目录摘要 (5)第1章绪论 (6)1.1选题的背景和意义 (6)1.2本文的主要内容 (6)第2章DCS数据传输系统 (7)2.1数据传输系统的组成 (7)2.1.1有线网络 (7)2.1.2无线网络 (7)2.1.3网管系统 (7)第3章数据传输系统的功能 (9)3.1DCS有线网络功能 (9)3.2DCS无线网络功能 (9)3.3安全性 (10)第4章数据传输系统原理 (12)4.1 DCS有线系统原理 (12)4.2DCS无线网络系统原理 (13)4.3DCS无线系统冗余结构 (15)第5章列车无线系统的应用 (20)5.1列车自动控制系统（ATC） (20)5.1.1列车自动驾驶系统（ATO） (20)5.1.2列车自动防护系统（ATP） (20)5.1.3列车自动监督系统（ATS） (21)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)摘要随着科学技术的发展和社会文明的进步，城市轨道交通已经逐渐在各个城市中兴起，并逐渐普及。
从刚开始的采用国外的信号系统设备系统CTC（西门子），到如今的采用国产化设备信号系统CBTC（卡斯柯），代表着我国的城市轨道交通技术迎来了飞速发展、CBTC系统是列车基于无线通信下的列车自动控制系统，该系统不同与之前的轨道电路列车控制系统，CBTC系统的无线通信利用车地之间的通信，来确定列车的位置，并提供给列车推荐速度、进路信息、发车时间等。
其安全、高效、便捷的优点已经远远超过轨道电路。
CBTC系统对改善行车安全，提高运营效率、减少故障发生等发面有了重大的提升。
关键词：无线通信自动控制行车安全第1章绪论1.1选题的背景和意义伴随着科学技术的发展，列车运行自动化程度不断提高，列车自动控制已经成为未来轨道交通进步的趋势，其中列车自动控制又离不开列车无线通信系统，列车与轨旁设备的通信、列车与ATS的通信、轨旁与ATS的通信等，通过各个设备间不间断的保持通信来保证列车的安全运行。
本文对城市轨道交通无线通信系统展开学习讨论，对无线通信系统设备的组成和无线系统在城市轨道交通中的应用展开介绍。
1.2本文的主要内容CBTC系统（基于无线的列车自动控制系统）包含ATS系统、MSS系统、连锁系统、ATP/ATO系统、计轴系统、电源系统、DCS系统。
本文主要针对DCS系统对无线系统进行介绍。
图1-1 CBTC系统第2章 DCS数据传输系统DCS数据通信系统包含大量的CBTC数据，CBTC数据在DCS系统内进行数据交互、信息计算，并有如下特点：1．采用专用的接口设备COTS和符合国家规定的标准协议；2．DCS系统对于CBTC内的各个子系统数据透明可用；3．DCS为系统内的数据交互提供以太网接口；4．DCS内有多个无线传输方案；5．DCS系统内有有线以太网传输，便于后期的拓展和维护；6．网络设备采用工业级别，具有抗震、防冲击、防电磁干扰等优点，可用于不同环境；7．CBTC数据传输的稳定高效可靠；8.列车与地面间的通信符合国家标准协议。
2.1数据传输系统的组成按照通信方式，DCS子系统由以下三部分组成：1．有线网络部分，即骨干网，包括：交换机、中继器（信号放大作用，部分列车过长时使用）、光电模块转换器。
2．无线网络部分，包括：轨旁无线网络：定向天线，轨旁AP天线，功率放大器等车载无线网络：由车载无线调制解调器及天线组成。
3．网管系统部分，即：IP网络管理系统。
2.1.1有线网络DCS有线网络由车载交换机和光电模块转换器组成。
2.1.2无线网络DCS无线网络主要的作用是用于车载和轨旁CBTC系统之间的数据交换，他们的设备组成主要是轨旁AP、轨旁天线、车载的无线天线，和车载的无线调制解调器构成。
2.1.3网管系统在控制中心、维修中心设有DCS网络管理综合工作室，用来管理整条线路的以太网设备的网络。
以太网设备包括：车载猫、交换机、AP。
网管设备管理容量很大，足以支撑信号系统的容量，并未网络系统的升级留有余量。
第3章数据传输系统的功能DCS子系统为的信息传输在安全相关和非安全相关都建立了独立、透明、稳定的数据传输通道，DCS系统有线部分和无线部分分别采用不同的符合国家规定的标准协议，用来保证各个信号系统之间数据高效、稳定的信息交互，其传输的容量足够满足信号系统各个设备之间的传输要求，并为后期功能拓展留有余量。
3.1 DCS有线网络功能有线网络子系统：信号系统的信息交互平台，将车厂、车站、OCC（控制中心）、停车场连接起来。
DCS有线网络的功能介绍：1骨干网交换机配置在设备集中站，整条线路的骨干网交换机构成两个独立的环网结构。
优点是高冗余、高宽带、高可靠性；2信号设备、列车监控和MSS网络与骨干网交换机连接的连接，划分VLAN进行网络隔离；3在设备集中站地区配置数量不等的光电交换机（2台或者4台按实际情况来定）；4用于接入远端无线接入点；5在设备非设备集中站，通过光电转换模块，将设备与以太网交换机进行连接。
环网结构是采用的工业以太网设备，并在集中站配置两台可靠的骨干网交换机，假如一台骨干网交换机发生故障，另一台骨干网交换机便会冗余，用来避免骨干网交换机故障时设备集中站发生大面积设备瘫痪问题，提高了设备运行的稳定性，保障了行车安全。
