地鐵車輛段列車調頭線的網絡切換方案探討

朱 震高 彬

（1.中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055；2.上海富欣智能交通控制有限公司，上海 201203）

地鐵車輛段列車調頭線的網絡切換方案探討

朱 震1高 彬2

（1.中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055；2.上海富欣智能交通控制有限公司，上海 201203）

城市軌道交通信號系統目前基本上均采用基于無線通信的列車控制系統（CBTC），車輛段設置的供列車調頭使用的燈泡線給信號系統的網絡通信帶來難題。針對此問題，提出網絡切換方案，并對地面4天線的部署方式進行探討，對存在的問題進行分析，為實現燈泡線信號車地通信的連續性和有效性提供技術依據。

信號系統；基于無線的列車控制；軌旁無線接入點

1 概述

目前，我國許多城市均開展了大規模的城市軌道交通建設工作，信號系統作為城市軌道交通系統中指揮行車最重要的設備系統，已由傳統的固定閉塞技術發展到移動閉塞技術，目前已基本采用基于通信的列車控制系統（CBTC）。越來越多的地鐵車輛段設置了車輛調頭線，俗稱“燈泡線”，供列車調頭使用，以減少車輪偏磨帶來的一系列問題。列車調頭后，列車頭尾發生改變，這給信號系統的網絡切換帶來新問題，本文就信號系統的網絡切換問題進行探討。

2 車頭、車尾單元A/B網切換方式的描述

在CBTC模式下，安裝在列車上的信號系統車載控制設備實時接收來自軌旁AP天線的地面控制信息，車載設備通過計算得出該列車的目標移動授權點并實時計算出速度運行曲線完成列車的自動控制。

1）采用車頭、車尾單元A/B網不切換的方式

在如圖1所示的軌旁AP天線部署方式下，列車沿箭頭方向運行時，車載控制設備迎著軌旁AP天線的正方向接收信號，車地通信正常。當列車在“燈泡線”調頭后，車載天線B將無法繼續接收來自B網的地面信號，列車的正常運行受到影響。

圖1 車頭、車尾單元A/B網不切換工作的原理圖

2）采用車頭、車尾單元A/B網切換的方式

首先，網切換時工作原理：需配置兩個獨立的列車車載終端，分別設置A/B網的IP地址，車輛在進行調頭作業時，需啟動車載服務器上的切換應用程序，以實現通過執行SNMP（Simple Network Management Protocol ）寫操作將A/B網車載終端設備的參數進行互換，互換的內容包括：連接的SSID（Service Set Identifier）、工作頻點、車載終端設備的IP地址。然后手動切換兩個車載終端的網線，再次運行應用程序并通過SNMP讀取操作對調換后的結果進行驗證，如圖2所示。

為使列車調頭后在下行線路仍能夠實現正常的車地通信功能，需要對列車兩端的信號系統車載單元的A/B網進行切換。如圖3所示，在進行網絡切換后，車載A網天線激活工作，可與軌旁AP進行正常車地通信，控制列車的正常運行。

3 “軌旁4天線”部署方式描述

如圖4所示，“軌旁4天線”部署方式布置此設備時列車在調頭后可以不用進行車頭、車尾車載單元的切換。

當采用“軌旁4天線”部置方式時，同一網絡內后方軌旁AP前瓣的發射信號會直接被前方軌旁AP的前瓣接收，因而相鄰軌旁AP之間的同頻干擾概率增加，對列車正常車地通信的影響也將大大增加。

采用“軌旁4天線”部置方式時，兩個定向天線需要通過分離器分別連接，軌旁AP天線的發射功率經過分離器后將大大縮小每根無線天線的信號覆蓋范圍。此時，若要實現相鄰軌旁AP無線信號的增強，需增加軌旁AP的部置密度（采用原軌旁AP部署密度時將無法保障軌旁AP信號的重疊覆蓋）。

4 兩種方式的優缺點及投資分析

1）“軌旁4天線”方式

采用此方式時需要增加地面設備:軌旁AP天線、光電纜、用電量引起的投資及軌旁設備的維護工作量。相應增加的投資約不超過信號系統投資的3.5%。由此帶來的好處將是不會影響設備的穩定性及效率。

2）A/B網切換方式

當采用單天線時，由于軌旁AP選用定向天線，網絡中軌旁AP天線的指向方向相同，后方軌旁AP前瓣的發射信號只會到達前方軌旁AP的后瓣。另外，定向天線具有良好的前后比（Front to Back Ratio），因此相鄰軌旁AP之間的同頻干擾概率很低，對列車正常的車地通信影響很小。

采用此方式時不需要增加地面設備，人工切換車頭、車尾單元A/B網。由此人工操作的方式可能會對信號設備的可靠性、可維修性、可用性和安全性（RMAS）帶來很大的風險，影響到信號設備壽命，但相對來說也會節省投資。

3）結論

綜上所述，采用“軌旁4天線”方式會增加工程投資，但投資增加相對有限，不會有太大的變化，增加的工作量也在可承受范圍內。而網切換方式帶來對設備的穩定性及行車效率的影響則更加突出。故推薦采用“軌旁4天線”方式。

5 結束語

通過上述技術分析可知，列車在掉頭線調頭后，信號系統車載AP天線的網絡切換問題可以得到有效解決，但在實際應用中仍需結合工程實際、現場條件等進行確定可行的方案，確保車地雙向通信的有效性、可靠性和連續性。

[1]中華人民共和國建設部，中華人民共和國國家發展和改革委員會.建標104-2008 城市軌道交通工程項目建設標準[S].北京：國家計劃出版社，2008.

[2]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中華人民共和國國家標準化管理委員會.GB/T12758-2004 城市軌道交通信號系統通用技術條件[S].北京：國家計劃出版社，2004.

At present, Communication Based Train Control (CBTC) system is mainly applied in urban rail transit, the bulb line which used for train turning around in depot brings problems to signaling network communications. This article focuses on the problems, puts forward the network switching scheme, and discusses the setting mode of four antennas through analysis of the problems, for providing technical basis for the train-ground communication continuity and effectiveness of the bulb line.

signal system; CBTC system; AP (Access Point)

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.03.015

2014-06-12）