基于京津城际铁路的GSM-R通信安全评价方法研究

GSM-R系统作为铁路信息化专用移动通信平台,在欧洲高速铁路中广泛应用,我国也确定采用该技术作为高速铁路无线传输平台,隐藏于GSM-R系统中的任何安全隐患,都可能导致国家和旅客重大生命财产损失.本论文提出了采用故障树分析法对京津城际铁路GSM-R网络的安全性进行了深入研究,同时对如何保障通信网络安全提出了建议.     

GSM-R小区内列车驻留时间分布模型

为研究客运专线区间上GSM-R(铁路移动通信系统)小区内列车信道占用时间和列车呼叫切换率等关键参数,建立了一种新的GSM-R小区内列车驻留时间分布模型.该模型假定GSM-R小区实际覆盖范围服从均匀分布,从而GSM-R小区内线路长度也服从均匀分布,并假定列车运行平均速度服从均匀分布.基于上述假定,获得了模型的理论分析和仿真分析结果.研究表明,当GSM-R小区半径为3~8 km时,该模型的理论分析与仿真分析结果一致.     

微波晶体检波二极管的计算机辅助定标

阐述了利用驻波法和功率衰减法对微波晶体检波二极管进行定标的理论和方法，导出了两种方法的线性回归方程，并针对测量线中晶体检波二极管分别采用这两种方法进行定标，而对终端检波器中的晶体检波二极管则利用功率衰减法进行了定标．所有的定标过程均借助CAT系统自动完成数据的采集与处理，从而实现了计算机辅助定标，有效地减少了由于手动操作带来的误差，提高了测量精度．     

新型GSM-R网络组织和调度通信的研究

GSM-R是在GSM基础之上,针对铁路移动通信的特点而开发的一种专用无线通信系统.当前为适应2005年3月铁道部提出的实行铁路局直接管理站段的体制,原有的GSM-R网络组织结构和调度通信过程,应当有所改进.本文就对该问题进行讨论研究,并提出改进的方法,最后得到改进后的GSM-R网络.     

客运专线GSM-R链路平衡的研究

结合新建铁路合肥至蚌埠客运专线GSM—R移动通信系统的设计，对GSM-R移动通信系统传播模型、链路平衡、越区切换等进行分析，并根据传播模型结合铁路环境特殊性，编写了《GSM—R链路预算软件》。     

GSM-R系统的安全策略研究与改进

由于网络结构与用户终端移动性本身的制约,GSM-R本身存在着一些网络安全隐患,本文旨在提出GSM-R系统安全策略的改进方案.文章结合GSM-R系统在铁路上的应用,简要阐述了现有GSM-R系统所采用的安全机制和存在的安全缺陷.针对GSM-R系统采用的单向认证和信息加密的局部性两个方面分别提出了相应的改进方案,即系统的双向认证和端到端加密,并详细描述了认证过程和加密过程.     

GSM与GSM-R之异同及GSM-R在高速铁路上的应用

本文介绍了GSM的标准,分析了GSM与GSM-R之间的区别,描述了GSM-R作为铁路数据移动通信系统,能够为铁路提供的业务以及目前的应用情况。     

铁路通信网络安全的分析测试与可信防御研究

为了保障我国铁路通信系统的网络安全,提出了一种基于可信计算和软件定义网络（software-defined networking,SDN）相结合的铁路通信网安全体系架构. 首先,从我国铁路通信系统网络整体架构出发,采用故障树分析方法,以“恶意人员造成铁路业务中断”为故障树的顶事件,对系统所面临的网络安全风险进行分析;其次,进行了仿真测试,根据测试结果拟合了一个恶意人员针对铁路通信系统的威胁场景. 通过仿真测试结果和分析表明,本文所提出的架构可以更好地应对大规模、针对性强的网络攻击行为,从而保障和提高我国高速铁路通信网络安全.      

基于模糊逻辑算法的GSM-R越区切换算法

GSM-R网络的越区切换是实现GSM-R网络不间断通信的核心技术之一,由越区切换时延造成的掉话约占总掉话数的40%,且通信质量低.在系统分析GSM-R网络的信号传输过程以及时延成因基础上,提出基于模糊逻辑算法的GSM-R网络越区切换算法,以提高切换速度、降低切换时延并提升GSM-R网络的通信质量.仿真结果表明,该算法可以有效地降低切换时延及掉话率,提高了系统的通话质量.     

影响CTCS-3车地数据传输的GSM-R网络服务质量指标与优化

铁路综合数字移动通信系统GSM—R网络是中国列车控制系统CTCS-3级列控系统车地通信的基础平台,由于无线网络自身的特性,通信中断总是不可避免地以一定的概率出现．本文分析了影响GSM-R网络服务质量的电路域指标,并对其中导致通信失败和通信中断的连接丢失率、传输时延、传输干扰、越区切换中断时间及越区切换成功率5个关键参数进行了分析,同时给出了我国现阶段使用GSM—R无线通信网络的CTCS-3级高速铁路的相关参数设定参考值,为GSM—R网络设置和参数优化提供参考,并对未来铁路数字无线通信的网络规划与优化给出一些建议．     

我国铁路下一代移动通信系统制式及演进探讨

目前我国既有第二代移动通信系统产业链已表现出萎缩趋势,及时完成铁路下一代移动通信技术应用准备,对促进我国铁路移动通信系统发展具有重要意义. 本文阐述了发展我国铁路下一代移动通信系统的迫切性,对当前主流宽带移动通信系统的发展现状进行了分析,结合我国铁路主要应用场景业务需求特点,对第4代及第5代移动通信技术在铁路应用的适用性进行了分析. 提出在试验验证基础上抓紧申请铁路适用频率,建议铁路正线采用以3GPP （third generation partnership project） LTE （long-term evolution）为基础的集群通信系统并采用3GPP组呼方案,在站场及枢纽地区可采用包括第5代移动通信技术（5G）在内的多种通信技术. 提出结合现场高速试验、开展技术及装备研究/制,研究制订相应技术标准体系,研究第5代移动通信等新技术在铁路的工程应用.      

