[發明專利]一種基于列車速度的CBTC系統切換算法

有效

• 申請號: 201711251627.4
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107949023B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 張雁鵬;梁春燕;黨建武;林俊亭;張鑫;閔永智;張振海;王海涌
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: H04W36/00
• 分類號: H04W36/00;H04W36/08;H04W36/18;H04W36/32
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種CBTC系統切換算法，掃描列車周圍AP的接收信號強度，發現新AP；根據新AP的接收信號強度，判別是否滿足切換觸發條件；測量列車運行速度，根據速度值選擇合適的切換門限值；執行切換，計數器加1。本發明的有益效果是能夠進一步降低乒乓切換率，提高切換成功率和網絡吞吐量。

技術領域

本發明屬于無線通信與交通運輸交叉領域，涉及一種基于列車速度的CBTC系統切換算法。

背景技術

近年來，我國城市軌道交通發展迅猛，有效地緩解了城市交通壓力。CBTC(Communications Based Train Control，基于通信的列車控制)系統能夠在確保列車運行安全的前提下，進一步縮短行車間隔，提高運營效率，已成為城市軌道交通系統不可或缺的部分。目前，城市軌道交通系統大多數采用基于WLAN(Wireless Local Area Networks，無線局域網)技術的CBTC系統實現車地信息的安全可靠傳輸，包括IEEE 802.11b/g/n/ac系列協議。其中，IEEE 802.11ac協議是目前最新推出的無線局域網標準，2016年南寧地鐵1號線的PIS(Passenger Information System，乘客信息系統)首次采用該技術實現車地通信，為城市軌道交通CBTC系統車地通信技術的發展提供了新的思路和工程應用經驗。

IEEE Std 1474.1將CBTC定義為：“利用高精度的列車定位(不依賴于軌道電路)，雙向連續、大容量的車－地數據通信，車載、地面的安全功能處理器實現的一種連續自動列車控制系統。在實際運營中，列車與地面設備之間進行雙向、大容量、連續的數據通信，因而CBTC系統對車地通信有著嚴格的要求。然而，當前WLAN標準的應用場景主要是室內環境，很少考慮高速移動場景，尤其當列車高速運行時，系統頻繁切換，很可能發生車地通信延時和數據包丟失的現象，嚴重時將導致列車緊急制動，影響列車安全運行。引起CBTC系統車地通信延時和數據包丟失的主要因素是越區切換，因此研究在WLAN環境下的列車越區切換相關問題是非常必要的。

本發明考慮了城市軌道交通運營環境，采用IEEE 802.11ac標準的WLAN實現CBTC系統車地通信，從動態調整切換遲滯值的角度出發，分析列車速度對越區切換的影響；如果切換遲滯值設置太高，切換難度增加，影響切換質量，有可能導致CBTC系統車地通信中斷；如果太低，就會發生乒乓切換，浪費無線網絡資源，可見，合理調整切換遲滯值能夠改善列車越區切換性能。在分析無線傳播模型的基礎上，建立了列車速度與切換遲滯值之間的數學模型，提出一種根據列車運行速度動態調整切換遲滯值的CBTC系統切換算法，能夠進一步降低列車乒乓切換概率，確保較高的列車切換成功率和網絡吞吐量，為CBTC系統車地通信承載更多業務提供一定的理論依據。

IEEE Std1474.1明確提出CBTC系統應具備ATP(Automatic Train Protection，列車自動防護)、ATO(Automatic Train Operation，列車自動駕駛)和ATS(Automatic TrainSupervision，列車自動監控)三個子系統的功能。在城市軌道交通實際應用中，CBTC系統功能分別由軌旁設備、車載設備、ATS設備、數據通信設備等協同實現；其中，ZC(ZoneController，區域控制器)和CC(Carborne Controller,車載控制器)協作完成ATP和ATO的具體功能，控制中心ATS設備和車站ATS設備共同完成ATS的具體功能，DCS(DataCommunication Subsystem，數據通信子系統)為各設備之間提供安全實時的數據傳輸服務。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于列車速度的CBTC系統切換算法，解決了因而列車在運行過程中需要進行多次切換，容易造成CBTC系統車地通信延時和數據包丟失的問題。

本發明所采用的技術方案是按照以下步驟進行：

Step1：掃描列車周圍AP的接收信號強度，發現新AP；