高速铁路的快速发展与日新月异的创新性技术的出现,使得列车控制系统也要不断的先向前涌进。欧洲下一代列控(Next Generation Train Control,NGTC)研究小组已经在列车控制系统的各个方面与未来的发展方向给出说明,不过具体的结构与框架还是一片空白,如使用什么样的通信技术,使用何种技术进行列车定位,如何减少轨旁设备等,给出的只是一些参考性建议,并未得到真正的使用与实施。车-车通信是下一代列车控制系统中提出的能使前后列车互相通信的新技术,此种通信方式可以减少与地面设备交互时的时延,也可降低施工成本。至今,车-车通信技术只在CBTC(Communication Based Train Control System)上有应用与研究,而在高速铁路上研究甚少,如何在CTCS上应用新一代的车-车通信技术,也是研究的热点与难点。本文以研究基于LTE-R的下一代列车控制系统为出发点,提出基于LTE-R的下一代列控系统架构图,探讨基于LTE-R的新型车-车通信原理图。由于随机网络演算在对网络流量分析方面具有很高的实用性,故本文同时采用两种随机网络演算算法作为理论工具对下一代列车控制系统的车-车通信模型与无线通信模型进行研究与分析。结合MGF(Moment Generating Function)与CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function)随机网络演算算法,对业务到达数据流、列车移动模型与采用自适应编码调制的服务速率分别建立适当模型,提出基于X2口切换的概率分析与自适应m值获取算法,分析出其到达曲线与服务曲线。分别对通过核心网与X2口传输数据进行模型分析与时延分析,通过MATLAB仿真得到时延边界与系统性能,从时延性质上验证基于LTE-R的新型车-车通信系统的可行性,并为下一代列车控制与车-车通信系统的研究提供参考。
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