同时，在设备集中站配置数量不等的光交换机（2台或者4台），通过接口与轨旁设备相连接；6 非设备集中站的ATS各个设备可以通过独立的光电线缆由光电转换模块接入到设备集中站的ATS网络中；3.2 DCS无线网络功能DCS无线系统主要功能：为列车CC和轨旁系统提供双向信息交互和命令传输平台。
主要特征如下：1．通过轨旁AP点以及车载DCS的冗余结构，为列车无线覆盖提供保证；2．对列车移动的各个信息提供可查看的管理。
3．同类寻址区域。
列车无线系统可以提供可靠的车-地通信数据传输，当两个车在2个相邻的AP之间运行时当轨旁的任意一个AP发生故障时候，列车和轨旁就会通过另一个AP进行冗余通信，同理，当车载的任意一端无线设备发生故障时，列车另一端的设备也会冗余，并与轨旁设备进行通信。
冗余的无线网络间通过服务识别码SSID（Service Set Identifier）来进行区分，SSID就作为每个无线网络的网络名。
每个无线基站的接入点实现以下功能：1.产生周期性的识别消息，其包含无线网络的SSID、自身的MAC地址以及最大传输速率等附加信息；2.接入点识别具有正确注册密钥的车载MODEM并建立联系。
每个车载MODEM完成的功能：3.寻找符合SSID标识的无线网络。
车载MODEM存储两组SSID标识，主用SSID和备用SSID。
含有主用SSID标识的无线网络优先被接入，在没有主用SSID标识网络的情况下接入含有备用SSID标识的无线网络；4.与第一个含有主用或备用SSID的无线网络相关的接入点进行授权和握手；5.从无线接口部分接收含有IP包的IEEE802.11g的数据包，并通过以太网接口将其中每个有效的IEEE802.3的IP包发送给车载计算机。
如果IP包无法送达目的地，则返回一个错误消息给源地址；6.从以太网接口部分（IEEE802.3）接收信息帧，提取有效的IP包通过无线接口发送给轨旁计算机。
如果IP包无法送达目的地则返回一个错误信息给源地址；7.列车从一个AP的覆盖区域进入到下一个AP覆盖区域的时候，通信不会中断，依旧保持列车无线通信；8.当与当前无线网络失去联系时，能及时寻找另一个无线网络。
3.3安全性信号系统分为安全相关层和非安全相关层图3-1 采用开放式传输系统的信号系统结构在DCS子系统中，无线通讯部分属于开放式传输系统。
可应付如下威胁1.重复：由于黑客攻击或硬件故障导致接收到重复的报文；2.删除：因黑客攻击引起的的报文删除，例如紧急停车信息；3.插入：因黑客或被授权的第三方无意地插入其它报文；4.重排序：由于黑客攻击或硬件故障导致报文的次序发生改变；5.损坏：由于黑客攻击报文被改变为其它形式上正确的报文；6.延时：由于正常通信造成的传输系统过载或由黑客生成伪装报文，以致于服务延时；7.伪装：黑客或硬件故障导致非法信息来源伪装成真实的信息来源。
关于安全需求与保密性需求，按以下原则进行区分：8.对硬件故障或大多数普通随机失效进行防护是安全防护需求；9.对授权或未授权人员，无意或恶意的行为进行防护是保密性需求。
保密性防护包含两种类型的DCS设备：1.以太网交换机；2.无线接入点和车载无线调制解调器。
对于以上设备，需输入指定的用户名和密码后才能接入。
第4章 数据传输系统原理4.1 DCS 有线系统原理4.1.1 传输原理DCS 用的以太网交换机组成两个冗余的环网，选用的骨干网通信带宽级别为2*1Gbps ，网络配置时留有一定余量以方便将来拓展功能。
对于各种不同设备所需要的宽带需要，骨干网络为不同的设备划分了不同的宽带数据传输数据，不同的VLAN 之间完全独立隔离，用来保证数据之间互不干扰高效传输。
main Station N main Station 1main Station 2图4-1 骨干网络的VLAN 宽带分配在环网上面配置了如下的应用：1．SIG 网络（含冗余功能）：如图4-1红网和篮网的通信宽带各300Mbps ，主要用于传输连锁信息、ATO/ATP 信息等2．ATS 网 络(含冗余功能) ：如图4-1深灰和浅灰网通信带宽各400Mbps ，主要用于传输列车监控信息；3．MSS 网络（无冗余功能）：采用的是100Mbps 带宽，主要用于传输MSS 的先关信息。
4.1.2自愈原理1) 设备冗余冗余网络完全按双套设备配置，正常情况下两个环形网络互为冗余，提高了系统可靠性。
每个冗余的信号设备连接至两个交换机。
设备传输的信息在设备适用上面来说是重复发送的，设备冗余无热备和冷备的说法，都是两个网络同时候工作。
当环形网络上的车辆段或者某一车站的一个交换机故障时，影响到的也仅仅是车辆段或者一个车站的网络通信，并不会影响其他地方。
当环网上任一个网络单点故障不影响其他网络节点和另一个网络的正常通信；任意一条网络出现故障不会导致另一网络功能不可用，会冗余保证设备运行的安全性。
2)HiPER-Ring为提高设备的可用性，利用自身的冗余结构，网络进行了HiPER-Ring的配置协议设置，通过该设置，可以保证在50ms内完成自身的再次配置，将数据信息传输到另一个可通过的节点位置。
在设备集中站设置两台或者两台以上的光电交换机；光接口的交换与用于连接DCS无线接入点，电接口的交换机用于连接本地的设备和非集中站设备的远程接入；SIG网络、ATS网络和MSS网络公用电接口的交换机，数据信息通过VLAN互相隔离；无骨干网的非设备集中站，骨干网交换机的连接ATS由光电模块转换器完成连接；在控制中心由三层交换机的配置，信号设备系统与其他系统之间的通信，通过设置网络管理来进行有效防护。