城市轨道交通列车无线通信系统

目录

摘要 (5)

第1章绪论 (6)

1.1选题的背景和意义 (6)

1.2本文的主要内容 (6)

第2章DCS数据传输系统 (7)

2.1数据传输系统的组成 (7)

2.1.1有线网络 (7)

2.1.2无线网络 (7)

2.1.3网管系统 (7)

第3章数据传输系统的功能 (9)

3.1DCS有线网络功能 (9)

3.2DCS无线网络功能 (9)

3.3安全性 (10)

第4章数据传输系统原理 (12)

4.1 DCS有线系统原理 (12)

4.2DCS无线网络系统原理 (13)

4.3DCS无线系统冗余结构 (15)

第5章列车无线系统的应用 (20)

5.1列车自动控制系统（ATC） (20)

5.1.1列车自动驾驶系统（ATO） (20)

5.1.2列车自动防护系统（ATP） (20)

5.1.3列车自动监督系统（ATS） (21)

结论 (22)

致谢 (23)

参考文献 (24)

摘要

随着科学技术的发展和社会文明的进步，城市轨道交通已经逐渐在各个城市中兴起，并逐渐普及。从刚开始的采用国外的信号系统设备系统CTC（西门子），到如今的采用国产化设备信号系统CBTC（卡斯柯），代表着我国的城市轨道交通技术迎来了飞速发展、CBTC系统是列车基于无线通信下的列车自动控制系统，该系统不同与之前的轨道电路列车控制系统，CBTC系统的无线通信利用车地之间的通信，来确定列车的位置，并提供给列车推荐速度、进路信息、发车时间等。其安全、高效、便捷的优点已经远远超过轨道电路。CBTC系统对改善行车安全，提高运营效率、减少故障发生等发面有了重大的提升。

关键词：无线通信自动控制行车安全

第1章绪论

1.1选题的背景和意义

伴随着科学技术的发展，列车运行自动化程度不断提高，列车自动控制已经成为未来轨道交通进步的趋势，其中列车自动控制又离不开列车无线通信系统，列车与轨旁设备的通信、列车与ATS的通信、轨旁与ATS的通信等，通过各个设备间不间断的保持通信来保证列车的安全运行。本文对城市轨道交通无线通信系统展开学习讨论，对无线通信系统设备的组成和无线系统在城市轨道交通中的应用展开介绍。

1.2本文的主要内容

CBTC系统（基于无线的列车自动控制系统）包含ATS系统、MSS系统、连锁系统、ATP/ATO系统、计轴系统、电源系统、DCS系统。本文主要针对DCS系统对无线系统进行介绍。

图1-1 CBTC系统

第2章 DCS数据传输系统

DCS数据通信系统包含大量的CBTC数据，CBTC数据在DCS系统内进行数据交互、信息计算，并有如下特点：

1．采用专用的接口设备COTS和符合国家规定的标准协议；

2．DCS系统对于CBTC内的各个子系统数据透明可用；

3．DCS为系统内的数据交互提供以太网接口；

4．DCS内有多个无线传输方案；

5．DCS系统内有有线以太网传输，便于后期的拓展和维护；

6．网络设备采用工业级别，具有抗震、防冲击、防电磁干扰等优点，可用于不同环境；

7．CBTC数据传输的稳定高效可靠；

8.列车与地面间的通信符合国家标准协议。

2.1数据传输系统的组成

按照通信方式，DCS子系统由以下三部分组成：

1．有线网络部分，即骨干网，包括：交换机、中继器（信号放大作用，部分列车过长时使用）、光电模块转换器。

2．无线网络部分，包括：

轨旁无线网络：定向天线，轨旁AP天线，功率放大器等

车载无线网络：由车载无线调制解调器及天线组成。

3．网管系统部分，即：IP网络管理系统。

2.1.1有线网络

DCS有线网络由车载交换机和光电模块转换器组成。

2.1.2无线网络

DCS无线网络主要的作用是用于车载和轨旁CBTC系统之间的数据交换，他们的设备组成主要是轨旁AP、轨旁天线、车载的无线天线，和车载的无线调制解调器构成。

2.1.3网管系统

在控制中心、维修中心设有DCS网络管理综合工作室，用来管理整条线路的以太网设备的网络。以太网设备包括：车载猫、交换机、AP。网管设备管理容量很大，足以支撑信号系统的容量，并未网络系统的升级留有余量。

第3章数据传输系统的功能

DCS子系统为的信息传输在安全相关和非安全相关都建立了独立、透明、稳定的数据传输通道，DCS系统有线部分和无线部分分别采用不同的符合国家规定的标准协议，用来保证各个信号系统之间数据高效、稳定的信息交互，其传输的容量足够满足信号系统各个设备之间的传输要求，并为后期功能拓展留有余量。

3.1 DCS有线网络功能

有线网络子系统：信号系统的信息交互平台，将车厂、车站、OCC（控制中心）、停车场连接起来。DCS有线网络的功能介绍：

1骨干网交换机配置在设备集中站，整条线路的骨干网交换机构成两个独立的环网结构。优点是高冗余、高宽带、高可靠性；

2信号设备、列车监控和MSS网络与骨干网交换机连接的连接，划分VLAN进行网络隔离；

3在设备集中站地区配置数量不等的光电交换机（2台或者4台按实际情况来定）；

4用于接入远端无线接入点；

5在设备非设备集中站，通过光电转换模块，将设备与以太网交换机进行连接。

环网结构是采用的工业以太网设备，并在集中站配置两台可靠的骨干网交换机，假如一台骨干网交换机发生故障，另一台骨干网交换机便会冗余，用来避免骨干网交换机故障时设备集中站发生大面积设备瘫痪问题，提高了设备运行的稳定性，保障了行车安全。

同时，在设备集中站配置数量不等的光交换机（2台或者4台），通过接口与轨旁设备相连接；

6 非设备集中站的ATS各个设备可以通过独立的光电线缆由光电转换模块接入到设备集中站的ATS网络中；

3.2 DCS无线网络功能

DCS无线系统主要功能：为列车CC和轨旁系统提供双向信息交互和命令传输平台。

主要特征如下：

1．通过轨旁AP点以及车载DCS的冗余结构，为列车无线覆盖提供保证；

2．对列车移动的各个信息提供可查看的管理。