一种基于通信的列车控制系统的AP快速切换方法研究

当前大多数基于无线通信的列车控制系统(CBTC)都是基于FAT无线接入点架构的.该系统架构中所有无线接入点(AP)都要承担与通信相关的全部任务,且各无线接入点间相互独立,因此其信道不能得到充分利用.本研究通过引入FIT无线接入点与无线交换技术相结合的思想优化CBTC通信系统架构,降低了无线接入点的通信负载,在此基础上提出了列车车载通信终端在无线接入点之间的快速切换方法和安全认证策略,可有效减少无线接入点切换时延,缩短列车经过的盲区距离,从而提高行车安全.仿真实验结果表明,所提出的方法是可行且有效的.     

基于RoF的高速铁路通信系统中动态信道预留算法的研究

在阐述RoF技术和RoF系统基本原理的基础上,介绍RoF系统在高速铁路通信系统中覆盖方案的应用.RoF系统在高速铁路通信系统覆盖方案中虽能有效减少切换次数,但不能保证每次切换请求的成功接入.针对这一问题,文章提出并详细介绍了动态信道预留切换算法,分析了该算法的数学模型,结果表明,该算法可以使越区切换阻塞率控制在标准指标以下,从而保证通信服务质量.     

高速铁路场景中基于MAB模型的多信道选择算法

针对高速列车越区切换过程中, 切换带为多信道分布的问题, 提出一种基于多臂老虎机(multi-armed bandit, MAB)模型的信道选择算法. 首先, 以置信区间上界(UCB)算法为基础, 通过设置信道空闲差异因子, 使算法快速收敛于最优信道； 其次, 通过引入满意通信概率(SCP), 衡量移动列车的通信质量, 分析与切换过程中误码率之间的关系； 最后, 利用最优信道选择比率、成功传输率和累积接入损失作为评判标准, 分析算法的性能. 仿真结果表明, 该算法的累积接入损失比原始UCB算法减少了约18.5%； 对比随机选择算法与原始UCB算法, 成功传输率提高了约30.2%和3.3%； 最优选择比率提高了约88.3%和13.5%.     

基于以太网的列车通信网络冗余结构可靠性分析

列车通信网络是轨道车辆可靠安全运行的重要保障,具有可靠性高、实时性强、故障切换与恢复时间短等特点.提出基于PRP和HSR的列车通信网络结构,实现网络故障零恢复时间.在此基础上依据系统可修性和功能相关性及冗余性特点,采用DFTA对其进行可靠性建模;引入BDD和Markov矩阵分解静态子树和动态子树以优化传统故障树分析的计算量;针对具体算例对PRP、HSR、RSTP协议的可靠性指标进行量化求解与对比分析.研究结果表明:提出的PRP与HSR冗余结构和RSTP相比,平均故障间隔时间分别增长了5 764h与5 269h,有效提升了网络可靠性.     

紫外无线光通信系统研究

紫外光通信是一种极具潜力的近距离通信方式,分析了紫外光大气传输特性和系统信道模型,利用紫外光的散射特性来有实现抗干扰非视距近距离通信这一难题;以紫外LED和光电倍增管分别作为通信系统光源、光电探测器,采用脉冲编码调制和循环冗余编码方式,设计并研制了一套紫外无线光通信系统样机,实现了小角度的实时数据通信,通信速率为9.6 kbps,误码率1%以内,通信距离为5 m以内。     

列控-安全信息传输系统可靠性及安全性的形式化分析

基于通信的列控(CBTC)系统使用基于IEEE 802.11系列的无线局域网实现车-地双向信息传输,但是无线局域网无法满足安全苛求列控系统在信息传输可靠性和安全性方面的需求.为了解决该问题,可以采用双网冗余的结构提高无线局域网信息传输的可靠性,再在无线局域网之上增加安全通信协议来保证信息传输的安全性.本文提出在双网冗余无线局域网基础之上增加安全通信协议形成列控-安全信息传输系统(China-Radio),使用随机Petri网建立了双网冗余结构的无线局域网的可靠性模型,并与单网结构进行了定量对比和形式化分析,验证了双网冗余结构可靠性的提升;使用有色Petri网对China-Radio系统建模,并采用模型检验的方法证明China-Radio系统的功能安全性,能够满足列控系统的需求.     

