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...     

基于毫米波MIMO的车车通信混合预编码研究

高速铁路普遍采用传统的车地(Train-to-Ground, T2G)通信,针对传统T2G通信存在轨旁设备多、传输延时高和系统容量不足的问题,提出一种车车(Train-to-Train, T2T)通信混合预编码(Hybrid Precoding, HP)的传输方案来弥补T2G通信的不足。在T2T通信中引入毫米波(Millimeter Wave, mmWave)、大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)和HP等第5代移动通信(Fifth Generation Mobile Communication, 5G)关键技术,并重新设计一种适用于HP的等效全连接神经网络模型,同时结合反向传播（Back Propagation, BP)算法和自适应增量(Adaptive Delta, AD)算法,进行基于毫米波大规模MIMO的T2T通信HP研究。研究结果表明：所给训练集越大,AD-BP算法的拟合情况就越好,理想输出和实际输出的误差越小,经过多次迭代训练最终收敛于频谱效率。采用等效网络算法的T2T通信HP和最优无约束预编码相比,二者性能相近。同时...     

基于车地和车车通信列车运行自动控制系统分析研究

目前,5G 通信、大数据、云平台、无人驾驶等新技术不断在国内地铁运营中的广泛应用,有效推动基于车地通信的传统 CBTC 全自动运行技术转型升级,使地铁全自动运行技术朝着基于车车通信的全自动自主运行方向发展。文章对基于车车通信的列车运行自动控制系统进行详细分析,并与传统基于车地通信的列车运行控制系统进行深入对比研究,对提高地铁全自动运行系统的安全性和智能化水平、降低建设和运营成本、实现智慧地铁运营可持续发展有着重要意义。     

基于车车通信的道岔逻辑控制电路的应用研究

从基于车车通信的列车控制道岔原理和功率放大器工作原理等方面详细阐述了道岔逻辑控制电路的工作原理.以ZDJ-9型五线制交流转辙机为例,分析了道岔逻辑控制电路的节点动作,阐明了五线制道岔编码原则,并说明了列车控制道岔安全防护距离的设置原理及计算方法.     

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。     

基于车车通信的虚拟重联技术研究

虚拟重联技术作为提升轨道交通运力使用效能的有效手段,可以解决现有机械重联操作繁琐、列车网络初运行效率低等问题。为提高运营的灵活性,实现安全、高效的列车追踪运行,总结分析机械重联的透明传输和闭环控制思想,在基于前车速度的列车安全间隔防护技术的基础上,依据阈值管理的动态运行调整方式,提出基于车车通信和车辆—信号系统融合的虚拟重联方案。依托高质量的车车通信技术,前后车实时通信,后车充分响应前车的控制命令、运行状态等信息,确保后车始终基于前车的安全状态控车,从而实现虚拟重联列车的闭环同步控制,进一步减小虚拟重联列车内部的运行间隔,提高行车效率。     

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。     

基于车车通信的列车自主运行系统优化设计方案研究

为进一步提升基于车车通信的列车自主运行系统在工程应用方面的成熟度,有效发挥系统运行能力高效和运营组织灵活的优势,从控制模式、安全防护和资源管理方式角度,分析系统特点;结合信号系统高可靠性和高可用性的要求,分别在提升ATS子系统、ATP/ATO子系统的可靠性及可用性方面提出了优化方案;为提升系统降级运行效率,所研究的降级运行方案可为后续系统工程应用提供一定的借鉴和参考。     

基于车车通信系统的折返能力研究

折返能力一直以来都是城市轨道交通运营能力的瓶颈点.通过分析典型折返站的折返过程,在新一代基于车车通信的信号控制系统(T A C S)基础上,提出对道岔资源进行细分与优化道岔控制的方案来提升折返能力.最终可以将折返能力较基于通信的列车控制系统提升25％以上,使城市轨道交通运营间隔达到90 s以内.     

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.     

基于车车通信的城市轨道交通列车控制系统折返能力分析

列车折返过程是影响列车折返能力的关键因素.以基于车地通信的传统列车控制系统为比较对象,阐述了基于车车通信的列车控制系统的显著优点.结合实际车站情况,在站前折返和站后折返模式下,仿真计算了采用不同列车控制系统时的列车折返能力.仿真结果显示,采用基于车车通信的列车控制系统时列车折返能力明显更优.     

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...     

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。     

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。     

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...     

基于车车通信的列车运行控制系统在城市轨道交通中的应用方案

基于车车通信的TACS(列车自主运行系统)凭借优良的系统性能,逐渐从研发试验走向工程应用。TACS的应用不仅要关注系统设备的高可靠性和高安全性,更应在前期设计阶段结合系统特点和线路概况,对TACS进行合理的系统配置,以提高系统的整体可靠性。分析了基于车车通信的TACS的结构组成及特点,并对ATP(列车自动防护)子系统采用集中式或分散式结构进行了适应性分析。讨论了基于线路资源管理的列车折返设计方案,并对列车进/出自动化区域、列车进/出试车线时的区域边界管理问题提出了相应的解决方案。     

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...