高速列车无线通信系统设计与优化
高速列车车轴温度无线监测系统设计
盛用程序接 口
网络层
卜一
一
ｌ 系统总体 结构 设 计
１ ． １ Ｚ ｉ ｇ Ｂｅ ｅ技 术原理 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 是一种崭新 的， 专注于低功耗、 低成本 、 低 复杂度、 低速率的近程无线网络通信技术 ，也是 目前嵌入式应用 的一 个 大 热 点 。Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技 术 具 有 统 一 的 技 术 标 准 ，是 一 ‘ 种 适 用 于 短距离无线通信的技术 。 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ应用层 由用户根据 自己的需 要 进行开发应用 ， Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ网 络 层 由 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 联盟制定 ， Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ
给 人 民 生命 财产 安 全 造 成 危 害 。所 以开 发 设 计 性 能 优 良 ，安 全可靠 的列车车轴温度监测系统对保证铁路运输 行车安全具 有重大的意义 。 本文 以高速列车车轴为研究对象， 把无线传感网络 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ
（ ２ ） 建立 网络数据库， 记录车轴温度等历史数据变化情况， 生成历史数据 曲线， 判 断报警状态和收集告警数据 ； （ ３ ） 测温 点数可根据不 同实 际情况增加或减少 ， 任 意组合
Ｏ 引 言
车轴是列车的关键部件 ，它的工作状态对列车的安全稳 定 运 行 有 着 积 极 重 要 的 意 义 。列 车 在 高 速 运 行 过 程 中 ，会 导 致 列车车轴 的发热，当车轴温度异常升高时会对车轴造成极 大 的损 害 ， 是 高 速 列 车 安 全 行 车 的 一 大 隐 患 。 严 重 时 有 可 能
摘要 ： 列车在 高速运行过程 中， 会 导致列车车轴 的发 热， 当车轴温度异常升 高时会对 车轴造成极大的损 害 ， 是高速列车安 全 行 车 的一 大 隐 患 。文章 把 无 线传 感 网络 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技 术 和 温度 测 量技 术相 结合 ， 开 发 设 计 了一 种 新 型 高速 列 车 车轴 温度
基于lte高铁无线通信方案
基于lte⾼铁⽆线通信⽅案基于LTE技术的⾼铁⽆线通信⽅案1 引⾔我国铁路经过⼏次⼤幅度的提速后，列车运⾏速度越来越快。
⽬前正在运⾏的⾼速铁路，包括武⼴⾼铁、郑西⾼铁以及即将开通的京沪⾼铁，列车速度已经达到并超过了350km/h，这标志着我国⾼速铁路已经达到了世界先进⽔平。
列车速度的提升和新型车厢的出现带来了⾼效和舒适，同时对⾼速环境下通信服务的种类和质量的要求也越来越⾼，这⽆疑对铁路⽆线通信提出了更为苛刻的要求。
⾼速铁路的⽆线通信环境包罗万象，除了城市和平原，还有⾼⼭、丘陵、⼽壁、沙漠、桥梁和隧道。
可以说涵盖了⼏乎所有的⽆线通信场景。
所以，如何在⾼速移动环境下保持好的⽹络覆盖和通信质量，是对LTE技术的挑战。
2 关键技术对于移动通信系统⽽⾔，当移动终端速度达到350km/h以后，则需要考虑以下关键技术。
第⼀：⾼速列车使⽤的传播模型；第⼆：列车的⾼速使得多普勒频移效应明显；第三：列车的⾼速使得终端频繁的切换；第四：⾼速列车强度的加⼤使得电波的穿透损耗也进⼀步增加；第五：⾼铁覆盖⽹络和公⽹之间的相互影响关系。
(1) 传播模型在⽆线⽹络规划中，通常使⽤经验的传播模型预测路径损耗中值，⽬的是得到规划区域的⽆线传播特性。
