基于交互式马尔可夫链的CTCS无线通信可靠性分析

CTCS无线通信的可靠性与整个系统的稳定性和安全性紧密相关,对其进行建模与分析具有重要意义。利用交互式马尔可夫链对CTCS无线通信的可靠性进行了建模与分析,主要解决了CTCS无线通信中存在的信道延时、通信故障、网络故障等随机事件与确定动作的分隔问题,以及带有同步的并发操作的实现问题。定义了交互式马尔可夫链的相关语义和逻辑刻画,给出了基于交互式马尔可夫链的模型检验算法。分析结果表明:在具有修复机制和双网冗余结构的条件下,系统在规定时间内完成数据传输的概率大于99%,24 h内连续正常工作的概率大于95%,满足系统要求。     

适合我国铁路移动通信的GSM－R系统

1概述 GSM-R系统是一种用于列车控制员与列车司机通信的通用列车无线通信系统.所有其它独立和并行的无线通信系统,如平面调车通信、隧道无线通信系统以及供维修使用的无线通信系统都可集成到GSM-R之中,从而形成一个功能完备的独立系统.未来还将通过GSM-R系统,实现自动列车控制管理(ATC).无线通信接口设计速度达500km/h,GSM-R网络结构如图1所示.     

基于SPN的LTE-R无线通信可靠性建模与分析

LTE-R是下一代高速铁路无线通信系统,开展对LTE-R通信可靠性的分析具有重要的现实意义。基于随机Petri网建立了LTE-R无线通信可靠性评价模型,采用TimeNET仿真工具对LTE-R可靠性进行了定量分析,并与朔黄重载铁路LTE-R线路实测结果进行了对比,验证了本文建立的LTE-R可靠性模型的有效性。结果表明,当列车运行速度在350 km/h时,LTE-R越区切换成功率为99.913 7%,高于GSM-R无线通信的QoS指标要求。最后得到了采用2.6 GHz高频段和800 MHz低频段的越区切换率都随着列车车速的增加而呈现下降趋势的结论。研究结果为列车提速及LTE-R演进提供了一定的理论参考依据。     

基于SPN的越区切换模型分析

CTCS-3列车运行控制系统是中国列车控制系统(CTCS)的重要组成部分之一,它采用GSM R实现地面一列车间连续、双向的安全信息的无线传输.对于GSM-R而言,移动台的越区切换必然引起通信连接的暂时中断.由于安全数据传输直接影响行车安全,为保证其传输的可靠性,必然要求更短的切换时间和更高的切换成功率.本文研究安全数据通信在越区切换时的传输可靠性,并对越区切换过程进行随机Petri网的建模和分析.给出列车速度与越区切换成功率的关系,以及列车在350km/h的速度下,越区切换时间与越区切换成功率之间的关系.最后,本文将分析结果与CTCS-3需求标准进行了比较,说明其可以满足要求.     

GSM-R系统传输性能对CTCS-3级列控系统安全性的影响

对高铁场景下影响GSM-R系统信息传输性能的因素进行仿真,结合通信系统不可靠触发列控系统故障处理的机制,对GSM-R系统承载列控信息传输性能进行分析,定量给出列车行驶到不同位置时列控系统故障发生的概率和严重性.     

基于随机Petri网的GSM-R越区切换成功率分析

CTCS-3级列车运行控制系统利用GSM-R网络进行车地间连续、双向的安全信息传输。而GSM-R系统采用硬切换技术,切换时必然会产生短暂的通信中断,这就会影响列车控制类数据传输业务。为保证安全数据传输的可靠性,迫切要求更短的切换时间和更高的切换成功率。对此,建立GSM-R系统越区切换的随机Petri网模型,分析影响越区切换成功率的因素,并利用MATLAB仿真得到列车运行速度、越区切换中断时间以及列车追踪间隔与越区切换成功率的关系;最后说明列车在350 km/h和430 km/h速度下运行时,越区切换成功率是否满足CTCS-3级系统需求标准要求。     

