地鐵信號(hào)系統(tǒng)中車—地?zé)o線通信傳輸?shù)目垢蓴_研究

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的復(fù)雜和你和進(jìn)步，車-地?zé)o線通信傳輸是地鐵信號(hào)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)車與地信息傳遞的一種重要方式。但是地鐵信號(hào)車-地?zé)o線通信系統(tǒng)受到干擾的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，嚴(yán)重影響了地鐵運(yùn)營的效率與安全，這就要求我們對(duì)地鐵信號(hào)系統(tǒng)中車-地?zé)o線通信傳輸?shù)目垢蓴_問題進(jìn)行研究。本文通過介紹車-地?zé)o線通信傳輸系統(tǒng)，分析受到干擾的因素，并對(duì)其提出相應(yīng)的抗干擾措施。

關(guān)鍵詞：地鐵信號(hào)系統(tǒng)；無線通信；傳輸；抗干擾；解決措施

中圖分類號(hào)：U231.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 06-0000-01

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，地鐵的建設(shè)成為了各個(gè)城市的主要工程。信號(hào)系統(tǒng)是保證地鐵運(yùn)行的重要系統(tǒng)，并且信號(hào)系統(tǒng)的安全性很被人們所重視。目前，我國普遍應(yīng)用的信號(hào)系統(tǒng)就是CBTC信號(hào)控制系統(tǒng)，它成為了人們所關(guān)注的熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)的無線通信傳輸系統(tǒng)不同，CBTC信號(hào)系統(tǒng)通過在列車及軌道兩側(cè)安裝無線設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了列車與地面的雙向通信。

一、車-地?zé)o線通信系統(tǒng)

隨著近些年我國信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，車-地?zé)o線通信子系統(tǒng)已經(jīng)成為了一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。它通過與軌道旁邊安置的無線裝置和車載天線將列車與地面互相連接，使整個(gè)車廂與地面形成一個(gè)良好的通信集合體。這個(gè)系統(tǒng)主要是由軌道旁的無線裝置、車載接收天線、車載路由器、室內(nèi)無線服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等組成[1]。

二、車-地?zé)o線通信傳輸?shù)陌踩孕枨?/p>

車-地?zé)o線通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖橇熊嚨男畔⒓耙欢ㄊ跈?quán)信息，這對(duì)于列車行駛非常的關(guān)鍵。為了使整個(gè)系統(tǒng)出于安全狀態(tài)，地-車無線通信系統(tǒng)必須滿足其安全性需求[2]。

（一）高安全性、可靠性和可用性。地鐵行駛的速度和移動(dòng)授權(quán)都是通過信號(hào)系統(tǒng)控制完成的，所有的干預(yù)都會(huì)影響到喜好系統(tǒng)的安全性、可用性和可靠性，并對(duì)整個(gè)地鐵造成影響。

（二）數(shù)據(jù)傳輸?shù)母邥r(shí)效性。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵的運(yùn)行進(jìn)行跟蹤，前后兩個(gè)列車需要進(jìn)行實(shí)施的信息傳遞。數(shù)據(jù)的傳輸會(huì)受到時(shí)間因素的影響，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)效率的降低。

（三）高速移動(dòng)中的信息傳輸速率需滿足系統(tǒng)的要求。目前地鐵最高運(yùn)行時(shí)速為81到89千米每小時(shí)。列車在高速運(yùn)行中，無線傳輸會(huì)受到很多效應(yīng)的影響，例如多普勒效應(yīng)、多徑效應(yīng)等，這會(huì)直接導(dǎo)致傳輸?shù)男式档汀＿@種情況下，就必須保證無線傳輸設(shè)備的傳輸速度和效率，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（四）無線傳輸丟包率會(huì)影響系統(tǒng)的時(shí)效性。列車在高速行駛中會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)很高的低保率和數(shù)據(jù)重發(fā)現(xiàn)象。丟包和重發(fā)現(xiàn)象都會(huì)降低系統(tǒng)的運(yùn)行性能，在緊急剎車過程中會(huì)降低列車運(yùn)營質(zhì)量，使乘客恐慌。

三、地鐵信號(hào)系統(tǒng)中車-地?zé)o線通信傳輸干擾源

信號(hào)系統(tǒng)存在的主要干擾源有：信號(hào)和乘客信息系統(tǒng)的干擾、同站臺(tái)換乘信號(hào)頻率的干擾、乘客攜帶電子設(shè)備的干擾、多普勒效應(yīng)的干擾、開放空間的影響等[3]。

（一）信號(hào)和乘客信息系統(tǒng)的干擾。乘客信息系統(tǒng)是依靠多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，以計(jì)算機(jī)為核心，以車站顯示終端和車載顯示終端為媒介向乘客提供列車信息方面的服務(wù)。這個(gè)系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)相同，都是采用無線局域網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)車地連接。

