真空管道高速飞行列车车地宽带无线通信关键技术的思考

真空管道高速飞行列车(以下简称高速飞行列车)是一种新型轨道交通技术,可实现磁浮列车在接近真空的低压管道内全天候以低机械磨擦、低空气阻力、低噪声模式超高速(超过1 000km/h)运行。保障高速飞行列车安全运行的关键是列车-地面无线通信系统,一方面,列车运行控制、牵引控制、在途监测等安全类数据需要在车地间实时双向通信,并满足"低延时高可靠"的传输要求;另一方面,需要满足乘客的移动电话、互联网业务等非安全数据通信需求,并满足"大容量高移动"的传输要求。总结高速飞行列车车地无线通信的需求,分析高速飞行列车车地无线通信的特点,针对高速飞行列车无线宽带接入应用场景,研究新型漏波近场耦合、基于云端的集中式无线接入网络(C-RAN)、免切换移动小区等关键技术,探讨一种有效解决超高速移动无线宽带接入的理论与增强技术体系,从而为高速飞行列车的宽带接入提供理论与技术支撑。     

真空管道高速飞行列车综合承载业务需求分析

真空管道高速飞行列车(以下简称高速飞行列车)是一种新型轨道交通技术,可实现磁浮列车在接近真空的低压管道内以低机械磨擦、低空气阻力、低噪声模式全天候超高速(超过1 000km/h)运行。保障高速飞行列车安全运行的关键是列车-地面无线通信系统,一方面,安全类数据(包括列车运行控制、牵引控制、在途监测等数据)需要在车地间实时双向通信,并满足"低延时高可靠"的传输要求;另一方面,列车上用户的移动性多媒体服务需求也在不断增长,这类非安全类数据需要满足"大容量高移动"的传输要求。基于现有轨道交通车地通信系统综合承载业务需求,结合高速飞行列车的特点,分析高速飞行列车车地通信综合承载业务需求,从而为高速飞行列车的宽带接入提供先验知识。     

高速铁路车地宽带无线通信方案比较研究

研究目的:目前作为无线调度的GSM-R技术已不能满足高速铁路车地宽带无线通信的需求,探讨高速铁路车地宽带无线通信的实现方案,为我国铁路宽带无线网络规划和优化方案提供依据和参考。研究结论:LTE技术是目前车地间宽带无线通信系统建设方案中比较理想的技术,既能提供安全、可靠的车地间宽带无线通信,又是今后车地宽带无线发展的方向,同时还符合目前国际铁路联盟确定的GSM-R向LTE-R的基本演进策略和步骤。     

超高速磁浮车辆-简支梁桥的耦合动力响应

以真空管道交通为代表的新型交通系统以磁悬浮为主要形式,其运行速度可超过1 000 km/h。本文以磁浮列车超高速通过简支梁桥为研究对象,建立磁浮车辆-桥梁耦合系统动力分析模型,采用数值分析方法计算超高速磁浮车辆通过简支梁桥时耦合系统的动力响应,并分析桥梁跨数、结构阻尼的影响。研究结果表明:随着车速提高,系统动力响应整体增加并表现出越来越明显的时间滞后现象;超高速运行条件下车辆舒适性与安全性满足要求,而桥梁竖向振动加速度过大导致其成为行车安全的控制性指标。     

长沙至衡阳低真空管道磁浮线路方案动力性能评估

低温超高真空管磁悬浮是当前世界各国争相发展的超高速交通方式之一。目前,该研究正处于起步阶段,有必要对其动力性能进行评估。以长沙至衡阳低真空管道磁悬浮试验线为例,建立低温超导电动悬浮制式的车辆-线路耦合模型,分析磁浮车辆通过该段线路时的动力性能。首先,计算得到以1 000 km/h速度运行时的车体垂向和横向加速度、悬浮力及导向力情况。在此基础上,绘制各动力性能指标的频数直方图,分析其在不同区间的分布情况,研究各动力性能指标随曲线半径的变化规律。研究结果表明,磁浮车辆通过长沙至衡阳线路时,计算得到的车体垂向和横向加速度均低于舒适性限值,动力性能满足要求;从车辆动力性能角度来看,缓和曲线长度设置为1 400 m合理;曲线半径20 000 m、车速1 000 km/h与横坡为16°相匹配,各项动力性能指标较优。研究结果可为超高速磁悬浮线路设计提供参考建议。     

基于EUHT技术的首都机场线车地通信综合承载方案研究

针对城市轨道交通车地通信业务需求,依托首都机场线EUHT综合承载研发试验线工程,提出基于超高速无线通信(EUHT)技术的城市轨道交通车地通信综合承载方案,并简述测试结果,可供EUHT相关工程项目参考。     

铁路站场外来同频干扰监测系统设计

车地无线通信系统尤其是窄带无线通信系统的性能,易受到站场环境中外来同频干扰的影响。为保障车地无线通信信道质量,提出一种基于车地无线通信系统从设备的外来同频干扰监测系统方案。该方案不但可以实现对站场环境中外来同频干扰的实时监控,还可以提高车地无线通信系统中从设备的利用率,在轨道交通领域具有一定潜在应用价值。     

铁路5G专网MIMO技术研究

随着铁路信息技术的发展,车地间的通信业务需求不断扩展。新业务的涌现对铁路车地无线通信提出了更高要求。在5G-R专网建设中,通过引入多输入多输出（MIMO）技术可以有效提升5G-R专网性能,更好满足铁路智能化发展要求。结合铁路关键场景特点,以及5G无线通信中的MIMO关键技术,研究分析适合于铁路不同场景的MIMO技术集合,为5G-R专网未来部署与应用提供可行建议。     

超导磁悬浮系统的开发

磁悬浮技术经多年研究已达到成熟,日本计划新建一条东京-大阪超导磁悬浮铁路,它将成为21世纪理想的超高速大客运量的交通工具.文章介绍了日本多年来开发超导磁悬浮系统的情况,以及在山梨磁悬浮试验线上进行的几个阶段的试验情况.考核了不同编组的磁悬浮车的可靠性和耐久性.     

