基于通信的列车控制(Communication Based Train Control,CBTC)系统是用以保证轨道交通安全运行的信号系统。然而,随着人们对轨道交通运营效率需求的日益增长,基于车地通信的列控系统暴露出了系统结构复杂、建设成本高等问题。与基于车地通信的列控系统相比,基于车车通信的列控系统具有响应速度快、结构简单、运营成本低等优点。数据通信作为基于车车通信的列控系统的核心部分,实现了设备间连续、大容量的双向通信,其可靠性对于保证列车安全、高效运行具有重要意义。根据基于车车通信的列控系统需求,本文采用长期演进(Long Term Evolution,LTE)技术设计了基于车车通信的数据通信系统结构,搭建了系统性能测试平台,测试了系统性能参数。为了评估所设计的数据通信系统可靠性,本文建立基于确定与随机Petri网(Deterministic and Stochastic Petri Nets,DSPN)的通信系统可靠性模型,通过π-Tool工具仿真与马尔科夫再生过程理论求解了DSPN模型,得出了系统的可靠性指标,并给出提升系统可靠性的具体方案。论文的具体工作如下:(1)基于车车通信的列控数据通信系统设计与性能测试。根据基于车车通信的列控系统需求,利用LTE技术,设计了基于车车通信的列控数据通信系统。为了测试系统的通信性能参数,搭建系统性能测试平台,该平台能模拟城市轨道交通无线传输环境。(2)基于车车通信的列控数据通信系统可靠性定义与传输场景分析。根据LTE的技术特点与列控的特殊需求,对基于车车通信的列控数据通信系统可靠性进行了完整定义。为了评估系统可靠性,本文研究了数据通信系统中的重传、切换、重连和漫游信息交互过程,详细分析了车车通信场景及多车通信场景中列车的通信流程。(3)建立了单链路传输场景及多车通信场景的DSPN模型。采用DSPN对列车通信过程中的单链路传输场景及多车通信场景进行建模。利用π-Tool工具仿真获得车车通信场景及多车通信场景可靠性,并研究了通信限制时间对通信系统可靠性的影响。(4)采用马尔科夫再生过程理论验证模型准确性。利用马尔科夫再生过程稳态分析方法求解车车通信DSPN模型,对比模型可靠性的理论值及π-Tool工具仿真值,验证仿真所得车车通信场景的可靠性。研究结果表明,本文设计的基于LTE的车车通信系统满足列控系统对通信传输的需求。本文采用的可靠性评估与验证方法,能完成基于车车通信的列控数据通信系统的可靠性建模与验证。本文的研究将为基于车车通信的列控数据通信系统的设计优化提供强有力的实践和理论依据。图59幅,表5个,参考文献86篇。