無線通信的軌道交通CBTC技術分析探討

徐楊元

摘要：隨著我國社會經濟的飛速發展，城市規模的不斷擴大也讓軌道交通成為了當前人們最喜愛的交通工具之一。不過由于城市人口的飛速增加，地鐵交通的壓力也越來越大，為了提升地鐵交通的效率，CBTC技術的應用積極促進了軌道交通的發展，確保地鐵列車在運行過程中的穩定、安全。

關鍵詞：軌道交通;無線通信;CBTC技術

CBTC技術是軌道交通發展過程中的關鍵技術之一，由于城市發展的需求，加上軌道交通速度快、能源消耗少的特點，因此大多數城市都建立起了一定規模的軌道交通路線，這對緩解城市交通壓力以及保護城市環境都是非常有利的，其中CBTC技術也發揮了其最大的作用。

一、CBTC系統的概念和原理

在傳統城市交通運輸上，公交車一直占據著城市交通的主力，不過由于人口的不斷增加，公交車也顯現出了運輸能力不足的情況，而且公交車的能源消耗相對較大，因此會給我國經濟和環境造成很大負擔。因此軌道交通技術的不斷成熟也成為了城市發展中城市交通改革的重要方向，而CBTC系統是基于通信的列車自動控制系統，它可以利用計算機和通信技術來對列車實施自動控制，確保能夠實現移動閉塞制式。CBTC系統最大的優勢就是能夠讓列車設備和導軌以及車站設備實現雙向通信，相對于傳統系統來說，利用無線通信的CBTC系統不僅可以有效控制硬件設施的數量，同時對系統的安裝、維護、調試和使用等等工作都變得更加便捷，而且還能有效控制設備的運維與安裝成本，對于軌道交通的經濟效益發展是非常有利的，同時還能確保軌道交通的可持續發展。如今CBTC系統已經成為了軌道交通信號系統中的主要技術，不光在國內的軌道交通建設中受到歡迎，在國外的軌道交通建設中也被廣泛使用。CBTC可以讓車輛在行進中利用雙向通信技術來第一時間獲得列車的位置和速度，并且可以對其他列車發出安全間隔消息，確保列車的行進安全以及減少突發事件的影響，以滿足當前城市軌道交通的大容量和高密度的乘客需求，以促進城市軌道交通能獲得安全穩定的發展。

CBTC系統的主要設備包含著中心控制設備、車站控制設備、列車裝載設備、軌道裝載設備以及無線通信網絡構成，調度控制中心會對各個車站的設備進行控制，確保各個車站能夠實現及時交接。而各個車站設備會利用無線網來對其范圍內的車輛和軌道進行實施通信和控制。而在列車的運行中列車所裝載的設備會利用無線網把列車的位置和速度等信息發送到車站設備中，并獲取軌道裝載設備發送的岔道口、線路坡度、限速段以及停站點等信息，確保能夠實時獲取安全距離以及列車的速度，保障整個軌道交通系統能夠穩定、安全且高速地運行。

而CBTC系統的無線傳輸具有如下要求：系統數據的誤碼率BER等于10-4～10-6，危險側故障率THR等于10-9一小時～10-8一小時，丟包率必須小于1%。為了確保列車控制系統需求的信息量以及實時性的需求，無線網的延遲一定要控制在150毫秒。而且無線網范圍內的區域都應當確保A/B雙網冗余覆蓋，保障整個線路的列車網絡傳輸速度不得低于一千kb每秒，上傳和下載速度應當各占500kb每秒，同時還要確保符合故障倒向安全原則。

二、地鐵CBTC系統的技術構成

當前地鐵交通建設中CBTC的作用非常重要，而CBTC系統所需技術主要包含了WLAN技術、交叉感應環線以及LTE等技術。其中WLAN技術是大家所熟知的無線局域網絡技術，其基礎是IEEE802.11無線通信技術，也是網絡和無線技術的完美結合。如今WLAN技術已經成為了人們生活中必不可少的技術之一，而基于IEEE802.11技術的標準也讓無線網絡的傳輸質量和速度獲得了飛速提升，同時為了確保無線網絡不被周邊環境干擾，智能天線的使用也能夠對波束等因素進行動態調節，確保網絡不會因為其他原因而造成波動，確保網絡的穩定性。而WLAN技術的兼容性很強，當前所使用的接入設備以及終端設備都能確保有效鍵入，因此當前的WLAN技術可以完全保障在軌道交通的工作中能夠穩定運行。

交叉感應環線技術是地鐵CBTC技術的主要傳輸方式之一，由于運行中交叉感應環線的數據傳輸速率不足，因此車輛和軌道基本會利用磁感應的方法來實現信息傳輸工作。軌道旁所裝載的CBTC設備可以針對當前區域的列車進行信息交換，而列車的運行狀況可以利用車載CBTC設備進行準確傳輸。軌道CBTC設備在獲得相應信息后會根據當前狀況來計算列車運行權限并把信息傳輸給列車，確保列車能夠安全、快速且穩定運行。

而LTE移動通信技術有設備靈活以及上下行資源可調節的特色，可以利用具體需求進行調節來確保滿足工作需求。LTE利用了自動頻率校正技術來保障高速移動中無線網絡的質量，而且LTE技術還運用ICIC技術來控制區域邊緣的干擾頻率，確保增強區域吞吐率。LTE技術的目標就是建立起無線接入架構，確保該架構具有高傳輸效率以及低延遲的效果，并且可以加強多媒體廣播組的工作，讓地鐵建設和運行的控制變得更加智能化。

三、地鐵CBTC技術的特點

CBTC是促進軌道交通發展的關鍵技術，CBTC技術的特點除了能夠確保提高軌道交通信息的傳輸速度外，還能夠加強軌道交通的運行效率，確保軌道交通的發展能夠更得上當前社會發展和人們出行的需求。但從信息傳輸方面來說，CBTC技術能夠有效確保列車運行過程中產生的大量信息傳輸到控制系統中，而超快的傳輸速度也能讓管理人員第一時間得到列車運行的信息，并且來對列車進行有效控制，確保移動自動閉塞系統能夠完美實現，以控制地鐵投資成本和日常運維工作能夠得到有效控制，讓列車的運行穩定性和速度大幅提升，同時可以控制和組織好雙向以及單項連續運行啟動的范圍，讓載客量以及速度不一樣的列車都能夠受到有效控制，以確保能夠實現地鐵故障的集中化管理，全面掌控列車的運行情況，讓列車的運行變得更加安全、更加快速、更加穩定。而CBTC還能夠代替傳統的電纜工作，能夠免去布線工作以及后期的維護和保養成本，讓地鐵的經濟效益和工作效率得到顯著提升。而且CBTC系統還能夠讓車輛和控制中心進行雙向溝通，確保列車運行間隔能夠得到有效控制，讓地鐵運行效率變得更高。

四、結語

CBTC系統是保障地鐵不斷發展的關鍵技術，它完美集成了無線網絡技術、計算機技術以及自動控制技術，確保能夠對列車進行集中化控制和管理，保障軌道交通的發展能夠更加安全、更加穩定、更加便捷。

參考文獻：

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