基于移动中继增强机制的多机车同步操控无线通信策略

国内万吨以上重载列车需采用多机车牵引同步操控(LOCOTROL)系统,GSM-R网络作为其通信平台能够在一般情况下满足该系统对通信服务质量的要求,然而,现有GSM-R网络存在铁路沿线弱场覆盖情况,且其通信链路环节过多导致丢包率和传输时延显著增长,因此需进一步提高同步操控系统的通信可靠性。针对此问题,本文在现有通信机制基础上提出了移动中继增强机制的多机车同步操控无线通信策略(简称移动中继增强机制),并通过Matlab仿真分析其通信可靠性,然后对移动中继增强机制基于有色Petri网建模,并对该机制下不同传输模式的可靠性进行了仿真。结果表明,移动中继增强机制不仅可以基本满足同步操控系统对通信可靠性的要求,且相比GSM-R机制,可以明显提高同步操控系统的通信可靠性。     

GSM-R列控故障控制

高速铁路采用CTCS-3级列控系统进行列车安全运行控制,列车和地面通过GSM-R系统实现双向信息传输,GSM-R系统故障影响车-地信息传输可直接导致列车输出常用制动、降级运行甚至紧急制动,给通信管理维护人员提出了如何控制故障发生概率、降低故障延时的课题.     

沪宁高速铁路GSM-R网络接口监测综合分析子系统设计与实现

沪宁高速铁路是长江三角洲地区城际轨道交通网规划中的网络主轴之一,其设计速度为300 km/h,采用目前我国最先进的CTCS-3级列控系统(简称C3),C3列控数据利用GSM-R网络的无线通道进行车-地间的双向传输.为保证列车能在C3级别高速稳定地运行,并且当出现无线通信超时故障造成降级运行时,能快速地对故障进行分析和定位,因此对GSM-R网络各接口进行监测十分必要.接口监测系统是快速有效地进行无线通信超时故障分析和故障定位的监测分析工具,该系统首先采集GSM-R系统和C3间接口(lgsm-r,PRI)的数据及GSM-R网络内各接口的数据,并将采集到的数据解析存库,综合分析子系统再对各接口存储的数据进行统计汇总,生成无线通信超时故障分析所需的各种报表.     

CRC漏检原因分析及算法优化建议

CTCS-3级列控系统基于GSM-R(铁路数字无线通信系统)无线通信实现车地信息双向传输，RBC(无线闭塞中心)生成行车许可，轨道电路实现列车占用及完整性检查，应答器实现列车定位的列车运行控制系统。车地间的数据传输通过GSM-R网络实现，对数据传输的完整性、准确性、可靠性提出了更高的要求，目前采用CRC(循环冗余校验)的方法保证通信质量，从现场运用情况来看，该种校验机制多次发生漏检，导致无线连接超时问题的发生，文章通过分析漏检问题发生的原因，提出解决建议。     

CTCS2-200H型列控车载设备运用状态在线诊断系统的研究与应用

CTCS2-200H型列控车载设备运用状态在线诊断系统.采用无线传输及专家智能诊断技术,通过无线下载列控车载设备运行中记录的DRU数据,以及通过视频采集设备板卡上显示灯和开关状态,自动将数据发送到地面中心.并对数据进行智能识别判断,自动生成分析结果及分类存储。该系统能够准确定位故障点,缩短故障处理时间.有助于减少数据下载、分析统计等过程耗费的低效人力,提升故障应急处置水平。     

MIMO在高速铁路GSM-R车地通信系统中应用的研究

GSM-R(GSM for Railways)系统作为一种新的铁路无线通信网络,应用于CTCS-3级列车控制系统,以满足高速铁路可靠的信号传输需求.但从实际的运行效果来看,对于车地无线传输质量的影响主要来自于多径效应,为此,本文在分析MIMO(Multl ple-lnput-multiple-output,多输入多输出)的基础上,证实了将MIMO技术引入GSM-R系统能使通信质量得到改善,非常适合高速铁路移动通信的特点.     

