高速列车追踪接近预警系统研究

摘要

2011年发生在我国温州的“7.23”特大高速列车铁追尾事故暴露出我国高速列车避撞预警技术所存在的问题和不足。既有的轨道信号系统在极端条件下并不能完全保证列车行驶的安全，而此时需要额外的辅助避撞预警系统作为补充。国际上针对高速列车避撞预警技术已经展开了许多研究，而我国目前尚无成熟的避撞预警系统应用。为了保证我国高速铁路交通稳定运行，研究适于我国高速铁路的列车避撞预警系统正成为一个亟待解决的问题。
　　本文研究了一种适合我国高速铁路发展现状的避撞预警系统—高速列车追踪接近预警系统，对系统的功能需求、工作原理和设计原则展开了全面而详细的研究。论文通过对AIS、TCAS、C2C、RCAS等既有系统的比较分析，研究了高速列车追踪接近预警系统的定位方法、通信模式、预警逻辑等关键技术。
　　高速列车追踪接近预警系统主要由车载设备和地面设备构成，论文在深入讨论了系统关键技术后，分别对系统车载设备、地面设备的软硬件实现方案作了较为深入的研究。
　　基于上述研究及设计工作，论文最后对高速列车追踪接近预警系统的进行了实验室仿真和样机测试。利用GNSS模拟器建立动态场景，论文测试分析了车载设备的GPS定位性能、差分GPS的性能，随后测试了系统车地无线通信的性能。在完成了对系统的定位方法和通信模式的仿真测试后，论文对系统列车追踪接近预警的功能进行了测试验证，并给出了实验结果。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 选题背景及意义

1．2 列车追踪接近预警系统

1．2．1 列车追踪接近预警系统

1．2．2 列车追踪接近预警系统的优势分析

1．3 国内外研究现状

1．3．1 交通领域避撞预警系统研究现状

1．3．2 列车追踪接近预警系统国内外研究现状

1．3．3 系统关键技术

1．4 论文的组织结构

2 高速列车追踪接近预警系统功能需求分析

2．1 铁路避撞系统与其他交通避撞系统的比较

2．2 系统功能需求定义

2．2．1 系统工作原理

2．2．2 系统基本功能需求

2．3 系统主要设计原则

2．4 系统工作场景

2．5 设备上电启动后工作流程

2．6 本章小结

3 系统关键技术分析

3．1 列车自主定位方法

3．1．1 系统自主定位方法的比较与选取

3．1．2 高速列车追踪接近预警系统系统自主定位方法

3．1．3 区间内列车连续定位

3．1．4 站内定位和轨道占用识别

3．1．5 差分卫星定位系统

3．2 系统通信模式

3．2．1 预警系统通信技术比较

3．2．2 RCAS通信模式分析

3．2．3 Ad-hoc与GSM-R比较分析

3．2．4 高速列车追踪接近预警系统通信模式

3．3 监督预警逻辑策略

3．3．1 交通领域避撞系统的预警策略

3．3．2 高速列车制动距离分析

3．3．3 高速列车追踪接近预警系统预警逻辑策略

3．4 本章小结

4 高速列车追踪接近预警系统设计与实现

4．1 高速列车追踪接近预警系统整体设计

4．1．1 系统整体结构设计

4．1．2 系统工作模式

4．2 高速列车追踪接近预警车载设备实现

4．2．1 车载设备硬件实现

4．2．2 车载设备软件实现

4．3 地面设备设计

4．4 失效模式场景分析与处理

4．5 本章小结

5 系统方案验证

5．1 实验室系统测试环境

5．2 系统室内测试及结果分析

5．2．1 系统自主定位性能测试

5．2．2 车地无线通信性能测试

5．2．3 高速列车追踪接近预警车载系统功能测试

5．3 测试结论

6 结论及展望

参考文献

图目录

表目录

作者简历

学位论文数据集