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目前,基于通信的列车运行控制(Communication-based Train Control,CBTC)系统车地通信采用的无线局域网(Wireless Local Area Networks,WLAN)技术存在易受干扰、运行速度限制、无线覆盖性能差等缺点。作为国际铁路联盟明确规定的下一代无线传输技术,长期演进(Long Term Evolution,LTE)能够克服上述缺点并具有设备直通(Device to Device,D2D)等关键技术,将LTE中的D2D技术与现有车地通信相融合是一个值得研究的内容。此外,无线传输过程中产生的数据包传输延迟和丢失等传输差错会对CBTC列车控制性能造成影响,因此考虑无线通信与列车控制一体化设计的方法,对于提高CBTC整体性能,具有十分重要的意义。基于上述考虑,本文主要研究了基于LTE的无线传输差错,考虑车车通信与车地通信相融合的传输方式设计,应用认知控制方法对基于LTE的CBTC进行无线通信与列车控制一体化建模,最后通过仿真验证了该一体化方法对CBTC控制效果的提升。论文具体研究内容如下:1)研究了 LTE在CBTC现有车地通信中的应用。首先阐述了 LTE的关键技术,基于LTE技术优势和LTE系统结构对其应用于轨道交通CBTC中进行分析,期间引入车车通信,设计出车车通信与现有车地通信的信息融合传输方式。2)研究了基于LTE的无线通信传输差错。首先分析了 LTE下的CBTC车地传输时延和丢包,在此基础上,计算出车车通信与车地通信共存下的系统传输时延和丢包,分析了无线通信与列车控制间的关系。3)研究了基于LTE的无线通信与列车控制一体化建模方法。首先引入认知控制系统,然后应用认知控制方法对CBTC进行无线通信与列车控制一体化建模,确定了 CBTC信息沟和系统双态模型,最后基于Q学习算法建立了引入车车通信的CBTC优化控制决策模型,并给出优化决策设计流程。4)通过现场测试验证了 LTE用于CBTC车地通信的可行性,基于真实现场数据,仿真验证了本文提出的LTE认知控制一体化方法对CBTC系统的收益性能,仿真结果表明该一体化方法相比于现有控制方法,列车的信息熵降低,并具有更好的列车控制效果,这种成效在无线信道质量较差时表现的更加明显。