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车载无线传输模块RTM的设计与实现

CTCS-3级列控系统通过GSM-R无线网络实现列车与地面无线闭塞中心(RBC)之间的双向信息传输,还具备CTCS-2级列车运行控制功能.CTCS-3级列控系统的GSM-R系统设计要求实现GSM-R车载网络接入终端设备,该设备应满足列车在350 ～ 400 km/h运行时速下,最高9600 bit/s的列车安全数据与地面RBC间的实时双向传输[1],同时要求数据传输链路实现无缝连接,数据传输安全、可靠、实时.     

GSM-R无线网络越区切换问题研究及案例分析

越区切换是保障高速列车车-地数据传输的重要基础,切换失败或异常切换在CTCS-3级线路中可能会引起无线超时甚至系统降级。本文通过简要介绍GSM-R无线网络越区切换的基本流程,阐述越区切换的测试方法,基于高速铁路综合检测列车的动态检测数据分析近年来切换成功率指标的变化趋势,指出造成越区切换故障的原因,并提出优化建议。     

GSM-R通信接口监测系统在武广高铁的应用

武广高铁是双线高速铁路,采用基于GSM-R无线通信平台的CTCS-3级列控系统,车载ATP与地面RBC之间通过GSM-R网络进行列控安全数据双向传输.车-地间数据信息传输可靠性直接关系到高速列车的行车安全和运输效率,车-地间通信中断或无法正确接收数据,列车控制系统会自动由CTCS-3级降为CTCS-2级,速度减至300km/h以下,会对全线列车正点率、运行调度、行车秩序造成极大影响.CTCS-3级降为CTCS-2级的原因多种多样,采取何种手段分析CTCS-3降级的异常现象,进而找到原因,减少甚至避免此类现象发生是铁路管理部门和维护部门的目标.     

200～350km/h列车运行控制系统关键技术研究

通过分析CTCS-2、ETCS-2和CTCS-3列车运行控制系统的不同特点,在CTCS-2应用的基础上,提出一种能够满足200～350 km/h列车运行速度的列车运行控制系统(CTCS-235).CTCS-235系统利用CTCS-2系统设备,通过增加轨道电路列控信息、改变闭塞分区设置等方法,解决了满足300～350 km/h列车运行控制信息量和列车安全追踪间隔问题,实现对200～350km/h列车安全控制.同时,CTCS-235系统克服了ETCS-1点式系统实时性较差的缺点;避免了CTCS-3系统由于轨道电路传输信息和GSM-R传输信息不兼容,造成ETCS-2 与CTCS-2兼容性实现复杂等问题.CTCS-235系统结构简单,兼容性好,便于实现,成本低廉.本文阐述CTCS-235系统的构成和工作原理.分析满足300～350 km/h列车控制信息量、闭塞分区设置、兼容性、系统的可靠性和安全性等关键技术.将CTCS-235系统的性能和特点与 CTCS-2、ETCS-1和CTCS-3系统进行了比较.     

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。     

高速铁路LTE-R改进切换算法的研究

针对高速铁路中LTE-R越区切换对切换时延和切换成功率的严格要求,以3GPP TS 23.401协议中的A3事件判决公式为基础,利用滤波中的测量周期Tm对触发时延进行计算,并结合列车的运行速度,对传统切换算法进行改进。通过对改进算法进行仿真,得到最佳切换参数。最后对两种算法采用相同的基站布置进行仿真比较,得出传统算法在列车运行速度超过205 km/h时,无法满足我国无线通信系统对越区切换成功率99.5%以上的要求,而改进后的算法在速度达到400 km/h时,切换成功率为99.6%,仍满足此要求。     

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。     

GSM-R网中一种基于中继站辅助的切换策略

GSM-R(GSM for Railway)网是铁路运输所专用的GSM无线通信网络。与普通GSM网中移动台的低速移动不同,GSM-R网中列车的高速移动会使接收信号产生严重的多普勒频移,另外接收信号还会受到电力牵引等其他干扰。因此对这些质量不佳的信号进行检测将导致移动台的切换误判,造成列车越区切换成功率较低,从而削弱GSM-R网的安全性和可靠性。本文对GSM-R网传统切换策略进行建模,并且分析其切换中断率。为减小GSM-R网切换中断率,提出一种利用中继站辅助列车进行越区切换的策略。在该策略中,移动台在切换时不仅要检测相邻基站的信号,还将对重叠区中的中继站信号进行检测。仿真结果表明:本文提出切换策略的切换中断率明显小于未使用中继站时的情况,能够提高列车越区切换的成功率。     

GSM-R在CTCS-3级列控系统的应用

1 CTCS列控系统发展历程列控系统是确保列车运行安全,提高行车效率的控制系统.我国列车控制系统是在传统继电器电路控制、固定闭塞方式基础上,随着列车速度不断提高、列车性能不断改进,以及先进技术不断应用的过程中逐步建立和发展起来.早期列车速度低于120 km/h时,列车主要是根据地面信号机的显示方式行车.随着列车速度不断提升,尤其是目前动车组运营速度达到200～250 km/h时,地面信号机已无法满足列车运营速度要求.我国在欧洲ETCS标准和相关车载设备技术的基础上研制了符合CTCS-2级技术标准的列车运行控制系统.随着我国高速铁路开通运营,为保障高速列车能够保持在300 ～ 350 km/h速度下运行,总结各国列控系统特点,结合我国铁路的需求和发展规划,通过系统集成和自主创新,采用GSM-R网络进行列控通信的CTCS-3级列控系统.     

