随着社会的发展,为满足现代铁路通信信号技术一体化的需要,GSM-R/CTCS-3成为铁路专用移动通信和列车运行控制系统的重要发展趋势。中国列车运行控制系统第三级CTCS-3是在借鉴欧洲ETCS-2的基础上发展起来的,同时兼容CTCS-2的功能,是保证列车安全、高速、高效运行的列车运行控制系统。GSM-R作为专门为铁路设计的数字移动通信系统,能够提供各种铁路所需的话音和数据业务,同时还可以作为CTCS-3列控系统的传输平台。对于列车运营服务质量来说最重要的是它必须满足乘客的期望,这就要求铁路运营系统必须有一个合理的运营服务标准。对于列车运营服务质量的评估主要是通过列车到达时间的准确性来衡量的,而列车运营服务质量又体现在各种列车运营场景中。一方面,作为列控数据传输系统的GSM-R的QoS极大影响了CTCS-3QoS。另一方面,CTCS-3 QoS又紧接着关系到了铁路运营的QoS。以往对于QoS的研究多数源于GSM-R系统的QoS指标定义或某一应用业务,而由顶至底的层次化分析对于CTCS-3/GSM-R整体研究是十分必要的。本文的研究涉及通信与信号两个领域的相关理论和应用。全文首先分析了CTCS-3级列控系统的功能结构,并对CTCS-3级列控数据传输对GSM-R的业务需求和QoS要求进行了分类研究。在此基础上,从整体上提出列车运营QoS、CTCS-3级列控系统QoS和数据传输系统QoS的层次模型,然后从列车运营的角度出发对列车运营系统QoS指标进行分配,将CTCS-3级列控线路进行分类,并对不同线路和不同运营场景进行QoS的定量分析。最后,针对影响CTCS-3级列控系统QoS的三种重要运营场景:行车许可(MA)扩展,等级转换,通信失效进行深入的分析,结合武广客运专线CTCS-3/GSM-R的实际情况,研究了行车许可(MA)扩展传输时延,GSM-R无线覆盖距离以及CTCS-3通信失效定时器等影响CTCS-3/GSM-R QoS的关键性能参数,并通过建模探讨了各种运营场景对于列车运营服务质量的影响。