基于5G的高铁列车超视距行车辅助预警系统

针对高铁列车运行前方出现异物入侵、人员侵限、隧道落物、山体滑坡等突发危险情况时,司机如何提前实现险情预判并采取措施,设计开发了基于5G的高铁列车超视距行车辅助预警系统。通过高铁沿线部署的摄像头等智能感知设备采集视频信息,并通过光纤传回铁路局智能视频云平台及视频共享中心,进行险情智能识别;结合列车寻位进行关联计算后,通过5G网络将视频及报警信息传输至动车组司机室的车载显示终端,为司机提供超视距视频展示、前方险情报警及行车导引等功能。该系统已在广深港客运专线开展了现场试验,取得了良好效果,为高铁行车安全提供了新的技防手段。     

京沪高铁沿线LTE网络切换性能分析

为进一步分析高铁沿线网络切换性能,提升高速移动场景下列车网络服务质量,以京沪高铁网络环境为研究对象,深入研究京沪高铁沿线LTE网络切换性能关键影响因素。基于时速350km的高速列车,利用车载Wi-Fi中心服务器通信模组,通过内置三大运营商SIM卡各一张,使用ltedatatofile程序抓取LTE网络参数信息,通过tcpdump保存TCP抓包记录,对京沪高铁沿线吞吐量、基站密度、基站切换成功率等网络切换指标进行统计分析。经实测数据分析,铁路沿线网络切换过程中同一位置信号具有可重复性,信号连接中断具有可重复性。该测试数据分析结果有利于京沪高铁沿线网络优化补强,同时可为后续高速铁路沿线5G网络建设优化提供一定参考。     

基于5G公网的高速铁路运营线路列车超视距应用系统试验方案研究

为加快推进列车超视距应用系统的开发进程，早日实现该系统的工程应用，提出基于5G公网的高速铁路运营线路列车超视距应用系统试验方案，在北京-张家口高速铁路（简称：京张高铁）开展了列车超视距应用系统的综合性整体试验。试验中全面测试了列车超视距应用系统各项功能及性能，重点验证基于5G公网的车地信息传输通道能够将铁路沿线高清监控视频与安全监测信息实时传输至运行列车上的车载监控终端，在平原地带、山区地带、隧道内、车站附近等不同线路条件下，实时视频、视频点播和危情提示等功能均达到预期效果，系统的稳定性较好。     

高速铁路平原场景无线信道小尺度衰落特征的研究

研究高速移动条件下无线信道特性是发展高铁新型通信系统的基础。本文基于标准信道探测仪Propsound在高速移动条件下平原场景的无线信道探测数据,分析此场景下的小尺度衰落特征。K因子在列车靠近接收天线时最大值为20dB,远离天线时取值为8dB～10dB;时间色散特性上,多径延时随着列车先靠近又远离接收天线而变化;区别于经典的Doppler功率谱,高速条件下无线信道在列车穿越基站的过程中呈现快速Doppler特性,并无Doppler扩展。     

时空视角下中国高铁网络脆弱性分析

高铁网络已成为中国现代综合交通网络的重要组成部分,并对社会经济产生深远影响,保障其安全运行意义重大,分析和认识其脆弱性是确保其安全的重要步骤。结合复杂网络理论,运用Space-P模型,基于列车时刻表数据,从列车和高铁站点之间的时空关系出发,将中国高铁网络抽象为多重加权的时空网络,并从时间维度和空间维度分析其网络特征。从服务特征的视角,用高铁网络中高铁站点之间的可达时间和客流量作为其脆弱性的评价指标,从时间维度和空间维度解析我国高铁网络脆弱性的时空分布及其差异。研究结果表明：高铁网络在白天表现的脆弱性高于夜晚,在中东部表现的脆弱性高于西部。列车和高铁站在不同时间点中断时,高铁网络表现出不同的脆弱性。同一中断时间点下不同高铁站中断时,其表现的脆弱性也不同。特别是位于郑州、上海、南京和武汉的高铁站,无论白天何时中断都会使高铁网络表现出较高的脆弱性。表明从时-空双维度分析高铁网络的脆弱性具有必要性,也表明高铁网络脆弱性在时空维度上具备差异性。这为合理布局高铁网络运维资源,提高其韧性,提供了新思路。     

