[发明专利]一种基于列车速度的CBTC系统切换算法

说明书

本发明公开了一种CBTC系统切换算法，扫描列车周围AP的接收信号强度，发现新AP；根据新AP的接收信号强度，判别是否满足切换触发条件；测量列车运行速度，根据速度值选择合适的切换门限值；执行切换，计数器加1。本发明的有益效果是能够进一步降低乒乓切换率，提高切换成功率和网络吞吐量。

技术领域

本发明属于无线通信与交通运输交叉领域，涉及一种基于列车速度的CBTC系统切换算法。

背景技术

近年来，我国城市轨道交通发展迅猛，有效地缓解了城市交通压力。CBTC(Communications Based Train Control，基于通信的列车控制)系统能够在确保列车运行安全的前提下，进一步缩短行车间隔，提高运营效率，已成为城市轨道交通系统不可或缺的部分。目前，城市轨道交通系统大多数采用基于WLAN(Wireless Local Area Networks，无线局域网)技术的CBTC系统实现车地信息的安全可靠传输，包括IEEE 802.11b/g/n/ac系列协议。其中，IEEE 802.11ac协议是目前最新推出的无线局域网标准，2016年南宁地铁1号线的PIS(Passenger Information System，乘客信息系统)首次采用该技术实现车地通信，为城市轨道交通CBTC系统车地通信技术的发展提供了新的思路和工程应用经验。

IEEE Std 1474.1将CBTC定义为：“利用高精度的列车定位(不依赖于轨道电路)，双向连续、大容量的车－地数据通信，车载、地面的安全功能处理器实现的一种连续自动列车控制系统。在实际运营中，列车与地面设备之间进行双向、大容量、连续的数据通信，因而CBTC系统对车地通信有着严格的要求。然而，当前WLAN标准的应用场景主要是室内环境，很少考虑高速移动场景，尤其当列车高速运行时，系统频繁切换，很可能发生车地通信延时和数据包丢失的现象，严重时将导致列车紧急制动，影响列车安全运行。引起CBTC系统车地通信延时和数据包丢失的主要因素是越区切换，因此研究在WLAN环境下的列车越区切换相关问题是非常必要的。

本发明考虑了城市轨道交通运营环境，采用IEEE 802.11ac标准的WLAN实现CBTC系统车地通信，从动态调整切换迟滞值的角度出发，分析列车速度对越区切换的影响；如果切换迟滞值设置太高，切换难度增加，影响切换质量，有可能导致CBTC系统车地通信中断；如果太低，就会发生乒乓切换，浪费无线网络资源，可见，合理调整切换迟滞值能够改善列车越区切换性能。在分析无线传播模型的基础上，建立了列车速度与切换迟滞值之间的数学模型，提出一种根据列车运行速度动态调整切换迟滞值的CBTC系统切换算法，能够进一步降低列车乒乓切换概率，确保较高的列车切换成功率和网络吞吐量，为CBTC系统车地通信承载更多业务提供一定的理论依据。

IEEE Std1474.1明确提出CBTC系统应具备ATP(Automatic Train Protection，列车自动防护)、ATO(Automatic Train Operation，列车自动驾驶)和ATS(Automatic TrainSupervision，列车自动监控)三个子系统的功能。在城市轨道交通实际应用中，CBTC系统功能分别由轨旁设备、车载设备、ATS设备、数据通信设备等协同实现；其中，ZC(ZoneController，区域控制器)和CC(Carborne Controller,车载控制器)协作完成ATP和ATO的具体功能，控制中心ATS设备和车站ATS设备共同完成ATS的具体功能，DCS(DataCommunication Subsystem，数据通信子系统)为各设备之间提供安全实时的数据传输服务。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于列车速度的CBTC系统切换算法，解决了因而列车在运行过程中需要进行多次切换，容易造成CBTC系统车地通信延时和数据包丢失的问题。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：

Step1：扫描列车周围AP的接收信号强度，发现新AP；