基于HDLC通信协议的CFSK板替代接口适配设计

CTCS3-300H型ATP车载设备安全计算机通过HDLC通信接口与外围子系统进行信息交互，具有成熟稳定的特点。CTCS2-200C型ATP车载设备的CFSK板通信接口为串口RS-422，为了使CTCS2-200C型ATP车载设备的CFSK板在CTCS3-300H型ATP车载设备中实现轨道电路读取功能，需要进行接口适配设计与开发。通过设计轨道电路子系统通信板卡 (简称:TCB板)实现串口RS-422和HDLC通信接口的转换功能，使得CFSK板适配CTCS3-300H型ATP车载设备安全计算机。     

高速铁路CTCS技术标准体系现状与发展

通过梳理中国列车控制系统(CTCS)技术标准体系近10年的发展,并对比研究ETCS标准规范,总结CTCS技术标准体系的特色,及需要完善提升的若干方面;结合CTCS技术标准体系发展,以及参与国际技术合作与竞争的要求,提出制定完整的CTCS标准体系规划,修订补充关键技术标准规范,建立技术标准体系长期发展的组织保障等建议,以推进CTCS标准体系建设。     

临时限速服务器安全通信协议研究

临时限速服务器（TSRS）是中国列车运行控制系统（CTCS）重要组成部分,针对TSRS相关的安全通信协议进行分析,围绕TSRS安全通信协议的结构、功能及其安全性进行论述。TSRS设备在与外部设备接口间采用的RSSP-Ⅱ铁路信号安全通信协议可有效提高数据传输的安全性,为整个系统提供最基础的安全保障。     

面向高速铁路的CTCS+ATO列控系统研究

为提高高速铁路运输效率和自动化程度,根据珠三角城际铁路CTCS2+ATO列控系统的运用经验,提出高速铁路引入自动驾驶(ATO)的方案。方案采用CTCS+ATO系统结构,根据系统配置分为CTCS+ATO-PFC(Partial Function Configuration)和CTCS+ATO-FFC(Full Function Configuration)两个等级。分别对每个等级的系统功能、地面和车载设备配置进行定义,并提出系统分级实施方案。CTCS+ATO列控系统方案综合考虑我国列控系统的现状和发展方向,为我国高速铁路引入自动驾驶提供参考依据。     

珠三角城际铁路CTCS2+ATO技术方案中难点问题的解决

主要介绍了CTCS2+ATO列控系统技术方案制定过程中,站台门开关二门和三门问题的解决方案,以及无配线站站台门控制方案的确定、ATO车-地通信方案的选择、精确停车的默认策略等难点问题的解决。     

铁路信号集中监测系统安全隔离机制研究

随着铁路信息化的快速发展,铁路多个系统之间实现了互联互通、信息共享和协同工作。然而不同安全等级的业务系统进行通信也带来了一系列严重的网络安全威胁。通过网络物理安全隔离技术.可以将信号集中监测系统(CSM)和列车运行控制系统(CTCS)之间的网络通信协议剥离,有效阻断网络入侵和病毒传播.保障列车运行控制系统的网络安全。     

基于动态贝叶斯网络的CTCS3-300T列控车载系统运行可靠性及可用性评估

考虑运行过程、多状态性、动态失效及恢复机制等问题,基于动态贝叶斯网络对CTCS3-300T车载系统运行可靠性及可用性进行评估。在分析300T车载系统结构及可靠性框图的基础上,结合系统运行过程,实现动态贝叶斯网络的结构学习和参数学习。动态贝叶斯网络推理结果表明:300T车载系统具有高运行可靠度和可用度,系统失效后,能通过切换冗余开关迅速恢复系统功能;为提高系统可靠性和可用性,对系统功能模块的重要度顺序和导致系统失效的敏感性元件顺序进行了研究。研究结果表明:在系统运行阶段,对主系统和备系统进行定期切换,能有效提高运行可靠度;备用动车组可有效提高运行可用度。最后,通过中国铁路某集团有限公司300T车载系统现场维护数据验证本文分析结果的准确性和有效性。