作为铁路专用的数字通信系统,GSM-R无线通信系统为CTCS-3级列车控制系统的信息提供了传输平台,因此GSM-R网络的可靠性直接关系到列车运行的安全。但是GSM-R系统的越区切换过程会造成短暂的通信中断,并且随着列车速度的增加,信号载波的多普勒频移增大,电平交叉率上升,越区切换发生频繁,这些变化将对承载列车运行控制信息传输的GSM-R系统产生不利影响。因此高速环境下越区切换的性能关系到整个GSM-R网络的服务质量。针对于此,本文主要研究高速环境下越区切换对CTCS-3级列车控制系统产生的影响,提出了越区切换模型,并给出了改进方案,为今后的网络建设提供参考依据。本文主要从理论计算以及建模仿真等方面对越区切换进行了深入的研究和探讨。从理论上分析了越区切换成功对列车控制消息传输产生的时延以及越区切换失败掉话对列车运营晚点的影响。最后以马尔可夫模型为基础提出了越区切换模型,并作出了方案改进。本文的创新点主要体现在以下几点：一、通过理论分析与计算得出越区切换成功产生的传输干扰时间及其对列控系统中行车许可消息MA传输时延的影响,并以此为基础分析了影响MA传输时延的因素。二、越区切换失败掉话会引起列车控制系统发生车-地通信超时,通过对通信超时后列车减速及通信重建后列车加速过程的分析,采用特定场景与典型参数得出了由此引起的列车运营晚点的时间。三、提出了越区切换模型,通过MATLAB仿真得出了列车在250km/h、350km/h、500km/h等不同速度下越区切换成功率,并进一步研究了越区切换成功率与列车运行速度的关系。四、进一步提出提高越区切换成功率的改进方案,即在CTCS-3级列车控制系统中采用双端电台工作模式取代现有的单端电台工作模式,并对改进前、后方案的越区切换成功率进行了对比分析,证实了改进方案的优越性。