基于通信列车控制系统越区切换算法研究

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1、舞黼譬莹蚤Ilia／誊萎基于通信的列车控制系统越区切换算法研究*张雁鹏党建武(兰州交通大学自动化与电气工程学院，73(1070，兰州∥第一作者，博士研究生)摘要无线局域网是城市轨道交通CBTC(基于通信的列(AccessPoint，简为AP)的信号覆盖范围有限，必车控制)系统车地通信的主要方式之一。在考虑轨旁接入点须通过越区切换来保证列车行驶过程中控制信息的冗余的基础上，提出一种频率组合切换算法，将检测到的频可靠连续传输。快速运行的列车在不同无线AP之率数目作为列车越区切换的判断依据，利用邻居图使切换时间频

2、繁切换时不可避免地会使列车的车地通信产生延满足列车服务质量的要求。与传统切换算法相比，该算法切换时延和数据丢包的现象。这将影响城市轨道交实现简单、切换时延小，能够确保车地通信网络可靠快速通列车运行安全和行车效率，降低CBTC系统的可切换。用性。实验室和现场的测试结果也表明，切换时延关键词城市轨道交通；基于通信的列车控制；车地通信；是影响基于WLAN的CBTC系统车地通信至关重越区切换；无线局域网中图分类号U231．7要的因素。因此，研究CBTC系统越区切换算法以减少切换时延具有重要的现实意义。HandofA

3、lgorithmBasedonCBTCSystemsinUrbanMass目前，对于WLAN越区切换的研究主要集中Transit在越区切换算法的改进上，算法均较为复杂，而且很ZhangYanpeng，DangJianwu少关注切换频率和AP冗余。本文在研究基于AbstractWirelessLANisoneofthemaintrain-to-waysideWLAN的城市轨道交通CBTC系统车地通信越区communicationwaysofCBTCsysteminurbanmasstransit．切换算法时，

4、首先分析了传统切换算法中存在的一Consideringthetracksideaccesspointredundance，the些问题，进而根据CBTC系统的实际需求，提出频handoffalgorithmwithfrequencycombinationisproposed，率组合切换算法，利用邻居图使切换时延满足列车inwhichtheconditionofhandoffjudgmentisthedetected服务质量(QualityofService，简为QoS)要求，并对frequencynumbe

5、r．Theneighborgraphisusedtomeetthe其性能进行仿真研究。结果表明，该算法的切换时requirementsoftrainserviceincaseofhandoffdelay．延小于传统的切换算法，实现简单，系统可靠性强。Comparedwiththetraditionalalgorithm，thisnewoneissimplewithlowlatency，itcanensureafastandreliable1传统切换算法存在的问题swithingintrain-to—ways

6、idecommunicationnetworks．Keywordsurbanmasstransit；communicationsbasedtrainWLAN切换的逻辑过程包括扫描阶段、认证阶contro1(CBTC)；train．to—waysidecommunication：hand—段和重关联阶段。在每个阶段都会产生时延。相关off；wirelessLAN的研究l2-3已证实，扫描阶段时延最大，约占总切换First-author’saddressSchoolofAutomationandElectric

7、al时延的90％左右，因而国内外大多数学者均将主要Engineering，LanzhouJiaotongUniversity，730070，的研究精力放在扫描阶段。他们在对扫描阶段进行Lanzhou，China研究时，选择的切换触发点尽可能靠近小区边缘，只要小区之间的重叠区域能够满足切换成功的条件即城市轨道交通基于通信的列车控制(CrC)系统可。即使在对安全性要求严格的应用场景中，也只常采用无线局域网(wLAN)技术实现连续、大容量考虑完全冗余布局AP来提高系统的可靠性(如图1的车地双向列车控制信息传输。由

8、于发射功率的所示)，并没有将冗余轨旁AP考虑到切换算法中，限制和地形地貌的影响，无线局域网中单个接人点其启动切换的条件依然仅依据接收信号强度*甘肃省青年科技基金计划(1308tLIYA057)·52·纂期曩专誊≮叠惠(ReceivedSignalStrength，简为RSS)。通过调整其各天线阵元，保证期望用户能最大可能地接收信号，而非期望用户收到的干扰最小；邻居图最佳切换点能保证列车提前获知目标AP。^。＼＼＼