列车运行控制系统车地无线通信的频段选择

车地无线通信是基于通信的列车控制(CBTC)系统的基础,而合适的频段选择是车地无线通信系统的基础。分析了不同通信频段的频段特性、干扰特性、移动性能和安全性能,对CBTC系统中车地通信的频段选择给出了具体建议。802.11g和802.11a标准更加适合于城市轨道交通。     

中低速磁浮交通运行控制系统车地双向通信设备的研究

介绍中低速磁浮交通运行控制系统（MATC）的构成,阐明ATP子系统关键设备——对称交叉感应环线的结构和主要功能、对称交叉感应环线地面和车载关键设备的工作实现原理以及对称交叉感应环线和车载天线的特殊安装方式。通过车地双向信息的收/发及环线检测滤波,实现中低速磁浮列车车地双向通信、绝对定位和相对位置校正,构建基于对称交叉感应环线车地双向通信的MATC系统,MATC系统已在唐山运行试验示范线完成基于移动闭塞的中低速磁浮列车的运行控制试验。     

基于匿名代理签名的LTE-R车-地无线通信安全认证方案

针对铁路下一代移动通信系统LTE-R的车地无线通信实体认证安全漏洞及认证效率问题,提出了基于匿名代理签名的车-地无线通信安全认证方案。该方案针对3种认证场景分别设计了注册认证协议、初始认证协议和重认证协议,通过引入匿名代理签名机制,实现了IMSI的机密性保护和MME的预认证功能,可抵抗中间人攻击、重放攻击和拒绝服务攻击。此外,本方案实现了认证信息的本地生成,有效提高了高速移动环境下频繁重认证的计算和通信效率,避免了认证向量耗尽而重启初始认证协议的问题。性能分析表明,本方案能够满足LTE-R系统车地认证对安全性和实时性的实际需求。     

GRE隧道在地铁车地无线通信传输中的应用

为实现地铁工程车智能安全监控(ISM)系统对工程车冒进信号、异物侵限、挤岔脱轨、冲撞车挡、列车冲突等情况的智能化防护,系统信息、轨旁联锁信息、施工作业单信息和人员等信息的车地无线通信传输至关重要。文章通过介绍ISM系统对车地无线通信传输的需求,对比分析多种车地无线通信传输方式,进而提出物联网卡搭配通用路由封装(GRE)隧道方案,实现ISM系统数据和视频数据的车地无线通信传输,以满足安全防护和监控要求。该方案不仅适用于ISM系统,也适用于任意对数据安全有要求的车辆和设备。     

地铁PIS车地无线技术方案研究

车地无线技术方案会直接影响地铁PIS的最终运行效果。随着国内城市地铁线路的不断建设以及技术的不断发展进步,对于PIS中车地无线技术方案的选择成为地铁通信系统从业人员关注的重点。本文着重介绍了当前国内地铁PIS中的车地无线技术方案,并针对PIS当前及未来业务需求、应用现状及技术原理进行分析,提出了适合于PIS业务需求的技术方案。     

基于新型感应回线的磁浮列车车地通信及测速定位

针对传统感应无线通信系统和测速定位系统存在的不足,设计了一种新型交叉感应回线系统.对该新型交叉感应回线系统电磁场分布进行建模,证明其信号传输信道为恒参信道.论证了该系统既可以实现列车的车地通信功能又能实现列车的测速定位功能.对该系统的抗干扰性能做了讨论,并针对实际情况中存在的位置偏移干扰对系统的影响进行了仿真分析.     

临时限速设置技术发展探讨

随着我国高速铁路的快速发展,CTCS-2级和CTCS-3级列控系统方案得以迅速推广实施,其中临时限速信息被定为列控系统中车-地通信报文里至关重要且必不可少的安全信息,故对临时限速设置技术提出了更高的安全需求。通过对既有限速设置流程方案的分析探讨,提出以临时限速服务器集中管理全线临时限速命令的优越性。     

轨道交通车-地通信无线局域网技术应用

无线局域网技术方案在覆盖、网络、系统接入等方面具有独特优势。本文针对轨道交通车-地通信无线局域网技术应用的优缺点,以及技术方案设计进行阐述,指出无线局域网技术还将在轨道交通车-地通信中具有应用价值。     

城际铁路列控系统车-地通信延迟时间估计的深度学习算法研究

为了降低通信延迟对城际铁路列车运行控制的影响,利用通信控制服务器（CCS）积累的车-地GSM-R消息延迟时间历史数据,形成延迟时间估计的算法框架。采用递归神经网络,结合无线传输数据包大小与延迟时间的关系,并使用规范化等深度学习技术,对数据和模型进行学习和训练。实验结果表明,可以有效地估计无线传输延迟时间,解决统计分析方法带来精确度不高的问题,为车地通信消息有效性的精确判断提供依据。     

地铁中的无线通信系统及其制式

地铁中的无线通信系统包括专用无线通信系统、公众无线通信系统、警用无线通信系统、基于通信的列车控制系统(CBTC)车-地无线通信、视频监控系统和乘客资讯系统(PIS)车-地无线通信及基于DVB标准的无线通信系统等。概述了目前地铁中的各种无线通信系统及其采用的制式,并指出了存在的问题,提出未来地铁无线通信系统整合的建议。