城市轨道交通CBTC车地无线通信快速切换算法研究

基于通信的列车控制(CBTC)系统通过应用无线局域网(WLAN)进行车地无线传输.列车在高速行驶时不仅要求无线通信切换执行快速、而且要求切换判决迅速,本文通过分析传统WLAN越区切换在城市轨道交通上应用的瓶颈,在原有越区切换算法的基础上对其进行了优化.     

CBTC越区切换中断时间分析

基于通信的列车控制(CBTC)系统采用IEEE802.11标准作为无线通信传输协议。根据IEEE802.11标准中规定的越区切换流程,采用移动通信系统越区切换中断时间的计算方法,推导出越区切换中断时间与列车运行速度的关系表达式。采用此关系表达式进行理论计算的结果显示,在发射功率为17 dBm,发射和接收天线增益均为10 dB,发射与接收端损耗均为5 dB的条件下,典型行车速度为50,70,90 km.h-1时,越区切换中断时间应分别控制在224,160和124 ms以内才能够保证通信持续正常。建立2列列车追踪运行模型,仿真不同越区切换中断时间的后车运行曲线。仿真结果显示:列车以25 m.s-1(90 km.h-1)的速度行驶时,越区切换中断时间在130 ms以内能够满足列车通信的需求;验证了CBTC越区切换中断时间与列车行驶速度的关系表达式是合理的。     

基于Stackelberg博弈的城市轨道交通CBTC系统越区切换研究

针对城市轨道交通CBTC系统无线局域网越区切换问题,结合具有竞争机制的Stackelberg博弈模型,提出一种采用协作分集技术的列车越区切换算法,满足CBTC系统可靠连续通信的要求。本文分析列车在无线局域网环境下的中继触发和越区切换过程,中继节点根据列车请求的带宽确定价格策略,设计一种基于价格和收益的列车效用函数,证明纳什均衡的存在性。为获取列车的最优带宽策略和网络收益,提出一种分布式迭代学习法求解纳什均衡,并进一步分析列车越区切换过程。仿真结果表明,本文提出的博弈策略能够激励中继节点参与协作,合理分配网络资源;列车动态越区切换时间小于50ms,切换成功概率明显高于传统切换方法。     

CBTC列车安全定位中通信中断时间的研究

通信中断的存在会对目前城市轨道交通的CBTC列车安全定位产生影响,进而影响列车安全间隔距离。CBTC车地通信系统大多采用无线局域网技术。越区切换中断是导致通信中断的主要原因,根据IEEE 802.11协议的越区切换流程,本文推导出越区切换中断时间与列车速度的关系表达式,在此基础上根据安全定位的实现方法和移动闭塞系统中列车安全间隔距离的计算方法,推导出通信中断时间与影响安全定位的因素之一——估计的运行距离及列车运行安全间隔之间的关系表达式。建立两列列车追踪运行模型,仿真不同通信中断时间下两列车的追踪间隔距离。采用此关系表达式进行理论计算的结果与仿真结果验证了通信中断时间与估计的运行距离及列车运行安全间隔的关系表达式是合理的。     

基于通信的列车控制系统越区切换算法研究

无线局域网是城市轨道交通CBTC(基于通信的列车控制)系统车地通信的主要方式之一.在考虑轨旁接入点冗余的基础上,提出一种频率组合切换算法,将检测到的频率数目作为列车越区切换的判断依据,利用邻居图使切换时延满足列车服务质量的要求.与传统切换算法相比,该算法实现简单、切换时延小,能够确保车地通信网络可靠快速切换.     

一种基于车载双天线的GSM-R冗余网络无缝切换方案

随着铁路现代化的发展,列车运行速度逐渐增加,由此导致列车在穿越GSM-R网络小区的过程中需要频繁地执行越区切换操作。由于GSM-R网络先断后连的硬切换方式必然造成切换过程中存在通信中断等问题,对行车造成一定的安全隐患。传统的切换优化方法仅针对单层网络中移动台越区切换过程进行改进,忽视了GSM-R系统现有的冗余网络配置特点。本文提出一种将GSM-R双层冗余网络中的不同基站组成一个为列车服务的虚拟小区,并采用车载双天线与虚拟小区进行协作通信的方案,以充分利用冗余网络配置特点,从而实现列车穿越小区过程中完成无缝切换操作。仿真结果表明:所提出的方案使切换中断率明显降低,为列车的安全运行提供了可靠保证。     

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。     

基于车-车通信的CBTC系统方案研究

基于通信的列车控制(CBTC)系统已在城市轨道交通中得到广泛使用,并在工程实践中展现出较大的优势,但其具体实现方案仍是现阶段研究的一个重要方面。提出了一种基于车-车通信的新型CBTC系统,给出了系统构架和功能原理,并就相邻列车通信和全网列车通信两种实现方案进行了讨论。分析了该新型CBTC系统的核心——车载控制器的具体功能,对基于车-车通信的CBTC系统在实际应用中面临的问题及其解决方案进行了探讨。     

CBTC系统仿真测试平台设计

本文介绍一种基于通信的列车控制系统(CBTC)的仿真测试方法,并将其应用于CBTC系统仿真测试平台.从平台的系统结构、模型建立等方面对平台系统进行了分析,就其中的建模方法和系统仿真的软件实现等进行研究.搭建了功能完善的CBTC系统仿真测试平台,在CBTC仿真测试过程中发挥了重要作用.     

