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原文传递有轨电车信号系统车地通信的研究

论文题名：	有轨电车信号系统车地通信的研究
关键词：	有轨电车;车地通信;ZigBee协议;无线传感器网络;信号系统
摘要：	现代有轨电车具有安全舒适、绿色环保，载客量大，速度快等多种优点，因此在交通拥堵、环境恶化等现象越来越严重的情况下，使得有轨电车在城市轨道交通中越来越受到的青睐。　　有轨电车车地通信主要分为列车与列车自动监控中心(Automatic Train Supervision，简写ATS)的通信、列车和轨旁控制器(Wayside Control Unit，简写WCU)的通信两种。列车与ATS通信主要实现列车向ATS提供列车运行状态、列车位置等信息并且能够获取到ATS发出的例如运行计划、列车行驶控制等命令。列车与WCU通信的主要目的是从WCU获取到前方进路道岔的占用及状态。　　在有轨电车信号系统中，实现车地之间高效可靠的通信工作可保证列车安全、快速、有序的运行，目前实现车载设备与地面设备之间信息传输的主要技术有环线技术、GSM-R技术、WLAN技术等等，虽然这些技术均可实现设备之间的信息传输，但是都存在很多的缺陷，如成本高，布线困难等等，因此本文将选用其他通信方式来实现有轨电车车地之间的通信。　　无线传感网络是近年来出现的一种新型的网络技术，其应用越来越广泛。该网络由协调、终端和路由三种节点构成，能够自主的完成远程数据的采集、处理和传输等功能，目前已经成功的应用在铁路、家居、煤矿等多种领域。ZigBee是一种高可靠的无线通信协议，其满足无线传感网络的低功耗、低速率、低成本等要求，已经成功的应用在通信领域中。　　在本文所设计的车地通信网络拓扑结构中，将列车经过的道路两旁的站牌等站点设定为路由节点，列车自动监控中心通信模块作为协调节点，有轨电车和轨旁控制器作为终端节点。这些节点按照Zigbee协议进行通信，不仅能够实现列车与ATS、列车与WCU状态和命令交互，而且还能够避免其他轨道交通通信系统线缆及大规模基建工程，既节省了城市道路的占用，也符合城市轨道交通的特点和绿色环保的理念。　　本文对车载通信模块、列车自动监控系统通信模块以及轨旁控制器通信模块进行了总体设计。文中介绍了当前有轨电车技术的发展概况，分析了当前应用的有轨电车车地通信技术的不足，结合无线传感网络的优点和车地通信系统的特点，提出了一种基于ZigBee协议的车地无线通信模块。　　车地通信模块传输协议采用ZigBee协议来实现列车与ATS、列车与WCU的通信功能。为了实现远距离通信，还设计了能放在道路旁或车站内完成信息转发功能的路由节点。文中除了对通信节点各个子模块的硬件电路进行了详细设计和介绍之外，还实现了软件部分的设计。　　为了降低传输过程中出现重复帧、错误帧、帧序错乱以及传输超时的概率，在Zigbee传输层与数据应用层之间添加了安全层。采用铁路信号安全通信协议(RSSP-I)，以保证节点之间通信的可靠性。为了保证数据传输效率，文中还详细设计了模块间通信的数据帧格式。　　本文设计的基于 Zigbee技术的车地无线通信模块，实现了列车与地面设备之间高效、可靠的信息传输。
作者：	张桂菊
专业：	控制理论与控制工程
导师：	魏文军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文