高速铁路列车超视距应用系统通信架构研究

为提高高速铁路突发险情应急处置的及时性，提出基于5G公网的超视距报警信息和实时视频快速传输上车的系统架构，开展列车超视距关键技术研究，并在京张高速铁路开展了基于5G公网的列车超视距应用技术试验。在此基础上，详细分析列车超视距技术在系统应用阶段存在的问题和难点，报警信息和实时视频快速上车与网络覆盖质量具有强耦合性，一方面用户对超视距危情报警信息的传输时效性提出了极高要求，另一方面当前高速铁路沿线的网络质量和覆盖范围不能满足全天候、全覆盖的车地传输需求。因此，设计2种系统通信架构，一种适用于5G-R专网建成之前，基于GSM-R网络和4G/5G公网的通信架构；另一种适用于5G-R专网建成后，基于5G-R专网的通信架构。2种架构可以满足现阶段和未来列车超视距信息快速传输上车的需求。     

高铁追踪接近预警系统车载设备的设计与实现

高铁追踪接近预警系统能够实现高铁列车的防撞预警.车载设备是系统的重要组成部分,车载设备计算出列车公里标,将数据通过GSM-R无线传输设备发送到地面的预警服务器,并接收来自预警服务器的列车运行预警信息,通过列车预警显示设备提供给司机安全预警信息.对高速铁路列车追踪接近预警系统的组成、工作原理和关键技术进行阐述,设计并实现了系统中的车载设备,最后进行了单元测试、系统测试及现场验证.测试结果表明车载设备能够有效的提供列车位置,公里标的误差在8m以内,实现相邻列车运行状态的安全预警,证明该设备具有很高的实际应用价值.     

基于局域网的城轨列车视频监控系统

目前城市轨道交通站内监控系统主要技术已趋于成熟,而车内监控在国内还刚刚起步,既有列车通信网络不能满足运动视频信号传输条件,为此,结合现有的通信网络技术,提出一种新型的、基于局域网的列车视频监控系统,并展望了列车视频监控系统和列车通信网络的未来发展。     

城市轨道交通旅客资讯系统简述

概述城市轨道交通旅客资讯系统的建设需求,介绍其系统构成,它包括控制中心、车站、车载及网络子系统。以南京地铁2号线工程为例,介绍系统设计特点,以及在高速移动的列车上旅客资讯系统的实现方式。系统采用计算机网络、数字通信和视频播放等技术,整合了多种媒介,力图为旅客在多场合提供多方面的行程信息和生活资讯。     

地铁列车故障检测与诊断系统网络体系结构及其仿真研究

根据地铁列车故障检测与诊断技术的发展需求,介绍了车载故障检测与诊断系统的组成,提出了基于工业以太网的地铁列车故障检测与诊断系统网络体系结构.利用网络仿真软件构建了该诊断网络的网络拓扑结构模型,并基于该模型研究了车载工业以太网传输大容最故障数据及视频监视信息过程中网络负载、网络延时和端到端的关键性能参数.仿真结果表明,该系统级仿真模型对车载故障诊断网络的性能分析是有效的,为工业以太网络在地铁列车上的应用提供了客观、可靠的定量依据.     

高铁定向天线同向辐射覆盖下的性能分析

通过理论分析和仿真发现,高铁移动通信网络在定向天线同向覆盖模式下,切换重叠区对于源基站是小区边缘,但对于目标基站却是信号最强的区域,即列车从弱信号区切换到强信号区不存在乒乓效应,可以提高车载台越区切换触发率.由于这种覆盖模式是同向辐射,列车在穿越切换区和基站时都不存在多普勒突跳,因此可降低移动通信系统的传输误码率.     

