和车地通信用户通信可靠性的前提下,提出一种车车通信资源分配算法。该算法首先应用图论的加权二部图建立信道分配模型,然后利用改进的KM算法(IKM,Improved Kuhn-Munkres)为车车通信用户分配信道,最后对功率进行调整,使系统的总吞吐量最大化。仿真结果表明,该算法能够较好地解决列控系统车车通信复用车地通信资源时的干扰问题,既满足列控系统通信需求,又提高频谱利用率。     

城市轨道交通列车自主运行系统后备模式研究

为提高城市轨道交通信号系统的可用性,确保信号系统局部故障情况下线路仍能够安全高效运营,考虑如何配置后备模式是一个重要课题。在深入研究下一代列控系统——列车自主运行系统（TACS）的架构、系统原理的基础上,对国内TACS系统配置的列车智能感知系统、列车自主定位系统、降级联锁系统等3种后备模式,分别进行分析：阐述其设备配置、工作原理、降级原因及运营场景;分析3种后备模式的优缺点,将各后备模式的配置情况与传统CBTC系统设备进行对比;阐述3种后备模式适用的运营场景,提出需综合考虑工程情况及运营需求,合理选择适合工程的TACS系统后备模式的建议,可为后续TACS线路的建设提供参考。     

下一代高速铁路LTE-R车车通信时延分析

LTE-R是下一代高速铁路无线通信系统,开展对LTE-R通信性能分析具有重要的现实意义.针对下一代高速铁路车车通信系统中不同类型业务的延迟上界问题,提出一种基于随机网络演算理论的车车通信延迟上界计算方法.根据车车通信业务优先级特征引入剩余服务量分析方法,分别构建随机到达曲线与多跳节点的随机服务曲线,推导出LTE-R下车车通信的端到端延时边界,有效克服了传统方法仅能计算平均延时的问题,并通过OPENT仿真验证了本文方法的有效性.研究结果表明,列车控制业务与列车运行状态业务在低违约率下的时延分别为102 ms与126 ms,该值满足LTE-R的QoS指标要求.最后分析LTE-R不同列车车速与车车通信时延之间的定量关系,得到车车通信时延随列车车速的增大而呈现下降趋势的结论.     

基于车-车通信的列车自主运行系统应用与展望

近年来,国内许多城市轨道交通全自动运行线路的建设呈快速增长趋势。基于车-车通信的列车自主运行系统作为新一代列车运行控制系统,具有安全、高效、灵活、经济、易部署等特点,系统的功能和性能更优、架构更精简。文章基于国家“十四五”规划中持续推进智慧城市轨道交通建设的发展纲领,以深圳地铁20号线为例,分析TACS系统的运行原理、系统架构、系统优势等关键技术特征,剖析现有TACS系统发展现状及存在的不足之处,同时论述该系统的未来发展前景,为TACS系统在运营场景下的开发与应用提供参考和借鉴。     

城市轨道交通基于车车通信的列车自主运行系统探讨

城市轨道交通持续发展对信号系统的性能、灵活性、经济性、兼容性和易部署性等方面提出了更高要求。基于车车通信的列车自主运行系统(TACS)以更加精细的轨旁资源管理和去中心化的列车间协同,提高了系统性能和运营的灵活性;以精简系统架构和信息流,进一步增强了系统的实时性能,并提升了经济性;将车载控制和轨旁控制进行解耦,实现了更好的兼容性和易部署性。从安全平台优化、系统架构简化、资源管理细化3个层面对系统进行了显著提升。经现场测试验证,其关键性能指标均有提升,运营组织方式也更加灵活。     

基于深度强化学习的车车通信智能频谱共享

在城市轨道交通列车通信系统中,车车(Train-to-Train,T2T)通信是以列车为中心的新一代列控系统通信模式。与传统的以地面控制设备为中心的车地(Train-to-Ground,T2G)通信模式相比,T2T能降低系统的复杂度以及通信时延,提升列车运行效率。但为保障列车运行的安全性,当前的城市轨道交通列车通信系统中,车车通信与车地通信是并存的。为解决车车通信与车地通信并存场景下,通信链路资源复用引起的干扰问题,论文基于深度强化学习算法,提出了一种智能频谱共享方法。该方法以车车通信链路作为智能体,将频谱共享建模为多智能体深度强化学习(Multi-Agent Deep Reinforcement Learning,MADRL)模型。同时,由于传统深度强化学习对经验池的依赖,为提高经验池的稳定性,引入了能表征智能体行动轨迹的低维指纹信息。在该方法中,多个智能体采用分布式协作的方式与列车所处的通信环境进行交互,以此来迭代优化神经网络参数,使智能体获得的累计奖励不断提升直至收敛。最后,利用训练好的深度强化学习模型,智能体能够联合选择最佳的通信频谱和传输功率。在Python环境下的仿真结果表...     

车车通信列控系统资源管理单元安全性分析

基于车车通信的列控系统在传统车地通信的基础上,引入了车车通信技术,后车与前车实时通信,极大地简化了地面设备,提高了列车运行效率.使用STPA法对该系统的关键设备(资源管理单元)的安全性进行研究.以资源管理单元下发临时限速命令的过程为例,识别出过程中的危险行为,找出系统的不安全因素,规划安全性设计需求.通过安全性设计需求...     

基于LTE D2D通信技术的列车通信

根据新一代CBTC(基于通信的列车控制)系统中列车的车车通信需求,引入LTE (长期演进) D2D(设备到设备)通信技术,形成列车之间的直接通信设计方案。研究了在基站和邻近服务器ProSe控制下列车之间D2D通信的建立。考虑在无基站控制下列车自组织的D2D通信,提出了一种基于接入等级限制机制和资源分组的D2D通信资源分配方式,并设计了列车自组织的通信流程。