⾼铁使⽤的传播模型，在整个⽹络规划中具有⾮常重要的作⽤。
传播模型在具体应⽤时，必须对模型中各系数进⾏必要的修正，它的准确度直接影响⽆线⽹络规划的规模、覆盖预测的准确度，以及基站的布局情况。
(2) 多普勒频移效应⾼速覆盖场景对LTE系统性能影响最⼤的效应是多普勒效应。
当电磁波发射源与接收器发⽣相对运动的时候，会导致所接收到的传播频率发⽣改变。
当运动速度达到⼀定阀值时，将会引起传输频率的明显改变，这称之为多普勒频移。
多普勒频移将使接收机和发射机之间产⽣频率偏差，⽽且多普勒频移会影响上⾏接⼊成功率、切换成功率，还会对系统的容量和覆盖产⽣影响。
(3) ⼩区切换对于⾼速移动的终端⽽⾔，⾼速移动会造成终端在⼩区之间的快速切换。
高速铁路无线通信介绍精品PPT课件
证、研究，决定借鉴欧洲先进国
家铁路通信在GSM-R系统上成20功15经年1月29日，中国铁路
验，决定在国内选择GSM-R作总为公铁司召开工作会议，会
随着欧洲铁路的迅速发展， 路专用移动通信系统，替代上原通有报，2014年，我国铁
国足化欧际 欧 进 委铁洲程会路2的推1联需荐世盟要了纪，铁(铁从家。U于路I路开1C9综)1路始9为99合9网了年满3调年一开GS度向体始M-，R的式、功网欧模发大的络洲拟展秦基的一通，线础运些信首和上行国系批胶逐统试济步，点线在支线，全持路并国铁为在各路青实条路高破营跨藏验铁新纪1业越线成路1线录.里2投 ， 程万产铁超公规路过里模营。1.创业高6万历里速公史程铁里最突路，
弱场补强-直放站
光纤直放站的近端机以电缆直接耦合的方式从基站直接耦合到 RF信号，并变换为光信号经过光纤传输到远端机，远端机再将光信 号变换为原始的RF信号，通过天线或漏泄电缆将RF信号发送直放站 到所要覆盖的地区。
信号覆盖的前方阵营-基站
普通单网 （无冗余） 交织单网
频道号 基站接收频 基站发射频 频道号 基站接收频 基站发射频
率(Mhz) 率(Mhz)
率(Mhz) 率(Mhz)
999 1000 1001 1002 1003 1004 1005 1006 1007 1008 1009
885.000 885.200 885.400 885.600 885.800 886.000 886.200 886.400 886.600 886.800 887.000
➢ 对核心网MSC、SGSN、GGSN等网元进行状态监测 ➢ 对无线子系统BSC、BTS、直放站等网元进行状态监测，提
供网络状态数据
➢ 提供GSM-R网络Abis、A、Gb、PRI等接口监测 ➢ 提供用户话单查询、分析
高速铁路无线通信介绍
2、频点固定分配、信道固定使用，频率 2、货运专线机车同步控制传输
利用率低，容量有限
3、车地信息化数据传输的需要
3、话音、数据业务争抢信道，传输可靠
性低，数据传输能力差
4、有线、无线调度两网融合的需求
…
…
第4层 铁 路 应 用
第3层 第2层 第1层
区间移动信息接入及公务移动通信
CTCS3/CTCS4
供网络状态数据
➢ 提供GSM-R网络Abis、A、Gb、PRI等接口监测 ➢ 提供用户话单查询、分析
信号覆盖的前方阵营-基站
信号覆盖的前方阵营-基站
➢基站的全称是基站收发信机，基站的作 用是在一定的无线电覆盖区中，通过移 动通信交换中心，与移动电话终端之间 进行信息传递的无线电收发信电台。
信号覆盖的前方阵营-基站
高速列车的耳朵-CIR
❖送受话器
通用式
紧凑式
高速列车的耳朵-CIR
❖打印机,合路器,天线实物图。
打印机 合路器
GSM-R天线 GPS天线
高速列车的耳朵-CIR
❖主要功能：点对点语音通话
调度
↓司机机
车长
前方 车站
本站
后方 车站
高速列车的耳朵-CIR
❖主要功能： 组呼
司机
前方 车站
调度
本站
后方 车站 车长
功能单一、系统分散 、相互间无法互通、 维护成本高。例如， 客运、货运、公安系 统均为自行投资建设 ，无法互通。
开放系统，不具 保密性。无需身 份识别即可加入 通信，可被窃听 。