CSD模式下无线列调信息传输方式的研究

介绍一种利用GSM—R系统电路交换数据模式来传输无线列车调度数据的方式，具有可靠性高、传输时延小和安全性好的优点。因此建立一个基于GSM—R网络CSD模式的列车调度信息传输系统，实现调度中心和列车之间传送无线列调数据信息．并就CSD模式的数据传输可靠性、安全性和实时性问题进行分析。     

高速铁路GSM-R网络可用度分析

GSM-R作为专门为铁路设计的数字移动通信系统,既传输铁路话音和数据业务,又作为CTCS-3级列控系统的传输平台,因此要求其必须具有很高的可用度。为此,分析高速铁路GSM-R网络可用度,并运用模型分析京石武客运专线GSM-R系统的可用度。     

基于有色Petri网的CTCS-3级列控系统RBC切换的建模与形式化分析

在CTCS-3级列控系统中,车载设备在执行RBC切换过程中所用时间的长短和切换成功概率的大小,严重影响着列车的运行效率。本文利用有色Petri网对车载设备进行RBC切换的两种方式分别建模,模型中引入GSM-R故障模型和非周期消息模型,模拟在GSM-R网络中消息的传输过程和重发机制。研究结果表明:基于两部车载电台的RBC切换方式比基于一部车载电台的RBC切换方式所用时间更少,效率更高。列车速度、消息重发时间间隔都会影响列车执行RBC切换的时间。消息重发时间间隔和RBC重叠范围又会影响车载设备进行RBC切换的成功概率。     

一种新型的GSM-R无线信道仿真机制

在CTCS-3级列控系统中,GSM-R无线通信系统负责承载车地间传输的关键列控数据,其传输能力与CTCS-3列控系统性能紧密相关。借助无线信道仿真机制模拟现场信道特性,分析无线传输性能,是研究GSM-R系统性能的重要手段。然而,在列车行驶过程中,终端移动速度、传播环境都会发生快速变化,无法使用传统电信领域的基于固定速度与场景的信道仿真机制。提出一种新型的GSM-R无线信道仿真机制,通过建立与铁路线路匹配的无线信道模型,并根据列车移动速度信息动态配置仿真输出特性,模拟车载电台在变化场景与运行速度下的传输性能,实现在CTCS-3级列控仿真系统中实时仿真GSM-R信道性能的目的。     

郑西客运专线GSM-R系统方案与主要接口

GSM-R系统可为350km／h的高速客运专线提供无线调度通信、区间维护作业移动通信业务,可为信号CTCS-3级列控系统提供传输通道。讨论郑西客运专线GSM-R系统和主要接口技术方案,重点讨论了与北京、武汉核心网、RBC、FAS和TDCS／CTC等系统互联接口和通道需求,为其他类似工程项目的实施提供参考。     

GSM-R 4.8kb/s数据业务传输特性和机理的研究

基于CTCS-3级列控系统对GSM-R系统的需求,从理论角度探讨了用来承载CTCS-3级列控系统安全数据传输的4.8kb/s异步透明数据的传输特性和机理,从而可以为规范制定、互联互通提供技术依据。     

CTCS-3级列车运行控制系统对GSM-R网络主要需求的探讨

CTCS-3级列车运行控制系统采用GSM-R网络实现RBC与车载设备的车-地信息双向传输。通过总结CTCS-3级列车运行控制系统安全数据传输对GSM-R网络的主要需求特点,分析满足列车运行控制系统需求的GSM-R网络主要运行指标,提出工程建设和运营维护工作中需要考虑的因素及建议采取的措施,可供统筹开展高速铁路信号、通信系统设计、建设与维护工作参考。     

GSM-R网络用户数据帧传送时延研究

依托铁道部重点课题《京沪GSM-R相关技术研究——京沪高速铁路承载CTCS-3级列控业务的GSM-R网络服务质量指标评估体系研究》,针对GSM-R网络用户数据帧传送时延指标展开研究,通过理论分析、实验室测试和现场测试,得出不同应用速率、不同数据长度、不同模块下指标的取值,为GSM-R网络应用速率的选择提供依据,并基于对取值的分析,评估当前的测试方法,提出合理化建议。     

影响铁路GSM-R系统的干扰分析

在铁路专用无线通信网络GSM-R的建设过程中,干扰现象比较棘手。干扰是影响无线网络质量和传输可靠性的重要因素之一。在GSM-R系统中,干扰将引起误码增加、话音质量下降、数据传输差错率上升,干扰严重时会发生掉话、数据传输中断等现象,严重威胁列车的行车安全。介绍GSM-R干扰的分类、干扰产生的原因,并提出在铁路GSM-R网络建设的不同阶段,其干扰查找、定位及处理方法。