GSM-R（Global System for Mobile Communication Railway）承载着传输列车控制数据信号的任务，直接关系到列车运行的安全和可靠性。而越区切换是GSM-R系统中无线资源管理的重要内容，是车-地数据传输之间最重要的部分，所以对越区切换技术的研究和应用十分必要。尤其在GSM-R网络的切换过程使用的是硬切换，这会导致在切换过程中出现短暂的中断，如果同时出现了干扰严重、参数设置不合理、切换算法不够快速等问题，都会发生乒乓切换，甚至掉话的危险，这将会对GSM-R系统整体性能的可靠性和有效性产生重大影响。因此，针对越区切换技术的研究具有必要性，本文主要研究了越区切换目标小区的确定和基于功率估计的越区切换算法。本文首先阐述GSM-R和CTCS列控系统的发展趋势和切换的关键技术，得出研究GSM-R网络中的越区切换技术是必然趋势，具有重大意义，并对切换技术的现状和关键指标进行了介绍；随后从信令角度详细分析了越区切换失效的过程以及越区切换的原理和意义；再从CTCS-3级列控系统对GSM-R网络的QoS要求出发，在CTCS-3级列控系统车-地传输模式下，分析了切换失效后对CTCS-3级列控系统可能造成的影响，结果表明，切换失效后会造成列车晚点。其次，以传统单层组网下判定列车方向法，得到邻小区列表为基础，结合实际网络环境下的基站天线位置和双层冗余组网方式，通过引入小区的优先级设置，即在越区切换的选择阶段，通过给每个小区的邻小区设置不同的切换优先级，准确地将待切换目标小区定位在同层小区之间。在正常情况下，避免层间切换发生，而在降级情况下，也能够及时切换至备用层。这样当列车判定完前进方向，确定出待切换目标小区，就可以得出简化后的邻小区列表，达到减少切换准备时间、提高切换成功率的目的。最后，在上述研究的基础上，分析了铁路的无线信道模型以及传统越区切换算法和基于功率估计提前切换算法。综合考虑可用切换时间、列车速度、切换容限等三个因素，改进了基于功率估计的提前切换算法，利用matlab仿真软件，建立两小区的仿真模型。结果表明，该算法相对于未改进前的提前切换算法可以有效提高系统性能。