組合傳輸在城軌信號系統中的應用研究

摘 要：本次研究主要針對現階段在城市軌道交通信號系統中最常用的兩種方式進行研究，對基于WLAN射頻覆蓋的機制進行深入的研究。并與實際情況相結合，將波導管與空間自由波進行了結合，并以本次研究工作為基礎，提出了以WLAN技術為基礎的車地通信在實際應用過程中的前景。

關鍵詞：組合傳輸；城軌；信號系統；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.113

1 引言

在城市軌道運行的過程中，信號系統占據著十分重要的地位，可靠、安全的行車是建立在完善的信號系統的基礎上的。現階段我國國內在信號系統中主要使用的是電路來對車輛的位置進行確認，但是這種方法在實際的應用過程中，常常會受到來自軌道電路的長度的制約。同時，在信號進行傳送的過程中，無論是電路還是應答器，其在通信工作時都不能夠保證連續的進行，這就造成了對車輛位置判斷時出現盲區。隨著通信技術的快速發展，現階段無線通信技術已經得到了廣泛的應用，而且我國在城軌通信過程中也都開始全面的使用無線通信技術。現階段我國在城市軌道交通的通信應用中，使用的都是基于IEEE802.11標準的WLAN技術來完成無線通信的應用。

2 組合傳輸技術的提出

2.1 空間自由波

空間自由波主要指的是在城市軌道交通沿線中，每間隔一定的距離便設置一個無線的接入點與天線，該間隔一般情況下為兩百米，由此便可以很好的完成對城市軌道交通的全覆蓋。

2.2 波導管

現階段所設置的波導管都是使用的合金材料，在該導管上，每間隔六厘米便需要建立一個裂縫。這個裂縫可以將波導管中的電磁波傳送給經過的列車，從而實現了列車與地的通信。該技術在應用的過程中具有很好的覆蓋性，同時能夠抵抗較強的干擾。現階段我國的城市軌道交通中多是采用了上下鋪設的情況來完成雙向的車地信息傳送。

2.3 組合傳輸技術的提出

現階段在城市軌道交通的應用中，雖然波導管具有著費用高、后期維護成本高以及施工難度大等情況，但是該技術由于具有較強的穩定性，使得許多場合都選擇了該技術。而空間自由波多是應用在一些地下環境較好的情況。因此，根據這兩種技術各自的特點，本次研究以實際的情況為基礎，提出了將兩種技術進行組合的方式，針對地下不同的情況，選擇不同的技術進行施工，這樣一來，一方面可以有效的節約成本，另一方面也能夠保證通信的可靠性。

3 組合傳輸技術在城軌信息系統中的應用

組合方式的應用能夠有效的發揮出兩種技術各自的優點，針對地下環境的不同，選擇更加合適的方式進行，有效的降低了施工的成本與維護的成本，保證了城軌運行過程中無線傳輸的可靠性。

3.1 組合傳輸的無線覆蓋范圍分析

針對不同的外界環境，因地制宜的進行無線覆蓋范圍的設計。對于城軌來講，主要可以分為高架與隧道兩個方面。其中，在高架段，主要使用的是波導管技術，而在聯系段，則主要使用的是空間自由波技術。這主要是因為：在高架區域，由于會受到較多的外界干擾，同時波導管能夠十分方便的裝在水泥道床上，從而有效的保證了在高架區域上無線傳輸的可靠性；而對于隧道來講，由于其并不會受到外界太多的干擾，可以較為方便的完成空間自由波的安裝所以可以選擇在隧道中使用空間自由波技術。而對于停車場等位置，也可以使用空間自由波技術以有效的節約成本，保證通信的可靠。

3.2 組合傳輸在使用過程中的要素分析

3.2.1 軌道旁無線設備要素

網絡交換機。在整體的信號系統中，配備了兩個具有四十八個端口的交換機，每一個端口都可以提出100Mb/s的以太網連接，以此來達到與AP的連接，在硬件設備設置好之后，需要對整體進行一定的優化。

無線AP。該設置主要完成車與地間的雙向交流，使用的為IEEE802.11g標準。該設備可安裝于隧道中的墻壁上。其中，每一個點都需要具有兩臺AP和四個定向的天線，從而有效的保證軌道通信具有最大的覆蓋率。在高架區域安裝的設備上，除了需要安裝AP外，還需要安裝避雷器、饋線等裝置。

3.2.2 車載無線設備分析

車載的無線都是使用的基于IEEE802.11g的標準來完成對無線數據進行收發的。該無線電臺主要安裝在每一列車的前后，并與AP進行關聯，使用骨干的網絡來完成對信息的收發過程。

在列車上，無線電臺都需要配置四副天線，在這四副天線中，其中的兩副是空間自由波的天線，需要放置在列車前后兩端的上方；另外兩副則是波導管天線，需要放置在列車的下方，從而完成對波導管信號的接收與發送。列車在運行的過程中，通過這些裝置來接受控制信息，接受到的信息會傳送到駕駛室內的處理器對這些信息進行有效的處理。同時，處理后的信息也通過天線傳送回軌道旁邊的接收裝置。

3.3 無線AP的分布分析

在軌道邊的設置的無線AP能夠接受或者發送所有已經經過誰的信息，但是當工作的這一點共覆蓋率提升到了一個極限后，車載的電臺便會與另外的AP進行工作。只有在軌道旁邊設置了合理的AP布置方案后，才能夠有效的保證信號在傳送與接受過程中具有較好的效果。因此，在方案的制定上，一定要綜合的考慮地形，周邊的環境以及對AP進行維護時的條件等，另外，為了能夠進一步的控制多徑效應所造成的影響，在AP的設置上又需要提升其設置的密度，但是AP密度的提升勢必會影響到隧道內信號的反射，所以在設置的過程中，需要對這兩方面進行綜合的考慮，以保證AP的設置位置處于最佳。

4 總結

隨著我國城市范圍的不斷擴大，許多城市都開始大范圍的修建城市軌道交通系統。本文首先對空間自由波與波導管兩個通信技術進行了分析，并根據實際的情況，提出了將兩種技術進行結合的組合傳輸技術，以期能夠用最低的成本來保證城市軌道交通通信的可靠性。

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作者簡介：錢偉強（1982-），男，河北行唐人，本科，講師，研究方向：城市軌道交通信號，計算機技術，信息管理。endprint