本发明涉及轨道交通
技术领域：
，具体涉及一种轨道交通自动化系统。
背景技术：
：目前我国城市轨道交通处于快速发展时期，各大型城市都在积极进行轨道交通建设，城市轨道交通自动驾驶系统也随之大批的应用于城市轨道交通系统中。但对于自动驾驶性能方面的测试工作大部分集中于现场测试阶段。技术实现要素：针对上述问题，本发明旨在提供一种轨道交通自动化系统。本发明的目的采用以下技术方案来实现：提供了一种轨道交通自动化系统，包括自动驾驶子系统、控制子系统和轨道通信子系统；所述自动驾驶子系统用于根据线路数据及线路运营要求计算出列车运行目标曲线，根据目标数据输出控制指令给列车，以及对来自人机界面子系统的人工操作的指令进行响应；所述控制子系统用于根据接收到的控制指令对列车模型实施相应的操作；所述轨道通信子系统用于列车与地面进行通信。本发明的有益效果为：实现了轨道交通自动化。附图说明利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本发明的结构连接示意图。附图标记：自动驾驶子系统1、控制子系统2、轨道通信子系统3。具体实施方式结合以下实施例对本发明作进一步描述。参见图1，一种轨道交通自动化系统，包括自动驾驶子系统1、控制子系统2和轨道通信子系统3；所述自动驾驶子系统1用于根据线路数据及线路运营要求计算出列车运行目标曲线，根据目标数据输出控制指令给列车，以及对来自人机界面子系统的人工操作的指令进行响应；所述控制子系统2用于根据接收到的控制指令对列车模型实施相应的操作；所述轨道通信子系统3用于列车与地面进行通信。本实施例实现了轨道交通自动化。优选地，还包括铁路数据子系统，用于提供所述线路数据及线路运营要求以及反映线路数据对列车影响的环境数据。本优选实施例实现了数据准确采集。优选地，轨道通信子系统1包括车载天线、分布式基站模块和无线切换模块，每个基站模块包括一个基带处理单元和多个射频处理单元，基带处理单元和射频处理单元通过光纤进行连接，射频处理单元铁路线设置，信号通过光纤从基带处理单元到达射频处理单元，车载天线与射频处理单元进行无线通信，所述无线切换模块用于实现基站之间的通信切换。本优选实施例构建了适用于轨道交通自动化系统的通信系统，其中基带处理单元和射频处理单元通过光纤进行连接，能够减少传输错误，提高传输准确率，提升轨道交通自动化系统通信能力。优选地，所述车载天线与射频处理单元的无线通信，包括建立信道模型，计算有效吞吐量和确定链路自适应传输方式；通过以下方式建立信道模型：考虑到信道中的大尺度路径衰落和小尺度多径衰落，车地链路接收信噪比的概率密度函数y(γ)可表示为：在式中，γ为车地链路接收信噪比，l为小尺度多径衰落因子，l∈[5dB,7dB]，I0[·]为第一类第n阶修正贝塞尔函数，P为射频处理单元的发射功率，TH(d)为大尺度路径损耗，N为仅考虑大尺度损耗下的噪声功率，P、TH(d)、N单位均为dB，其中，TH(d)＝20ln(fc)+150+22ln(d)在式中，d为车载天线与射频处理单元距离，单位是m，fc为载波频率，单位是Hz。本优选实施例同时考虑了轨道交通通信信道中的大尺度路径衰落和小尺度多径衰落，获取了轨道交通通信更为准确的信道模型，保证了轨道交通自动化系统通信准确性。优选的，通过以下方式计算有效吞吐量，包括：车地通信链路两端采用MIMO技术，假定车地链路的接收信噪比为γ，则系统的有效传输速率为：在式中，k1为常数，m为复用增益，Lt+w为通信协议中链路层帧头和帧尾的总长，Lz为链路层的帧长；相应的帧错误率为：在式中，Mf为发射天线数目，Mj为接收天线数目；假定系统初始传输的接收信噪比γ1，第n次传输的接收信噪比为γn，那么当系统最大允许传输次数为Nm时，系统有效吞吐量的期望可表示为：在式中，是经过n次传输之后系统可获得的最大有效吞吐量；是一个帧在前n-1次没有传输成功，而在第n次传输成功的概率，其中，本优选实施例采用MIMO技术，极大地提升了轨道交通的整体性能，提高了轨道交通的通信能力，通过选择合适的帧长度，能够有效降低轨道交通自动化系统在通信过程中的帧错误率和增加系统的吞吐量，使轨道交通自动化系统运行更加稳定。