（二）同站臺(tái)換乘頻率的干擾。同站臺(tái)換乘的車站的無線覆蓋能力都比較強(qiáng)，會(huì)出現(xiàn)本線上下連接不當(dāng)?shù)膯栴}，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)會(huì)存在兩條線路上下行的問題。站臺(tái)區(qū)域的空間比較大，電磁波的穿透能力表較強(qiáng)，因而，兩條線路根本無法滿足信號(hào)的傳輸，同時(shí)也會(huì)對(duì)信號(hào)形成干擾。

（三）乘客攜帶電子設(shè)備對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾。由于無線網(wǎng)本身存在弱點(diǎn)，乘客利用自帶的移動(dòng)電子設(shè)備就可以搜到無線信號(hào)。非法人員一旦利用這一弱點(diǎn)對(duì)列車發(fā)布錯(cuò)誤的指令，就會(huì)對(duì)列車造成很大的安全隱患。

（四）開放空間設(shè)備造成的物理干擾。對(duì)于無線局域網(wǎng)技術(shù)的信號(hào)系統(tǒng)來說，在開放的空間內(nèi)會(huì)降低無線網(wǎng)的傳輸強(qiáng)度，對(duì)車-地?zé)o線傳輸系統(tǒng)造成干擾。

四、車-地?zé)o線通信傳輸?shù)陌踩刂拼胧?/p>

（一）對(duì)于信號(hào)和PIS系統(tǒng)安全干擾的防范。信號(hào)系統(tǒng)的傳輸數(shù)據(jù)比較少，只占用無線傳輸資源的一小部分，安全性比較好。而PIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸量比較大，安全等級(jí)比較低[4]。為了保證無線通信的可靠性，信號(hào)系統(tǒng)與PIS系統(tǒng)都采用兩個(gè)通信渠道，在信號(hào)系統(tǒng)與PIS系統(tǒng)共用2.3GHz頻道時(shí)，會(huì)需要3個(gè)獨(dú)立的信號(hào)通道，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)必然會(huì)產(chǎn)生干擾。

（二）同站臺(tái)換乘頻率干擾的安全防范措施。對(duì)于同站臺(tái)換乘的車站，由于物理空間比較大，就會(huì)對(duì)同站臺(tái)換乘信號(hào)存在干擾，一般情況下可以采用以下方法：一是在信號(hào)系統(tǒng)無線通信的活躍點(diǎn)上進(jìn)行區(qū)分；二是無線系統(tǒng)用戶采用同頻段時(shí)可以選擇不同的極化方向天線裝置、采用帶沖突避免的載波偵聽協(xié)議、選擇不同的傳輸方式、采用方向合適的天線裝置[5]。

（三）加強(qiáng)對(duì)攻擊及非法接入的防御工作。無線網(wǎng)利用公共電磁波進(jìn)行傳輸，大大降低了系統(tǒng)的安全性，加強(qiáng)對(duì)攻擊和非法接入的防御工作可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：采用禁用服務(wù)標(biāo)識(shí)，設(shè)置允許接入用戶的權(quán)限，采用動(dòng)態(tài)碼登陸，應(yīng)用防火墻技術(shù)。

（四）對(duì)開放空間的物理干擾進(jìn)行安全控制。對(duì)于開放空間的物理干擾可以采用先進(jìn)的編碼調(diào)制技術(shù)，這個(gè)技術(shù)可以提高信號(hào)的傳輸速率，降低資源比重。

五、結(jié)束語

從全文可以看出，地鐵信號(hào)系統(tǒng)中車-地?zé)o線傳輸系統(tǒng)非常的重要，這個(gè)系統(tǒng)關(guān)系到列車運(yùn)營的效率和安全。因此，我們必須重視對(duì)車-地?zé)o線傳輸?shù)目垢蓴_研究，并找到有效的措施對(duì)其進(jìn)行防治。防治措施必須根據(jù)受干擾原因進(jìn)行實(shí)施和提出，以保證地鐵運(yùn)營的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]陶偉，袁一方.無線CBTC數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的射頻信號(hào)傳播研究[J].都市快軌交通，2007（23）：132-134.

[2]劉曉娟，黨建武，劉珮.基于通信的列車控制系統(tǒng)中無線傳輸系統(tǒng)的安全性研究[J].城市軌道交通研究，2006（07）：145-149.

[3]顧春海.基于通信的軌道交通列車運(yùn)行控制系統(tǒng)[J].現(xiàn)代城市軌道交通，1985（20）：160-172.

[4]劉洪武，鄭俊飛，揚(yáng)國威.基于WLAN的軌道通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中專方法[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2012（07）：33-34.

[5]邱鵬，李亮.關(guān)于CBTC系統(tǒng)無線通信抗干擾技術(shù)的研究[M].現(xiàn)代城市軌跡交通，2009（05）：10-11.

[作者簡(jiǎn)介]孫迎華（1985.02-），男，無錫人，助理工程師，通訊維護(hù)工，研究方向：計(jì)算機(jī)、通訊維護(hù)。