基于局域网的列车视频监控系统

目前地铁车站内的视频监控系统技术已趋于成熟，而列车内视频监控在国内还刚刚起步。本文结合现有的通信网络技术，提出一种基于局域网的新型列车视频监控系统，并展望列车视频监控系统和列车通信网络的未来发展。     

基于列车位置信息的接收波束成形技术对LTE下行信道的影响研究

高铁运行速度快、运行环境复杂,轨道沿线网络信道快速变化、频繁小区切换、多普勒频移等特有问题给铁路车地无线通信带来了巨大的挑战。基于列车特殊的运行场景基础上,分析基于位置信息的多普勒效应补偿对于提高接收信号质量的影响,通过实验模拟接收波束成形技术对于LTE每个时隙下网络速率的变化,提出350 km/h高速移动场景下基于位置信息的多普勒效应补偿技术,以验证基于位置信息的多普勒补偿技术和接收波束成形技术在高铁场景下的有效性,并通过实验证明天线间距和天线数量对于波束成形技术的影响关系。     

高铁列车密度与旅客需求强度的关联分析

为了评价高铁列车运行图是否吻合旅客的时变需求,可以针对时变需求进行客流分配,利用旅客出发时间偏差程度来评价。若未知时变需求的分布状况,则不能采用这种评价方法。本文研究如何运用高铁系统运营数据,评价列车运行图是否吻合旅客时变需求。通过定义较小时空单元及时空单元中的运输能力、客流量和客座率,来描述列车密度和出行需求及其关系。以京广高铁等线路的运营数据进行数值分析发现:合理的列车运行图在需求越高的时空区域,平均运输能力越大;在运输能力越大的时空区域,平均客座率越高。尽管数值分析中采用的是实际运量,但该特征表明列车运行图与出行需求相吻合。可以运用该特征来评价列车运行图,并适用于大规模高铁网络。     

高速铁路基础设施综合检测技术

高速综合检测列车采用惯性测量、射频定位同步、网络数据交换、视频图像实时分辨及数据综合处理等先进技术,能有效提高高铁线路基础设施装备的检测效率,为高速铁路基础设施的养护维修提供重要的技术支撑。介绍高速综合检测列车检测系统组成、系统总体框架等,并详细阐述各子系统的系统组成、基本检测原理和检测项目。     

高速列车车内无线通信技术的应用

通过对无线通信技术方案比较，指出433MHz频段适合应用于高速列车内的通信，采用前台终端附加中继的实施方案，可在高速移动的列车中构建一个安全稳定的线状局域网，为高速列车车内应用无线通信技术提供技术平台。     

天地一体化网络高铁专网业务分析与流量建模

网络流量特性与流量模型是网络规划设计、性能评价等的基础。文章致力于天地一体化网络业务分析与流量建模研究，在完成天地一体化网络高速铁路（简称：高铁）专网业务分析的基础上，抽象高铁专网流量类型、业务传输内容、报文到达间隔、报文长度等特征，构造高铁专网仿真流量数据集，分析其流量特性。针对高铁专网流量的自相似性、突发性及周期性，采用alpha-stable自相似模型进行高铁流量建模，通过Q-Q(Quantile-Quantile)图验证模型的可信度。研究结果表明，该模型能有效刻画高铁专网的流量特性。文章的研究成果可为流量预测模型设计与仿真、网络资源合理分配等提供依据。     

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.     

智能列车数据传输与处理地面基站网管研究

高速铁路多通道通信系统(HRMC)是智能高速列车课题的宽带无线通信部分,其目的是在列车和地面之间实现一个宽带通道,可以传输列车传感器及网络的数据,支持视频监控、IP电话及旅客服务。HRMC系统地面基站网管为了保障网络的正常运行,网管系统采用了C/S架构,SNMP协议等相关技术方案,满足地面基站设备的网络管理的需求,为高速、大流量铁路通信系统提供了一整套切实可行的解决方案。     

基于铁路12306互联网订餐平台的高铁列车扫码点餐系统设计与实现

研究适用于高铁经营的扫码点餐系统,解决在高铁运营和列车经营的复杂场景下难以开展扫码点餐服务的问题。基于铁路12306互联网订餐平台,分析高铁列车扫码点餐的难点,给出相应的解决方案,设计并实现了高铁列车扫码点餐系统。该系统已在多个铁路局集团有限公司担当的部分高铁列车上运用。运用结果表明,系统符合高铁列车经营实际,有利于提高经营效益和服务质量,提升铁路出行用户体验。