ROF路-车系统中的切换预留算法性能分析

提出了将切换优先信道预测预留方案应用于ROF路车通信系统以解决信道分配的方案.根据M/M/c排队模型理论,采用数值分析方法,调整车辆运行速度及网络通信负载,得到不同条件下预测区在整个小区中所占比例的最优值,并分析了预测预留方案对越区切换掉话率的改善程度.数值结果表明:该方案不仅适用于车辆运行速度较低、通信负载较大的城市交通系统,而且对通信负载量较大的高速公路通信系统,其越区切换的掉话率也能得到较明显地改善.     

城市轨道交通信号系统网络传输安全加密机制讨论

本文对城市轨道交通信号系统的发展做以分析,针对在轨道交通信号系统中采用基于无线通信的列车控制系统(CBTC)的主要数据通信子系统(DCS)的数据传输安全性方面进行了重点阐述。采用有效的安全机制保障DCS网络安全性,采用先进的加密算法保证数据的安全性,以提高数据通信系统的可靠性、安全性,确保列车安全高效运营。     

数字集群系统越区切换与隧间漏缆连接

轨道交通无线调度主要应用数字集群系统的语音通信功能,通话质量是衡量系统好坏的重要指标,而是否可以进行平滑的越区切换又制约着系统通话质量。在轨道交通无线覆盖领域,采取何种隧间漏缆连接方式是保证越区切换的核心、是工程项目人员关注的重点。     

TETRA数字集群系统越区切换与隧间漏泄电缆的连接方式

轨道交通无线调度主要应用数字集群系统的语音通信功能,通话质量是衡量系统好坏的重要指标,而是否可以进行平滑的越区切换又制约着系统通话质量。在轨道交通无线覆盖领域,采取何种隧间漏缆连接方式是保证越区切换的核心、是工程项目人员关注的重点。     

基于功率-距离的LTE-R切换算法优化研究

传统的基于长期演进的铁路移动通信系统(long term evolution-railway,LTE-R)切换算法对切换参数的选择不能很好地适应列车的高速移动,由此导致的“切换滞后”现象容易造成更多的失败切换,影响列车运行控制和旅客无线通信体验。当列车高速穿越小区时,对越区切换的要求更加严格,简化信令流程以及实现快速切换是LTE-R急需解决的问题。以减少错误触发和实现快速切换为出发点,提出一种基于功率-距离的切换优化方案,充分考虑速度对切换参数的影响,并加入距离因素,只有当列车到达一定触发位置时才可以进行触发判断,如满足条件则直接进行切换。该算法在避免列车提前错误触发的同时舍弃触发时延(time to trigger, TTT)指标,在一个测量周期内即可实现快速切换。仿真结果表明,所提的方案能够更好地保证高速环境下列车的切换成功率。     

基于增强型BN的CTCS-1级ATP可靠性研究

结合CTCS-2级与CTCS-3级列控系统设计和运用经验,铁路总公司提出了CTCS-1级列控系统的研制需求,该系统车载ATP设备将取代LKJ与机车信号对既有线列车的控制.本文以CTCS-1级ATP为主要研究对象,对比分析模块级冗余与系统级冗余方案下CTCS-1级ATP系统可靠性.根据CTCS-1级列控系统总体技术方案,构建模块级冗余与系统级冗余ATP可靠性框图,建立对应增强型贝叶斯网络(BN)模型.借助增强型BN正向推理,求解两种设计方案下ATP可靠性定量指标,评估两种设计方案的优劣.利用增强型BN模型逆向推理,求解列车超速防护(ATP)设备故障下基本单元条件失效概率,查找两种冗余设计方案的潜在薄弱环节.评估结果表明:两种方案下CTCS-1级ATP RAM指标均满足需求规范要求,但采用模块级冗余设计的CTCS-1级ATP RAM指标更优;外围冷备模块条件失效率明显高于其他模块,为CTCS-1级ATP的薄弱环节.     