频点固定分配、信道固定 使用，频率利用率低，容 量有限。450M频段，58 对频点固定分配给无线列 调、公安，无法共享，造 成资源浪费。
高速铁路通信系统
1.3 高速铁路通信系统的发展
2.不断开拓铁路运输新业务
不断开拓铁 路运输新业
务
根据铁路运输的需要，未来应大力发展通信综合业务，积极建设安全可靠、迅速快捷、机动灵活 的应急通信网，在铁路局设置应急指挥中心，在电务段配置现场应急通信接入设备；统筹规划、 建成具有全路监控系统平台的图像及防灾预警监控中心，形成全路统的图像监控系统；围绕铁路 营销和客货服务的需要，建成大型客运站数字化信息网络平台，为实现广播、引导、查询、检票 、行包等系统的自动化奠定网络基础。
1.3 高速铁路通信系统的发展
1.建设宽带可保护的大容量数字传送网
具有宽带自愈功能的铁路数字传送网是大容量数字通信网络的基础。这里，宽带是指在同一传 输介质上利用不同的频道进行多重（并行）传输，并且速率在1.54 Mbit/s以上的网络。自愈是指 当网络中的任何一处发生故障时，无须人工干预，网络都可以在极短的时间内自动恢复运行。由于 多业务传送平台（multi service transport platform，MSTP）在提供业务种类、服务质量等方 面具有优势，同时，既有铁路已大量采用同步数字体系（synchronous digital hierarchy，SDH） 技术，与MSTP技术可以实现无缝连接，因此未来铁路的主流传送网将采用MSTP技术，重点发展 接入网，实现信息源点的数字化接入。接入网包括光纤接入网和宽带移动通信接入系统，新建铁路 时配套建设数字化传送和接入网络。
高速铁路通信系统
传统的铁路专用通信业务包括干、局线通信，区段通信，站场通信，无线专用通信， 应急通信和列车通信等，铁路数字调度通信是铁路专用通信的重要组成部分，是直 接指挥列车运行的通信设施，按铁路运输指挥系统分干线、局线、区段三级调度通 信体系。
无线通信系统在高速铁路中的应用
无线通信系统在高速铁路中的应用摘要：在当前随着高速公路不断向着指挥信息化的方向发展，铁路信号系统也会在无线通信技术领域提出相当高的要求。
无线通信系统不仅仅能够减少高速铁路信号系统成本，还能够确保高速铁路的安全。
本文主要分析运用无线通信技术在告诉铁路信号系统中的特点以及存在的问题进行分析，同时重点分析无线通信技术在告诉铁路系统信号中的应用和特点。
关键词：无线通信；高速铁路；信号系统；轨道旅客在称作高铁的时候，无线通信系统会进行数据交换的过程中很难达到让乘客满意的效果。
为了对这个问题进行解决，告诉铁路无线通讯系统由此产生。
在网络层和链路层上实现对IP分割的效果，将时间点进行错开，这样就可以在很大的程度上组织通信中断的毛病发生。
因此在无线网络连接之后，移动网络格局自身就发生了很大的变化，这样就可以达到顾客对网络快带的需求。
一、概述在对列车信号控制方面，轨道的信号所处的环境相对平时是比较差的，因此，在传输速率比会降低很多，还可以支持高速铁路的迅速发展。
信号系统主要是指能够保证高铁列车在安全的情况下可以加速运行速率。
信号系统主要是指控制列车指挥和运行的设备，苏日安他的投资总额在整个告诉铁路工程占的比例比较小，那么在一些方面却有着十分重要的作用。
加强通行力度，保证告诉萜类的安全性对于提高告诉铁者的工作环境都是有着积极意义。
在上世纪80年代，国外就着手于对无线通信技术的告诉铁路信号系统进行研究和分析，并且实现了很多功能性的突破。
在成本控制、降低能源消耗、建设高铁列车的时间间隔、提高高铁的管理职能是有着积极意义。
在高铁列车的加速以后，要想保证高铁安全一定要增加高铁信号灯，同时还要加大的资金的投入力度。
高速铁路的交通中要运用一些先进的信号系统，信号系统自身是一种积极的方法，还有在全球一些发达国家的交通运行方面也是可以表明。
在高铁中都是有着比较好的信号心疼，这样才可以实现另外的技术设备能力。
二、无线通信技术的高速铁路信号系统中的特征及问题当前先进的无线通信技术为：红外、蓝牙、2.4GHz以及433MHz频段，在速度比较高的高铁列车上，当距离比较小时，就能够利用以上这些无线通信技术；然而假如距离比较远的时候，那么同时也要无线通信的距离比较远，这样就能够实现少用或者不用中继。
