轨道交通基于通信的列车控制无线系统干扰性研究

论文摘要

信号系统是确保城市轨道交通列车运行安全及提高运营效率的关键。目前,随着无线技术的迅猛发展,轨道交通信号系统中应用无线CBTC技术已越来越普及,并成为未来的发展趋势。但是,由于列车控制信号的传输是基于自由空间无线信道为传输通道的,因此,如何在当前开放的无线环境下,甚至在今后越来越恶劣的无线电磁环境中,依然能够保证无线CBTC系统安全、有效和可靠地运行,是我们必须要面对和解决的难题。本文首先就轨道交通中采用2.4GHz/5.8GHz无线技术实现无线CBTC的背景和未来趋势,以及FHSS、DSSS和OFDM等无线技术系统和架构、各技术实现和特点进行了详细描述,介绍了典型CBTC无线网络的构架、天馈系统、设备特征及各技术参数。接着,通过采集的大量现场实测数据并结合轨道交通CBTC系统在地下隧道、站厅/站台、地面车辆段、轨道和地上高架等环境下的传输模型和干扰模型,对系统自身以及与其它传输系统间的抗干扰性能进行了分析。同时,对于目前上海轨道交通已经提出的CCTV等宽带业务承载,还提出了组网建议和特点分析。本文最后通过技术分析和总结,重点提出了一些解决CBTC无线干扰的思路和策略,阐明只有技术和管理相结合,前瞻性的制订相应技术标准,才能最大限度保证轨道交通列车控制系统的可靠性。本文是对当今城市轨道交通信号系统无线安全领域的一次探索,具有深刻现实的意义。与此同时,对实现互联互通和系统设备的国产化进程也有着积极重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 轨道交通无线应用的背景和趋势
• 1.2.1 国外的无线应用趋势
• 1.2.2 上海的无线应用趋势
• 1.3 轨道交通无线应用的技术及构架
• 1.3.1 IEEE802.11 标准传输模式
• 1.3.2 传输模式特点
• 第二章 CBTC 无线网络构架
• 2.1 典型CBTC 无线系统
• 2.1.1 典型有线网络和骨干网结构
• 2.1.2 轨旁无线单元和AP
• 2.1.3 在列车内车载无线单元和移动无线设备
• 2.1.4 典型网络安全系统（NSS）
• 2.1.5 网络性能
• 2.2 天馈系统
• 2.2.1 天馈系统类型
• 2.2.2 典型天馈产品
• 2.3 设备特征和设置
• 2.3.1 802.11 FHSS 设备特性和设置
• 2.3.2 典型双频无线调制解调器特征
• 2.4 各种参数选择
• 2.4.1 无线小区工作范围
• 2.4.2 系统设计余量
• 2.4.3 干扰与灵敏度电平
• 第三章 轨道交通无线系统干扰分析模型
• 3.1 干扰源的定义和特征
• 3.2 需考虑的干扰源
• 3.3 在特定环境中接收干扰电平的评估
• 3.4 扩频方法/调制/信道接入方法和ARQ 协议
• 3.5 占空比
• 3.6 干扰源对无线CBTC 应用的影响分析
• 3.7 链路预算
• 第四章 无线传播环境模型和干扰分析
• 4.1 传播环境模型分析说明
• 4.2 地下隧道内的传播模型和干扰分析
• 4.2.1 隧道中的传播模型
• 4.2.2 射线追踪模型在双轨隧道中的应用
• 4.2.3 隧道中干扰分析模型
• 4.3 车站和站台区域的传播和干扰分析模型
• 4.3.1 车站和站台区域的传播模型
• 4.3.2 车站和站台区域的干扰模型
• 4.4 车辆段中的传播和干扰分析模型
• 4.4.1 车辆段传播模型
• 4.4.2 车辆段内干扰分析模型
• 4.5 开阔区域的传播和干扰分析模型
• 4.5.1 开阔区域的传播模型
• 4.5.2 开阔区域中的干扰分析模型
• 第五章 CBTC 与其它传输的干扰分析
• 5.1 CBTC 和非安全性应用的干扰分析
• 5.1.1 安全性应用和非安全性应用
• 5.1.2 各业务的特点
• 5.1.3 解决方案
• 5.2 其它系统和CBTC 系统的干扰分析
• 5.2.1 两个或者多个系统的干扰类型
• 5.2.2 发信机的杂散
• 5.2.3 发信机的互调
• 5.2.4 接收机的互调
• 5.2.5 接收机的阻塞
• 5.2.6 WLAN 与其他系统共站点时干扰的理论分析
• 第六章 技术总结和思路
• 6.1 技术分析总结
• 6.2 解决CBTC 无线干扰的一些思路
• 6.2.1 概述
• 6.2.2 问题分析
• 6.2.3 管理思路与原则
• 6.2.4 工程中融合性分析
• 6.2.5 频谱管理的分析
• 6.2.6 标准与规范性文件制订
• 6.2.7 政策的溢出效应
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文