ALD探测器的研制

论述了一种自动线路探测器（ALD）结构及其工作原理,并借助ANSOFTHFSSl3．0软件的可视化功能,模拟出探测器附近的磁场强度分布,将复杂的磁路理论问题进行了简化,仿真所得结果印证了其原理性的逻辑描述．利用仿真所得数据,根据法拉第电磁感应定律,计算出接受线圈产生的感生电动势,计算结果与实际测量结果相一致．探测器组装简单,经过调试和封装后即可安装在轨检车上使用,目前,ALD探测器已在多个铁路局轨检车上推广使用．并取得了良好的效果．     

铁路货车车体线路动态响应仿真与验证

针对大系统仿真分析方法与试验结果出现偏差问题,基于实际线路测试数据,以车体子系统为仿真对象,辅助于模拟台架的试验数据,建立了26个自由度的多体仿真模型,实现了车体线路动态响应的仿真计算. 结果表明:摇枕垂、横向加速度响应结果仿真与试验RMS （root mean square）误差最大值为9%. 在1.5～15.0 Hz主要频率段,车体枕梁垂、横向振动加速度的试验结果和仿真结果的RMS误差低于8.57%,车体关键焊缝仿真与试验的动应力响应波形基本一致. 通过与试验结果的对比验证,仿真结果基本反映了车体在实际线路运行时的动态响应情况.      

铁路运营隧道检测技术综述

为了解铁路运营隧道检测技术研究与应用情况, 梳理了隧道病害特点与检测方法, 从表观状态、内部状态、几何形态、高精度地面移动检测机器人和数据信息化5个方面, 分析了国内外检测技术现状, 探讨了检测技术体系与发展方向。分析结果表明: 表观状态检测主要有相机摄像和激光扫描技术, 相机摄像系统适用于车载平台, 检测速度达80 km·h-1, 激光扫描系统结构精巧, 检测速度约为5 km·h-1; 图像处理、计算机视觉是表观病害识别的2种技术, 拓展设计病害特征、提高识别效率、降低非病害因素干扰是图像处理技术进一步发展方向, 计算机视觉推广关键在于构建行业级病害样本库; 地质雷达是开展内部状态检测的关键技术, 地耦型雷达速度约为10 km·h-1, 空耦型雷达速度达80 km·h-1, 空耦型雷达检测系统关键在于优化天线结构、信号增强、抑制电气化设施和机械系统振动干扰, 地质雷达、红外热成像、超声层析成像、激光缺陷检测法等检测技术在探测范围、精度、效率等方面具有互补性, 可构成多技术综合运用策略; 几何形态检测主要有激光扫描、激光摄像、惯性测量技术, 激光扫描测量精度高, 速度约为10 km·h-1, 激光摄像速度达60 km·h-1, 提高激光摄像测量精度关键在于系统标定与振动补偿, 可基于惯性测量深化研究开展仰拱上拱变形检测; 发展和推广高精度地面移动检测机器人、检测数据信息化是与隧道规模相适应、状态精准管理相匹配的保障措施; 检测技术体系建议由“车载式快速综合检测+原位与地面移动精确检测+数据信息化平台”3部分组成, 未来发展方向应集中在空耦型雷达快速检测、复合变形快速精确测量、高精度地面移动检测、病害智能识别及多源数据融合分析等方面。      

铁路运输环境中超高斯随机振动信号模拟技术

铁路运输过程中的振动与冲击信号往往呈超高斯分布,为模拟生成这种超高斯信号,以傅里叶变换为基础,提出一种具有尖峰特征的超高斯随机信号生成方法。采用一种指数峰值模型用来模拟振动信号的超高斯特性,得到一个与实测信号具有相同均值、RMS、近似偏斜度和峭度的超高斯随机信号。此技术较好地模拟铁路运输环境中的振动与冲击信号,为实验室对车载设备以及运输货物的可靠性验证提供理论依据。     

铁路信号微机在线检测系统的研制

给出了所研制的铁路信息微机在线检测系统的工作原理，本系统适用于中小型信号站，具有成本低，使用维护等方便等优点。     

高密度电阻率成像技术及在铁路路基病害探测中的应用

介绍了近年来在水,工,环物探领域中兴起的高密度电阻率成像法基本原理,并针对铁路路基病害及铁路路基具有带状结构的特点,开展了高密度电阻率成像技术的研究与应用,提出了在电极总数不变情况下进行连续滚动扫描测量任意长剖面的观测方式,编制了相应的数据处理软件,进行了典型路基病害的有限元数值模拟与成像对比实验及大量现场实测试验,开挖验证结果表明,该技术能有产地探测铁路路基病害。