TD-LTE技术在城轨信号系统车-地通信中的应用分析

城市轨道交通信号系统中的车-地无线通信是基于通信的列车控制(CBTC)系统的关键技术之一,传输涉及行车安全的重要数据信息。而针对目前被CBTC信号系统广泛应用的WLAN技术存在的干扰风险、不适应高速移动环境等实际情况,TD-LTE(分时长期演进)技术的崛起及发展为车-地无线通信提供了新的思路。分析WLAN技术和TDLTE技术的应用现状,着重阐述TD-LTE技术应用于城市轨道交通信号系统的可行性,并对基于TD-LTE技术承载多业务传输平台的车-地通信方案进行了详细分析。     

城轨交通通信传输网方案研究

CBTC是基于通信的列车控制系统,是现在城市轨道交通中对列车控制的主流应用技术。根据目前CBTC系统中通信网建设的需要,对适用于CBTC通信系统的几种传输组网技术进行了分析和比较。     

基于802.11g的CBTC车地通信子系统建模与分析

CBTC系统是利用连续、大容量的车地双向数字通信实现列车控制信息、列车状态信息传输的先进列车控制系统,CBTC系统中车地通信子系统对于保障列车安全高效的运营具有重要作用。本文根据CBTC移动闭塞系统中的列车追踪模型,分析系统对通信的要求;利用OPNET的三层建模机制,建立基于802.11g的CBTC车地通信系统的系统仿真模型;利用该仿真平台仿真列控业务下的通信系统性能;仿真结果表明,在区间追踪阶段,基于802.11g的无线局域网完全满足列车控制的需要;需要保证车站附近的AP信号覆盖以满足列车进入中间站停车时对通信的要求。     

CBTC系统列车追踪运行浅析

CBTC系统是一种利用高精度的、不依赖于轨道电路的列车定位技术,实现连续式的、大容量的双向车、地数据通信.本文简要分析了基于通信的列车运行控制系统中不同等级列车的追踪运行方式,有助于进一步从系统运用的角度理解CBTC系统.     

国产MTC-Ⅰ型城轨交通CBTC系统的研发

重点围绕我国城市轨道交通基于通信的列车控制系统(CBTC)技术发展和使用现状,对比分析几种典型CBTC系统的功能、架构,最后阐述了自主研发的全套国产MTC-Ⅰ型CBTC系统的总体配置方案。     

LTE技术在信号系统中的应用可行性分析

对城市轨道交通CBTC(基于通信的列车控制系统)数据通信子系统的车地无线网络需求进行梳理,分析采用WLAN(无线局域网)技术组建车地无线网络存在的问题,讨论LTE(长期演进)技术的特点,对比LTE与WLAN技术,阐述LTE技术应用于CBTC的可行性并提出组网建议.     

基于通信的列车运行控制技术发展战略探讨

在讨论轨道交通列车运行控制系统发展趋势和特点的基础上,分析基于通信的列车运行控制系统（CBTC）的技术发展战略;提出将系统技术规范作为CBTC研究的核心,将COTS技术作为系统开发的重要途径,将安全标准和评估体系作为CBTC应用的关键。     

移动闭塞的原理、系统结构及功能

阐述了移动闭塞技术的原理.介绍了典型的基于无线通信的移动闭塞系统的系统结构.分析了移动闭塞相对于传统闭塞方式的优势.指出基于通信的列车控制将是未来列车控制技术的发展方向.     

城市轨道交通CBTC系统2.4GHz无线传输技术的应用研究

鉴于采用IEEE802.11标准ISM2.4GHz开放频段基于通信的列车控制系统(CBTC)在城市轨道交通应用中被外界采用相同标准和频谱的WiFi信号干扰,而造成停车事故,影响列车正常运营;为此,通过对CBTC系统采用的无线传输技术分析和研究,提出目前CBTC系统无线传输技术存在的问题和无线干扰处理方法及未来城市轨道交通CBTC系统车地无线通信技术的发展方向。     

轨道交通PIS与CBTC无线组网技术及干扰分析研究

研究目的:基于无线局域网技术(WLAN)在城市轨道交通系统中的迅速发展,本文首先简单介绍并比较几个常用WLAN技术标准的不同特点,通过分析乘客信息系统(PIS)和信号基于通信的列车自动控制系统(CBTC)的车地无线网络组网结构及传输数据的特点,得出两个系统的网络带宽需求,并通过比较研究PIS和CBTC系统车地无线网络特点,探讨PIS与CBTC在地铁隧道环境下使用WLAN技术可能存在的相关问题。研究结论:根据对PIS车地无线网络系统的带宽分析,PIS只能采用802.11a或802.11g技术。当PIS系统采用802.11a技术标准时,两系统之间可避免干扰,并且接口简单,工程实施性较容易;采用802.11g技术标准时,PIS系统需与CBTC系统避让频点,增加了两系统在无线网络上的工程接口。同时,两系统的车地无线网络还应考虑其他无线网络的干扰。