基于WiFi无线通信系统在高速铁路中的应用
基于WiFi无线通信系统在高速铁路中的应用作者：蓝博来源：《科技视界》 2015年第19期基于WiFi无线通信系统在高速铁路中的应用蓝博（桂林电子科技大学，广西桂林 541004）【摘要】针对高速铁路无线通信系统数据交换速度缓慢的问题，给出一种可用于实际的无线WiFi通信系统。
该系统以智能天线和无线收发设备为基础，通过分割移动IP在链路层（L2HO）及网络层（L3HO）切换的时间点，从而避免传统无线通信在切换时间点重合时所出现的通信中断问题。
由于采用WiFi网络连接，故能提供相对于传统移动网络更为流畅的用户体验效果，可较好的满足用户日益增长的网络带宽需求。
【关键词】高速铁路；WiFi；无线通信Application of Wireless Communication System Based on WiFi in The High Speed RailwayLAN Bo(Guilin University of Electronic Technology, Guilin Guangxi 541004, China)【Abstract】The traditional high-speed railway communication systems met a lowly data exchange problem, this paper proposed a WiFi based wireless communication system. The system used smart antenna and the radio equipment, through separating the mobile IP handovers time in the data link layer (L2HO) and the network layer (L3HO) to avoid fatal communication disruption in the conventional wireless communication. This WiFi based network connection can provide better internet experience compared with traditional mobile network, also can met the growing demand for bandwidth of customers.【Key words】High-speed rail; WiFi; Wireless communication高速铁路最大特点是高速运行在200km/h以上的速度区间内，国内最高曾达到过486.1km/h。
高速铁路列车运行控制系统设计与实现
高速铁路列车运行控制系统设计与实现第一章：引言近年来，高速铁路列车的运行速度越来越快，为了确保列车行驶的安全和效率，高速铁路列车运行控制系统的设计和实现变得尤为重要。
本文将从整体架构设计、通信系统设计、列车位置监测、列车控制和行驶管理等方面进行深入探讨。
第二章：整体架构设计高速铁路列车运行控制系统设计的第一步是确定整体架构。
该系统通常包括列车端和地面端两大部分，通过通信系统实现两者之间的信息传输与交互。
在列车端，运行控制系统由多个子系统组成，如传感器子系统、信号处理子系统、控制子系统和通信子系统等。
地面端则包括监控中心和信号设备等。
第三章：通信系统设计高速铁路列车运行控制系统中的通信系统起到连接列车端和地面端的重要作用。
通信系统的设计需要考虑可靠性、实时性和安全性等因素。
常用的通信方式有有线通信和无线通信，其中无线通信更加灵活并适用于高速列车运行控制系统。
通信系统应具备高速传输速率、稳定可靠的信号传递并能够适应复杂的环境条件。
第四章：列车位置监测高速列车在运行过程中，需要实时获取列车的位置信息，以便进行准确的调度和控制。
