單軌交通信號系統(tǒng)無線覆蓋重疊問題解決方案

蔣先進(jìn) 趙 鑫

（中鐵電氣化局集團(tuán)公司，北京 100036）

1 概述

重慶單軌交通三號線CBTC信號系統(tǒng)的無線子系統(tǒng)主要作用是發(fā)送和接收車載子系統(tǒng)與地面子系統(tǒng)之間交互的ATC報(bào)文，無線子系統(tǒng)不對報(bào)文進(jìn)行處理，只進(jìn)行透明傳輸。

重慶單軌交通三號線采用單軌技術(shù)，具有高架環(huán)境和隧道環(huán)境兩種類型的線路。在高架區(qū)段，為開放空間環(huán)境，由于線路設(shè)計(jì)中，其二期工程正線和位于車輛段的試車線線路部分重疊，重疊部分的水平距離約5 m左右，二期工程正線的軌面高度高于試車線的軌面高度約5 m左右。

無線接入子系統(tǒng)采用WLAN技術(shù)傳輸車地?cái)?shù)據(jù)，采用ISM的2.4 GHz頻段，在重慶三號線全線采用自由波天線的方式進(jìn)行無線覆蓋。

根據(jù)重慶單軌交通三號線無線設(shè)備參數(shù)要求：軌旁AP天線使用13.5 dB增益的八木天線，波束寬度為30°×60°（E×H，典型值）；車載無線天線使用10 dB增益的八木天線，波束寬度47°×55°（E×H，典型值）。在二期工程正線和位于車輛段的試車線線路重疊部分，二期工程正線的AP信號可以覆蓋到試車線，同樣試車線布置的AP信號也可以覆蓋到二期工程正線，即試車線與正線線路存在同頻點(diǎn)的無線信號重疊覆蓋的情況。

根據(jù)重慶單軌交通三號線原有設(shè)計(jì)要求，二期工程正線使用IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)的1、11信道，位于車輛段中的試車線使用IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)的1信道。由于此部分線路中的無線信號重疊覆蓋現(xiàn)象，致使車輛經(jīng)過無線信號重疊覆蓋區(qū)域，在這種條件下車輛在正線可以接入到試車線的無線網(wǎng)絡(luò)中；反之，在試車線也能夠接入到正線的無線網(wǎng)絡(luò)中。

根據(jù)重慶單軌三號線CBTC信號系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，正線和試車線的網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立，中間存在網(wǎng)關(guān)進(jìn)行隔離，在正常情況下，正線各集中站以及試車線之間無法通信；因此當(dāng)出現(xiàn)在正線運(yùn)營的車輛接入到試車線網(wǎng)絡(luò)，或在試車線調(diào)試的車輛接入到正線網(wǎng)絡(luò)，會引起車輛接收不到正確的數(shù)據(jù)報(bào)文，使列車控制系統(tǒng)下達(dá)列車緊急制動的指令，導(dǎo)向安全側(cè)，引起緊急停車的情況，最終降低了系統(tǒng)的可用性。

2 解決方案

IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)工作頻帶為2.4～2.483 5 GHz，DSSS最多有14個信道，每個信道的中心頻率不同。1信道的頻點(diǎn)為2 412 MHz，每個頻點(diǎn)的頻寬為20 MHz，因此，在整個ISM頻段內(nèi)，有3個互不干擾的頻點(diǎn)，分別為1、6、11，如表1所示。

表1 各國使用DSSS物理層的信道

目前在中國，根據(jù)原信息產(chǎn)業(yè)部《關(guān)于調(diào)整2.4 GHz頻段發(fā)射功率限值及有關(guān)問題的通知》（無[2002] 353號），無線局域網(wǎng)共有11個信道，其中無干擾信道3個，就是1、6和11信道。目前重慶單軌三號線正線有兩套無線網(wǎng)絡(luò)，分別采用1信道和11信道。如果試車線采用6信道，那么就可以從信道上和正線區(qū)分開。但是此時(shí)就不能讓車載的STA自動選擇頻率，必須把頻率鎖定。也就是說列車在正線時(shí)，車載的STA鎖定在1或11信道；列車在試車線時(shí)，車載的STA鎖定在6信道。因此，車載的STA必須知道列車是位于正線和試車線。

為此和負(fù)責(zé)提供ATP/ATO子系統(tǒng)設(shè)備的日立公司在一起進(jìn)行協(xié)商，確定了以下解決方案。

由日立的STA（SM）發(fā)給STA（RF）信息，告訴STA（RF）是否位于試車線，該信息有兩種。

* 列車在試車線；

* 列車在非試車線。

為了防止該信息的發(fā)送錯誤，需要列車每經(jīng)過一個應(yīng)答器采集到位置信息以后都向STA（RF）發(fā)送該信息，目前確定日立公司提供的ATP/ATO子系統(tǒng)設(shè)備在每一個通信周期都發(fā)送該信息。STA（RF）收到該信息后與目前的狀態(tài)比較。如果相同就不進(jìn)行修改，如果不相同就需要重新配置STA（RF）的信道。

當(dāng)車載的STA（RF）重新啟動時(shí)，默認(rèn)的工作狀態(tài)為正線。當(dāng)列車在試車線重新啟動時(shí)，此時(shí)STA（RF）的狀態(tài)不正確，需要司機(jī)把列車開過一個應(yīng)答器，此時(shí)STA（RF）才能修改配置到試車線狀態(tài)，才能和試車線的地面網(wǎng)絡(luò)建立連接。