Diseño de un sistema de comunicaciones V2V para la mejora de prestaciones de un sistema de señalización CBTC

Ruiz León, Alfonso (2017). Diseño de un sistema de comunicaciones V2V para la mejora de prestaciones de un sistema de señalización CBTC. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM), Madrid.

Descripción

Título: Diseño de un sistema de comunicaciones V2V para la mejora de prestaciones de un sistema de señalización CBTC
Autor/es:
  • Ruiz León, Alfonso
Director/es:
  • Moreno García-Loygorri, Juan
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Grado: Grado en Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación
Fecha: 18 Julio 2017
Materias:
Palabras Clave Informales: Comunicaciones V2V Transporte ferroviario
Escuela: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Departamento: Teoría de la Señal y Comunicaciones
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

La evolución de las telecomunicaciones desde sus orígenes hasta tecnologías que hasta hace pocos años se creía lejanas, como el 5G, han permitido un desarrollo paralelo en otros sectores como pueden ser los medios de transporte. Debido a la naturaleza del proyecto, se destacan las evoluciones en los trenes de alta velocidad y los metropolitanos. Actualmente, las líneas de alta velocidad utilizan el sistema ERTMS para las comunicaciones entre trenes y centro de control, y viceversa. Este sistema ha sufrido avances que han permitido abandonar progresivamente equipamiento de vía para darle el mayor protagonismo posible al sistema de radio siendo, en este caso, GSM-R. Lo mismo sucede para líneas de metro, cuyo sistema actual, CBTC, se ha asentado como un sistema seguro y eficiente, mejorando las prestaciones de sistemas anteriormente empleados como Códigos de Velocidad y Distance To Go. El objetivo actual y del proyecto es reducir el equipamiento de vía actualmente empleado y conseguir que los trenes se comuniquen entre ellos directamente a través del sistema de radio, manteniendo o incluso mejorando las características de seguridad, eficiencia y, sobre todo, capacidad de la línea. La idea del proyecto se basa en las comunicaciones V2V. Esta tecnología está actualmente en una fase de desarrollo, por lo que su aplicación inmediata es complicada y dependerá de los avances tecnológicos que se sucedan. Así mismo, la propagación en túneles no es igual que en un entorno al aire libre, por lo que el modelo de canal empleado presenta mayores complicaciones. Se han tenido en cuenta distintos estudios de modelos de canal V2V para crear e intentar adaptar un modelo de propagación a las condiciones de un túnel de metro. De ello, puede surgir la problemática de las pérdidas de comunicación debido a la existencia de puntos ciegos donde los trenes no reciben potencia suficiente. Se ha intentado solucionar este problema permitiendo que los trenes realicen comunicaciones V2I en aquellos puntos en las que las comunicaciones V2V no lleguen. Esto implica que la reducción del equipamiento de vía no es total, pero asegura mantener siempre la seguridad de la circulación ante una falta de comunicación directa. Esta reducción implica, por tanto, una reducción de costes de mantenimiento y mano de obra. Además, aunque la implantación de CBTC es costosa, la nueva actualización se realizaría sobre las instalaciones existentes, con el ahorro que eso conlleva. Existe un inconveniente que no se ha podido abordar en este proyecto, que es la falta de interoperabilidad y de un estándar definido, ya que, aunque existe la norma IEEE 1474.1 que define las características de CBTC, no establece la forma de comunicación entre tren-tierra. El diseño de este sistema proporciona una mejora del rendimiento respecto a su predecesor en términos de un mayor acercamiento de trenes con un aumento de la velocidad media de los mismos, todo ello manteniendo la seguridad característica de CBTC. Además, su implantación presentaría un impacto positivo sociológicamente hablando ya que mejora la eficiencia de este transporte público tan solicitado, así como un impacto económico y medioambiental reducido ya que podrían usarse las estructuras que se utilizan en el sistema actual. En cuanto a su impacto tecnológico, el sistema evolucionaría de la mano de las nuevas tecnologías emergentes, como son las comunicaciones V2V, manteniéndose a la vanguardia de los sistemas de señalización. Abstract: The evolution of telecommunications from its origins to technologies that until a few years ago were believed to be distant, such as the 5G, have allowed a parallel development in other sectors such as means of transport. Due to the nature of the project, developments in high-speed trains and metropolitans stand out. Currently, the high-speed lines use the ERTMS system for communications between trains and control center, and vice versa. This system has undergone advances that have made it possible to progressively abandon track-side equipment to give the radio system the greatest prominence, being, in this case, GSM-R. The same goes for metro lines, whose current system, CBTC, has been established as a safe and efficient system, improving the performance of systems previously used as Speed Codes and Distance To Go. The current objective of the project is to reduce the currently used track equipment and to enable trains to communicate directly with each other through the radio system, maintaining or even improving the safety, efficiency and, above all, line capacity. The idea of the project is based on V2V communications. This technology is currently in a development phase, so its immediate application is complicated and will depend on the technological advances that follow. Likewise, the propagation in tunnels is not the same as in an outdoor environment, so the channel model employed presents greater complications. Different studies of V2V channel models have been taken into account in order to create and try to adapt a propagation model to the conditions of a subway tunnel. From this, the problem of communication losses can arise due to the existence of blind spots where trains do not receive sufficient power. An attempt has been made to solve this problem by allowing the trains to carry out V2I communications at those points where V2V communications do not arrive. This implies that the reduction of the track equipment is not total, but ensures to always maintain the safety of the circulation before a lack of direct communication. This reduction, therefore, implies a reduction of maintenance and labor costs. In addition, although the implementation of CBTC is expensive, the new update would be made on existing facilities, with the cost savings that entails. There is a drawback that could not be addressed in this project, which is the lack of interoperability and a defined standard, since, although there is an IEEE 1474.1 standard that defines the characteristics of CBTC, it does not establish the form of communication between train-ground. The design of this system provides improved performance with respect to its predecessor in terms of a mayor train approach with an average speed increase thereof, all of which maintains the CBTC safety feature. In addition, its implementation has a positive impact socially speaking as it improves the efficiency of this public transport so requested, as well as a reduced economic and environmental impact due to the use of the structures that are used in the current system. As for its technological impact, the evolutionary system in the hand of new emerging technologies, such as V2V communications, maintain the forefront of signaling systems.

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ID de Registro: 52938
Identificador DC: http://oa.upm.es/52938/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:52938
Depositado por: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Depositado el: 07 Nov 2018 09:02
Ultima Modificación: 07 Nov 2018 09:02
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