城市轨道交通cbtc系统关键技术研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰州交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印

2、、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据博博博士士士学学学位位位论论论文文文城市轨道交通CBTCCBTC系统关键技术研究CBTC系统关键技术研究ResearchontheKeyTechnologiesofCommunicationBasedTrainControlSysteminUrbanRailTransit作者姓名：刘晓娟学科、专业：交通

3、信息工程与控制学号：0104008指导教师：党建武完成日期：2009年6月兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity万方数据兰州交通大学博士学位论文摘要列车运行控制系统作为城市轨道交通控制系统的神经中枢，担当着保证行车安全、提高运行效率、缩短行车间隔的重任，同时还起到促进管理现代化、提高综合运输能力和服务质量的作用。随着通信技术的发展，尤其是无线通信技术的广泛应用，列车运行控制模式由传统的基于轨道电路的列车运行控制(Track-circuitBasedTrainControl，TBTC)

4、演变成基于通信的列车运行控制(CommunicationBasedTrainControl，CBTC)。CBTC系统实现了列车与地面设备间的全双工大容量双向连续信息传输，能够对列车实施更为精确的运行控制，显著提高了行车效率，同时大大减少了轨旁设备，节省了成本和维护费用，提高了运能与安全性。近年来，CBTC系统成为许多地铁、轻轨项目中列车运行控制系统的解决方案。国外一些大城市开始对原有的地铁、轻轨系统进行CBTC改造，我国的城市轨道交通也已开始设计和采用CBTC系统。因此，根据城市轨道交通列车运行控制系统的发

5、展以及我国的运用情况，研发具有自主知识产权的城市轨道交通CBTC系统已成为迫切的需要，对提高城市轨道交通运输能力、降低运营成本具有重要的现实意义。本文以城市轨道交通列车运行控制系统为研究对象，着重研究CBTC系统及其关键技术，旨在为我国CBTC的自主研发提供理论依据。主要研究内容为：(1)对CBTC系统进行了全面的分析，包括CBTC系统的定义、组成、结构及优点，CBTC系统的IEEE标准，CBTC系统工作原理，CBTC系统的通信方式。指出移动闭塞技术、列车定位技术和车地双向通信技术为CBTC系统的关键技术，

6、说明了无线CBTC是未来城市轨道交通列车控制系统的发展方向。(2)以形式化建模语言Petri网及其仿真工具CPNTools为基础，对CBTC系统进行建模和仿真。建立了CBTC数据传输系统(DataCommunicationSystem，DCS)的地面通信子系统模型、DCS车载子系统模型及车载列车自动防护(AutomaticTrainProtection,ATP)子系统的模型。给出了城市轨道交通CBTC系统地面有线网络的最大传输延时、平均延时标准差与信息帧长度之间的关系、ATP速度控制曲线等仿真结果。(3)研

7、究了城市轨道交通中的移动闭塞技术及其建模和仿真。在比较固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞三种闭塞制式的基础上，着重对移动闭塞条件下列车追踪间隔控制问题进行了较深入的研究。建立了移动闭塞、准移动闭塞条件下的列车区间追踪模型和车站追踪间隔模型，给出了列车追踪间隔时间计算方法，并对最小列车折返间隔时间的确定进行了探讨。根据城市轨道交通中运行车辆的基本特性，应用MATLAB对列车追踪间隔时间进行了仿真，通过仿真进一步说明了移动闭塞的优越性。-I-万方数据城市轨道交通CBTC系统关键技术研究(4)研究了基于无线扩频技术的

8、列车定位方法。分析对比了目前使用的各种列车定位方法，指出了无线扩频定位方法的优越性。阐述了无线扩频技术的基本理论和扩频定位原理，给出了无线扩频定位系统的构成，并对无线扩频定位接收机进行了较为详细的设计。(5)研究了无线局域网（WLAN）在CBTC系统中的可用性及安全性。根据无线局域网的组成、特点、传输方式及相关标准，提出了CBTC对无线局域网的安全需求，建立了CBTC无线传输系统的模型，分析了无线局域网在CBTC