gsm-r网络失效性分析及其对ctcs-3的影响

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1、1.1.2列车运行控制系统在国内外的发展随着当代铁路的发展,铁路通信信号技术发生了重大变化,车站、区间和列车控制一体化,铁路通信信号技术的相互融合,行车调度指挥自动化等技术,冲破了功能单一、控制分散、通信信号相对独立的传统技术理念,推动了铁路通信信号技术向数字化、智能化、网络化和综合化(简称“四化’’)的方向发展。欧洲列车控制系统ETCS的应用,将进一步推动铁路通信信号的技术进步,加快实现“四化’’的进程[41。为实现高速列车在欧洲境内穿越国境时互通运营,结合欧洲各国铁路现状,兼顾既有设备及今后运行控制系统发展趋势,ERTMS/ETCS(欧洲

2、铁路运输管理系统/欧洲列车控制系统)技术规范最终确定了5个应用等级,分别为:等级0、等级STM、等级l、等级2、等级3。其中等级2和等级3都采用GSM.R网络作为其车地数据传输平台。ETCS在欧洲历经规范制定、产品研发和运行试验阶段,目前已经进入了大规模商用阶段pJ。中国铁路专家在深入研究GSM.R/ETCS的基础上得到了深刻的启示,为中国发展GSM.R/CTCS提供了可以借鉴的经验。参照欧盟发展ETCS的成功作法,从中国国情路情实际触发,中国列车控制系统CTCS共划分为5个等级,分别为CTCS一0级、CTCS.1级、CTCS.2级、CTCS

3、.3级、CTCS-4级。其中CTCS.3级和CTCS.4级分别基于ETCS.2和ETCS.3的基础,并在此基础上前向兼容CTCS.2。由于中国铁路列车运行密度高,列车种类繁多,交路复杂,同一种显示速度含义不同,而且客货混跑、高低速列车共线运行,这些特殊性决定了发展中国的CTCS比欧洲ETCS技术上更难,要求更高。经过多年专家和决策部门充分的论证和比较,已经选择GSM.R作为中国铁路综合移动通信的技术体制,因此基于此传输平台上的CTCS一3级列车运行控制系统就成为当前中国列车运行控制领域的重点研究及发展对象【6】。1.2本课题研究意义及目的无线

4、通信最初用于公众通信,因而对它通信的可靠性要求并不太高,而铁路运营的安全性至关重要,这就对运用于铁路的无线通信可靠性提出了极高的要求。无论是ETCS.2还是CTCS.3,都以GSM.R网络为承载平台,利用GSM.R网络进行数据传输。因此,GSM.R网络的服务质量直接影响至JJETCS.2/CTCS.3系统的可靠性、可用性等关键指标,一旦GSM.R网络出现失效,势必对为其承载应用业务的列车运行控制系统造成很大的影响。可见,对GSM.R网络进行失效性分析,明确GSM.R网络在运营过程中可能出现的故障现象,计算出各种故障出现的概率分布2及不同故障出

5、现时对我国CTCS.3的影响具有十分重要的意义。目前国内对于GSM.R的失效分析多数是对于各种业务流程进行的,如越区切换中的失效分析、小区重选的失效分析等,而对于GSM.R整体网络结构和传输系统的失效性分析并不是很多。参考文献【7】针对话音、数据等不同业务模型,分析了高速铁路GSM-R系统的可靠性和有效性。本文在对其借鉴参考的基础上,运用故障树模型和可靠性模型分析网络的失效模式和失效概率。在我国目前正在建设的武广客运专线上,即将采用CTCS.3级列控系统,CTCS.3既符合ETCS.2的同一原理,又前向兼容了CTCS.2,这就为CTCS3的深

6、入研究并超越ETCS.2奠定了基础。因此,面对即将广泛采用的GSM.R/CTCS.3系统,我们的研究应该不再拘泥于某个特定的系统及某条特定的线路,而应该总结出一套固有的GSMoR网络失效性分析方法,使其能够适用于不同的网络结构。本课题的研究目的就在于总结出各种结构GSM.R网络的故障模型以及各种故障的概率分布,为CTCS.3在GSM.R上的运用提供通信可靠性分析的依据,同时分析出GSM.R网络的失效可能对CTCS.3造成的影响,为CTCS.3应用时如何降低网络故障的影响提供自己的微薄之见。1.3本文的内容和结构安排本文是在对GSM.R网络分析

7、研究的前提下以及对网络失效性分析方法熟悉掌握的基础上,对GSM.R网络的失效性进行随机分析。论文中,重点分析了当前存在的几种典型GSM.R系统结构和传输结构。利用故障树分析方法,建立适合GSM—R网络的故障模型,并对设备节点故障进行分析得出相应的节点故障概率和整个网络的失效概率。在此基础上分析由于GSM.R网络的失效可能对CTCS.3造成的影响,最终得出为保证CTCS.3的可靠性应采取何种措施来降低网络故障的影响。论文的内容安排大体如下:第一章介绍了GSM.R在国内外的发展应用现状,ETCS在欧洲的应用,以及中国列车运行控制系统CTCS的发展

8、,同时指出了本课题的研究意义和目的。..第二章介绍了GSM.R的基本理论、网络构成、传输结构、典型的无线覆盖方式,以及在实际应用中青藏线、大秦线和正在建设的武广客运

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