列车位置监测系统可以通过多种传感器来实现，如全球定位系统（GPS）、激光测距仪和轴箱加速度传感器等。
这些传感器能够准确测量列车的位置、速度和加速度等参数，为列车运行提供重要参考数据。
第五章：列车控制高速铁路列车的运行控制需要根据列车当前的位置和速度等信息进行智能决策和操作。
列车控制系统通常包括自动驾驶、速度控制、制动和牵引等功能。
自动驾驶系统可以通过控制列车的加速度和位置来实现自动驾驶，而速度控制系统可以根据列车当前的位置和限制速度进行智能的速度调节。
第六章：行驶管理高速铁路列车的行驶管理是指针对列车运行过程中的各种事件和异常情况进行管理和处理。
行驶管理系统可以通过实时监测列车的运行状态和预测列车的行驶轨迹等来提前做出决策和干预，确保列车行驶的安全和风险控制。
第七章：实验与验证设计和实现高速铁路列车运行控制系统是一个复杂而持久的过程。
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高速列车无线通信系统设计与优化
随着高铁的普及，高速列车成为越来越多人的交通选择，然而
在高速列车行驶过程中，通信信号容易中断或信号质量不稳定，
极大地影响了用户使用体验。
因此，设计和优化高速列车无线通
信系统成为一个亟待解决的问题。
一、现状分析
目前，国内高速列车无线通信系统主要采用GSM-R（Global System for Mobile Communications-Railway）和Wi-Fi两种技术。
GSM-R技术主要用于列车和调度通信，Wi-Fi则提供互联网服务。
但这两种技术存在一些问题，比如：
1. GSM-R的数据传输速度慢，仅有64Kbps，难以满足大数据
传输需求。
2. Wi-Fi技术依赖于基站的信号，存在信号盲区，容易出现通
信较差或中断的情况。
3. 在高速行驶的列车上，随着列车速度的提高，通信信号会受
到强烈的多径干扰，降低信号质量。
二、系统设计
在设计高速列车无线通信系统时，应综合考虑速度、信号传输
距离、范围和终端数量等因素。
1.采用LTE技术
LTE (Long Term Evolution)技术是4G移动通信技术，具有高速，高可靠性，高效性，其物理层使用了多天线技术，具有了更好的
抗干扰性和信号传输能力，是解决高速列车通信问题的较好选择。
采用LTE技术，可以实现足够的数据速率和较高的传输效率，保
证了信息的可及性和稳定性。
2.加强信号覆盖
针对Wi-Fi存在信号盲区问题，可以增加信号覆盖，采用多基
站同时覆盖，形成一个无缝的覆盖网络，以确保信息在行驶过程
中的连续性。
同时，列车内也可以增加中继设备，强化信号覆盖
范围。
这样可以提供更加完备的信号覆盖，更好地满足用户的需求。
3.优化信号干扰和抗干扰能力
在高速列车行驶过程中，信号受到多普勒频移的影响，需要对
信号进行特殊的处理，如Frame o Link (FoL)技术，解决信号时延
和信号传播距离问题。
可以采用反向增益控制（AGC）技术，自
动抑制高强度信号，排除与列车信号干扰。
三、系统优化
系统的优化主要包括两个方面，一是网络拓扑结构的优化，二
是协议栈的优化。
1.网络拓扑结构优化
通过合理的网络拓扑结构优化，可以提高网络整体性能及信号
质量。
建议采用星型拓扑结构，即以调度通信中心为中心点，将
各个车站的通信设备连接到调度中心，从而实现无缝通信，增加
网络的可靠性和容错率。
2.协议栈优化
可以对协议栈进行优化，对数据包进行拆分和组合，减少带宽
占用和传输延迟。
该优化方式可以降低设备负荷，提高通信效能。
四、总结
设计和优化高速列车无线通信系统需要考虑多种因素，从技术
角度出发，提出了LTE技术、信号覆盖范围增加和信号干扰的抑
制等方案。
同时，从网络拓扑结构和协议栈优化两个方面出发，
为高速列车无线通信系统的优化提供了技术指导和可操作方案。
这些优化方案和提议提高了高速列车行驶过程中的通信质量、速
率和效率，满足了用户的需求。
未来，高速列车通信技术的不断
发展和创新将推动行业的改革和发展。