优选的，通过以下方式确定自适应传输方式，包括：基于部分可观测马尔可夫判决模型，以有效吞吐量为优化目标，在给定的目标误帧率ADtar下，选择合适的自适应传输参数{m,Lz}以最大化系统的收益，最佳链路自适应传输问题建模为：存在，使得，在式中，T为总的决策时期，RX(m(t),Lz(t))为决策时刻t的瞬时收益函数。本优选实施例中，轨道交通自动化系统在轨道交通工具运行过程中，由于车载天线处于高速运动中，车地链路的信道状态不断变化，自适应传输方式中，链路自适应传输参数能够不断进行调整以适应轨道交通自动化需求。优选的，所述无线切换模块用于采用改进的切换方式实现基站之间的通信切换。所述改进的切换方式包括：第一步：测量当前服务小区和各临近小区的接收信号强度RSRP值和信道质量RSRQ值；第二步：选择符合判定条件的各临近小区，所述判定条件的判定公式为：min{[ΔRSRP(i)ψD]-PL-RSRP(D)i}>0在式中，ΔRSRP(i)ψD表示i时刻的临近小区ψ的RSRP值与当前服务小区D的RSRP值的差值，其中MY(i)为i时刻的切换迟滞门限值,RSRP(ψ)i为i时刻的符合判定条件的临近小区的接收信号强度RSRP值，RSRP(D)i为i时刻的当前服务小区D的RSRP值；第三步：在符合判定条件的各临近小区中选择最优的临近小区触发切换。由于列车处于不断的运动过程中，本优选实施例中实现了轨道交通的连续通信，采用改进的切换方式实现基站之间的通信切换，设定判定条件选择符合的临近小区，再从中选择最优的临近小区触发切换减少了切换次数，提高了轨道交通自动化系统通信过程中的切换成功率，保证了轨道交通自动化系统运行性能。优选的，所述在符合判定条件的各临近小区中选择最优的临近小区触发切换，包括：第一步：测量符合判定条件的各临近小区的资源变化率及各临近小区到当前服务小区的距离；第二步：按照下列公式计算符合判定条件的临近小区的切换可靠度GT(ψ)：在式中，A、B为设定的权值，A+B＝1，为符合判定条件的临近小区的资源变化率，为i时刻的符合判定条件的临近小区的接收信号强度RSRP值，为符合判定条件的临近小区到当前服务小区的距离，B1、B2为设定的权值，B1+B2＝1；第三步：选取切换可靠度Γ(ψ)最大的临近小区触发切换。本优选实施例保证了轨道交通的最优通信，提高了轨道交通自动化系统的整体性能，具体来说，通过切换可靠度的计算选择最优的临近小区触发切换，考虑了小区资源变化率和与当前服务小区之间的距离，从而能够实现最优的临近小区的选择，进一步提高了轨道交通切换成功率。优选的，设定所述i时刻的切换迟滞门限值MY(i)的计算公式设定为：MY(i)＝max{α[min(HQ,1)]n,β[max(HQ,1)]n}在式中，α和β为MY(i)值的上限和下限，υ为MY(i)达到上限α时的RSRQ值，当RSRQ值小于υ值时MY(i)开始减小，η和n为调整MY(i)值随RSRQ值减小而减小的速度和轨迹参数。本优选实施例提高了轨道交通自动化系统的环境适应能力，对i时刻的切换迟滞门限值MY(i)进行设定，使MY(i)值与RSRP(D)i值相互联系，从而可以根据每个基站所处环境的不同和基站本身的硬件设施更加灵活地配置MY(i)，提高了所述符合判定条件的各临近小区对不同环境的适应能力，保证了轨道交通自动化系统连续稳定工作。通过100组实验数据对不同速度下本发明和传统轨道交通运行情况进行比较，本发明相比传统轨道交通系统有益效果如下表所示：设计行驶速度效率提高成本降低80km/h20％20％70km/h15％17％最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。当前第1页1 2 3