城市轨道交通CBTC系统数据通信子系统的研究与设计

摘要

随着我国现代化的建设和城市的不断发展，城市交通问题日益严重，目前国内许多大城市建设或者筹划建设地铁，用来缓解日益紧张的交通问题。近些年来，在城市轨道交通信号系统的选取上，越来越多的线路采用基于通信的列车控制系统，即CBTC系统。CBTC系统是利用连续、大容量的车地双向通信实现列车控制信息、列车状态信息传输的先进列车控制系统。数据通信子系统(DCS)是CBTC系统的核心，是实现CBTC系统地面设备和车载设备、不同站点设备之间信息双向交互的关键。在CBTC系统的设计开发和工程应用中，DCS子系统涉及范围广，系统复杂，所处环境多变，占有重要地位。当DCS出现问题时，可能会导致行车故障，影响正常运营，带来较大损失，甚至造成巨大的安全事故。因此合理、可靠、安全的DCS子系统设计具有重大意义。
　　论文针对CBTC数据通信子系统完成了以下工作:
　　作者通过查阅文献资料、研究信号系统供应商资料等多种方式进行整合，在论文中分析了CBTC系统及数据通信子系统的发展现状，分析了数据通信子系统在整个CBTC系统中的重要性和数据通信子系统研究的必要性。
　　论文从CBTC系统的功能和设备组成等方面入手，分别研究了ATS、ATP、ATO、CI的功能，研究了CBTC的联锁、ATS、ZC、VOBC等设备的组成，着重研究了DCS子系统中地面骨干网络和无线传输网络应该提供的功能和具备的性能，并根据上述功能需求给出相应的网络组成和设计规则，为后续DCS的具体设计做准备。
　　论文分析了DCS子系统地面骨干网可能存在的网络安全问题，研究了无线网络的几个特点可能带来的网络安全隐患，针对上述存在的安全问题，提出了现阶段解决网络安全问题的几个方案并进行分析，为后续DCS子系统安全方案的设计做准备。
　　论文以南京地铁机场线作为工程研究对象，根据本文的理论基础，做出了详细的数据通信子系统有线网络、无线网络和网络安全的设计方案，重点研究了有线网络骨干网的设计，无线网络AP点的设计、无线网络采用的协议标准和调制技术以及越区切换机制，安全加密方案。结合线路实际，参照相关标准做出了工程设计。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的及意义

1．2 国内外现状

1．2．1 CBTC系统国外发展现状

1．2．2 CBTG系统国内发展现状

1．2．3 DCS的发展现状

1．3 研究内容与组织结构

1．4 小结

2 CBTC系统

2．1 CBTC系统概述

2．2 CBTC系统结构框架

2．3 CBTC子系统功能

2．3．1 ATS子系统功能

2．3．2 ATO子系统功能

2．3．3 ATP子系统功能

2．3．4 CI子系统功能

2．4．1 列车自动监控子系统构成

2．4．2 区域控制器构成

2．4．3 车载控制器构成

2．4．4 联锁子系统构成

2．5 DCS子系统

2．5．1 DCS子系统功能

2．5．2 DOS子系统子网功能及构成

2．6 小结

3 DCS子系统的安全通信

3．1．1 地面骨干网的安全问题

3．1．2 无线数据通信系统的安全问题

3．2 网络的安全防护措施

3．2．1 802．1x

3．2．3 IPSec(Internet Protocol Security，安全互联网协议)

3．3 小结

4 数据通信子系统的设计

4．1 工程概要与设计要求

4．1．1 工程概要

4．1．2 DCS子系统设计要求

4．2 DCS子系统设计概述

4．3 有线通信系统的设计

4．3．1 骨干网及其冗余设计

4．3．2 接入网

4．4 无线通信系统的设计

4．4．1 AP点的设置

4．4．2 无线通信采用的协议标准及调制技术

4．4．3 无线通信子系统的越区切换机制

4．5 数据通信系统的安全措施

4．5．1 终端层安全

4．5．2 无线接入层安全

4．5．3 网络层安全

4．6 南京地铁机场线数据通信子系统工程设计

4．7 小结

结论

致谢

参考文献

附录