CTCS-3列控系统RBC切换的形式化建模、分析与验证

针对影响RBC切换质量的列车速度、RBC切换时间等诸因素, 以及澄清对RBC交接协议安全性在认识上的一些误区, 利用随机Petri网形式化描述工具, 建立了CTCS-3列控系统RBC切换模型。通过理论分析和仿真实验, 验证了不同速度条件下高速列车越区运行RBC交接协议A、B的可靠性、安全性和合理性。交接协议B作为协议A的冗余措施, 由于考虑了RBC切换过程中通信中断时间, 从RBC切换成功概率上讲, 并不存在安全上的问题, 但降低了RBC切换效率, 对行车效率有所影响; 列车速度进一步提高时, RBC切换的可靠性下降, 可考虑适当增加RBC重叠覆盖区域、场强和列车间隔时间裕量。     

基于UML和CPN的列控系统等级转换建模与分析

针对列控系统的安全性和实时性要求,基于CTCS-3级列控系统需求规范中等级转换场景建立C2级向C3级转换的UML(统一建模语言)模型和有色Petri网(CPN)模型,分析了影响列车安全运行和行车效率的因素,即转换时长和转换成功率,验证了该建模方法的有效性。验证结果表明,UML和CPN模型相结合的方法适合于列控系统需求规范的验证。搭建的等级转换模型能够满足系统实时性要求。在保证切换成功率的前提下,列车运行速度与切换时间成反比,速度越高,切换时间越短;列车速度越高,对系统实时性要求也越高。     

面向交通干线无线宽带覆盖的WMN路由协议研究

系统地比较分析了常用的WMN路由协议,包括基于三层的AODV、OLSR、B.A.T.M.A.N.、Babel以及基于二层的B.A.T.M.A.N.adv和HWMP路由协议,搭建了基于B.A.T.M.A.N.adv协议的WMN实验平台,对该协议在传输带宽、传输时延、路径切换以及重新组网方面的性能进行了深入的实验研究与分析,实验结果表明,B.A.T.M.A.N.adv协议基本可以满足交通干线无线宽带网络覆盖的性能需求,但在连接丢失后的重新组网时间约为5 s,因此其无线宽带网络覆盖需要配置足够的重叠覆盖区域以实现无缝的路径切换。     

位置功率联合判决的高铁通信越区切换算法

随着我国铁路运输现代化进程的加快,高铁列车对通信信息技术的需求日益提升。越区切换是高铁无线通信移动性管理的重要部分,对提高通信质量和运营效率、确保运营安全具有重要意义。针对高铁列车切换性能差、乒乓切换率高的问题,提出一种位置功率联合判决的越区切换算法。以切换阈值作为约束条件并借助信道模型和测量信息计算得到最佳切换带,利用高铁列车的单向移动特点简化位置信息并优化切换流程,以有效避免乒乓切换现象。考虑到车载多中继节点对切换触发位置的判决误差之间存在相关性,构建代价函数筛选最优的预测参数,采用加权统计线性回归方法预测判决误差并加以纠正,使得切换位置收敛于最佳切换点。仿真结果表明,相对A3算法、距离触发算法,该越区切换优化算法能有效降低乒乓切换率,在列车速度为350 km/h时越区切换成功率达到99.5%以上,其能够提高通信系统的可靠性,推动列车提速并保障行驶安全。     

基于GSM-R铁路无线通信系统的越区切换分析研究

列车和无线闭塞中心在多数情况下通信处于正常状态,但是在实际通信过程中可能出现以下几种引发故障因素:传输数据出错、连接丢失、越区切换、端到端传输延时.主要考虑了高速列车在移动闭塞区间条件下GSM-R无线通信系统的越区切换的可靠性,采用计算机仿真的方法得到GSM-R通信系统在通信故障情况下的越区切换成功概率.结合随机Petri网理论对于铁路无线通信系统GSM-R中的越区切换事件进行了建模和分析,给出了随机Petri网表示的列车与无线闭塞中心通信的越区切换模型,并使用TimeNET仿真工具分析了GSM-R越区切换的可靠性.     

基于WOA和LA的安全路由协议优化设计

综合考虑鲸鱼优化算法(WOA)在安全路由协议多维目标函数优化中的普适性和狮子算法(LA)收敛速度的高效性,建立一个优化的安全路由协议模型.不同角度分析影响路由协议安全性的信任度、能量、链路维持时间、时延、移动性等定量参数,建立相应的归一化多维目标优化函数;在该多维目标函数求解中,用WOA实现目标值的本地识别、包围与靠近,用LA算法实现区域搜索,提高算法的全局收敛速度和可靠性.通过对比仿真验证了所提算法的收敛速度和优化质量均高于其它算法.     

基于RBF神经网络的LTE-R切换算法优化

在LTE-R越区切换中,基于A3事件的越区切换算法在列车高速运行时容易出现乒乓效应和无线链路连接失败的问题。为此,提出基于RBF神经网络的越区切换优化算法。采集列车运行在特定环境中不同速度时切换效果较好的hys和ttt参数,并将其发送到RBF神经网络进行训练,得到不同速度下hys和ttt的非线性表达式,根据列车接收到的参考信号质量,加入自矫正项对hys和ttt进行二次调整和优化。在Matlab上进行的仿真实验结果表明,该算法能够降低掉话率和乒乓切换率,提高列车在高速运行环境下的切换成功率及鲁棒性。     

基于切换系统的城轨列车ATO控制策略研究

为弥补模糊PID控制在ATO(列车自动运行)系统中无法自动靠站等问题,将切换控制系统理念引入ATO中.针对A型地铁的受力情况,建立其运动学模型,并设计简单的运行路线.使用MATLAB对列车的运行过程进行仿真,在得出的运行特性图的基础上,建立列车的切换系统各工况的子空间模型及切换控制策略.为验证上述切换策略的有效性,对列车在终点路段的切换过程进行仿真得出列车能够稳定停车靠站的结论.最后,加入外界扰动的情况下,对列车危险路段的切换过程进行仿真,验证上述切换策略的有限时间稳定性.     

基于IGWO-RBF的LTE-R切换算法研究

针对高速铁路LTE-R越区切换中,A3事件下的越区切换算法容易出现乒乓效应（PPE）和无线链路连接失败（WLF）的问题,提出了粒子群优化（PSO）灰狼算法改进的RBF神经网络（IGWO-RBF）的越区切换优化算法。该算法采集大量列车以不同速度（0~100 m/s）运行在特定环境中时切换成功率高的切换迟滞门限[(Hys)]和触发延迟时间[(TTT)]参数集,送入改进的RBF神经网络,训练完成后得到不同速度下的[Hys]和[TTT]的拟合曲线。根据列车接收到的参考信号接收质量（RSRQ）,加入自矫正项对[Hys]和[TTT]进行二次优化调整。在matlab上进行仿真实验,结果表明提出的算法减小了掉话率和乒乓切换率,提高了列车在高速环境下的切换成功率及鲁棒性。     

移动IPv4切换时间特性的实验与分析

通过将切换过程进行小粒度解析总结出切换时延的组成,针对各类耗时在自行开发的系统上进行了实验。实验结果表明：目前移动IP切换时延主要取决于协议数据包的传输时间和在进行协议栈处理以前等待路由（代理）广告的时间,缩短这两部分时间是提高移动IP切换速度的关键。