基于Delphi的DCS组态软件的研究与设计

组态软件是近年来工控软件领域中十分活跃的部分,它的出现并兴起为工控软件的设计注入了新的活力.阐述了组态技术在集散控制系统软件开发中的重要意义,并介绍了集散控制系统组态软件的主要功能.在Delphi开发环境下,利用组态技术设计了基于集散控制系统的工程师站软件.     

基于改进灰色-马尔可夫模型的LTE-R越区切换算法

高速列车在越区切换过程中,由于路径损耗和地形等因素的影响,参考信号接收功率(reference signal receiving power, RSRP)会发生上下波动,采用基于A3事件的传统越区切换判决方法,会导致发生乒乓切换和切换成功率下降。文中提出基于改进灰色-马尔可夫模型的切换算法,改进灰色-马尔可夫模型对参考信号接收功率进行处理和预测,结合预承载方法,利用处理结果作为切换判决依据执行切换过程。仿真结果表明,采用改进切换算法,使列车接收到的源小区和目标小区RSRP值的波动情况得到明显改善,乒乓切换概率更低,切换成功率得以有效提高。     

用DCS的算法模块组合实现广义预测控制算法的设计方法及仿真验证

本文提出一种在较复杂对象的情况下如何只采用DCS的算法模块就能组合实现广义预测控制算法的设计方法及其参数的整定方法。为了表明所提出的这种用DCS层组态控制软件模块实现模型预测控制算法的方法的有效性,以非最小相位过程和具有再循环和纯迟延的复杂过程两类复杂对象为例进行了仿真研究,仿真测试表明提出的控制算法可提供类似于广义预测控制的控制性能。     

基于改进遗传算法的自适应越区切换方案

针对列车通信在越区切换过程中切换触发率和切换成功率均较低的问题, 提出一种基于改进遗传算法的自适应联合判决切换算法. 首先, 以遗传算法为基础, 在高速特性下对切换判决过程中的相关参数进行优化, 针对列车的不同运行速度动态选择出满足快速切换需求的迟滞容限值； 其次, 引入满意通信概率（SCP), 当列车在小区之间移动时, SCP值达不到要求的将不能接入下一个小区, 以保障通信质量的优良. 仿真结果表明, 与传统切换方案相比, 该方案可实现提高切换触发率和切换成功率的目标, 具有较高的满意通信概率.     

基于改进遗传算法的自适应越区切换方案

针对列车通信在越区切换过程中切换触发率和切换成功率均较低的问题, 提出一种基于改进遗传算法的自适应联合判决切换算法. 首先, 以遗传算法为基础, 在高速特性下对切换判决过程中的相关参数进行优化, 针对列车的不同运行速度动态选择出满足快速切换需求的迟滞容限值； 其次, 引入满意通信概率（SCP), 当列车在小区之间移动时, SCP值达不到要求的将不能接入下一个小区, 以保障通信质量的优良. 仿真结果表明, 与传统切换方案相比, 该方案可实现提高切换触发率和切换成功率的目标, 具有较高的满意通信概率.     

XDPS400+DCS系统在煤制油热电中心母管制机组中的应用

随着我国生产力的不断发展以及科技水平的不断提高,DCS控制系统目前在我国的火电厂中得到越来越多的应用。神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司热电生产中心为典型的企业自备热电联产的母管制机组。主要从DCS的设计、系统配置、系统功能以及技术特点等方面介绍其在我中心母管制机组中的应用,来为众多的小型电力企业同行提供一些DCS系统应用的思路。     

利用DCS方式的立体库自动控制系统

研究采用ＤＣＳ方式的立体库自动控制系统的组成及工作方法，介绍了上位机与各子站的通信协议及通信格式，以及采用冗余技术弥补某些部件平均无故障工作时间不够的方法，提高了整个系统的可靠性     

基于报文组态技术的PROFIBUS-DP协议的设计

以智能电力自动化系统为背景,对基于报文组态技术的PROFIBUS-DP组态过程进行了研究,着重介绍了Profibus DP作为从站与其他系统（DCS系统、上级调度系统,等进行数据传输时的组态设计。