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篇1

關(guān)鍵詞：信號(hào)系統(tǒng)；CBTC；抗干擾

中圖分類號(hào)： U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1.CBTC的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)（computer）、通信技術(shù)（communication）和控制技術(shù)（control）的飛躍發(fā)展，傳統(tǒng)的以軌道電路作為信息載體的列車控制系統(tǒng)逐步以利用3C技術(shù)為基礎(chǔ)的“基于通信的列車控制系統(tǒng)”——CBTC所取代。

CBTC比之于傳統(tǒng)的基于軌道電路的列車控制系統(tǒng)，有兩個(gè)基本特點(diǎn)：

連續(xù)的、大容量的列車---軌旁雙向數(shù)據(jù)通信技術(shù)。

不以軌道電路作為信息傳輸媒介，以應(yīng)答器、計(jì)軸或其他形式能傳送無線信號(hào)的裝置作為降級(jí)的處理。

通信技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)合重新規(guī)劃了城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成，為列車運(yùn)行控制的未來發(fā)展開辟新的空間。目前國內(nèi)CBTC的無線通信系統(tǒng)使用的2.4GHz ( 2.4 GHz～ 2.4835 GHz) 工作頻段是國家規(guī)定的公用頻段。此頻段內(nèi)，在限定發(fā)射功率指標(biāo)下，無需申請(qǐng)批準(zhǔn)就能使用，因此造成該頻段應(yīng)用業(yè)務(wù)和用戶大量集中，潛在無線干擾普遍存在。

CBTC系統(tǒng)干擾源分析

便攜式Wi-Fi

在信息高速發(fā)展的今天，利用移動(dòng)終端隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)無線上網(wǎng)（Wi-Fi）已逐漸成為人們生活中的必需品。通信運(yùn)營商推出便攜Wi-Fi設(shè)備（3G便攜式段利用便攜Wi-Fi實(shí)現(xiàn)無線上網(wǎng)）Wi-Fi無線上網(wǎng)亦采用2.4GHz開放頻段，一旦引入地鐵很可能會(huì)對(duì)CBTC無線傳輸系統(tǒng)帶來干擾，從而嚴(yán)重影響地鐵運(yùn)營的安全性。

民用設(shè)備

地鐵附近使用的微波醫(yī)療等設(shè)備會(huì)對(duì)地鐵CBTC無線數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生干擾，目前國內(nèi)地鐵曾經(jīng)發(fā)生過類似醫(yī)療設(shè)備對(duì)CBTC系統(tǒng)干擾，從而對(duì)正常運(yùn)營產(chǎn)生影響。

移動(dòng)、電信運(yùn)營商

移動(dòng)、電信運(yùn)營商的Wi-Fi系統(tǒng)引入地鐵，在地鐵內(nèi)構(gòu)建Wi-Fi公眾使用的無線局移動(dòng)域網(wǎng)，對(duì)車地?cái)?shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生干擾，一定程度上對(duì)列車正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。當(dāng)然目前國內(nèi)城市尚未全面無線覆蓋，所以暫時(shí)地鐵尚未引入Wi-Fi系統(tǒng)。

PIS系統(tǒng)。

PIS系統(tǒng)是依托多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)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信息服務(wù)的系統(tǒng)。無線的頻段采用接入點(diǎn)（AP）天線作為和列車進(jìn)行通信的手段，西安地鐵2號(hào)線PIS系統(tǒng)采用5.8 GHz頻段。

地鐵線路間干擾

地鐵形成線網(wǎng)后，換乘站（特別是同站臺(tái)換乘）或者是聯(lián)絡(luò)線的同頻干擾問題比較突出。因?yàn)閮蓷l線路的CBTC系統(tǒng)都采用相同的頻段和信道，信號(hào)會(huì)相互滲漏，當(dāng)滲漏的信號(hào)功率足夠大時(shí)就會(huì)產(chǎn)生同頻干擾。

不論是何種干擾源，也不論干擾源的功率大小，對(duì)地鐵CBTC信號(hào)系統(tǒng)始終形成威脅，因此必須深入研究避免或者減少干擾的影響。

防止無線干擾的措施

CBTC 系統(tǒng)始終面對(duì)一個(gè)復(fù)雜的無線電磁環(huán)境，無線干擾是一個(gè)無法避免的問題，需要從以下3 個(gè)方面解決無線干擾對(duì)系統(tǒng)安全性的影響。

1． 在現(xiàn)行頻段使用方式下，通過對(duì)性能指標(biāo)參數(shù)的調(diào)整，完善優(yōu)化無線技術(shù)，增強(qiáng)設(shè)備的抗干擾能力，適應(yīng)更惡劣的環(huán)境要求。

2． 通過相應(yīng)行政管理手段，為CBTC 無線通信系統(tǒng)設(shè)置專用頻段，將使用公用頻段引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。但是存在頻率規(guī)劃和審批，以及在技術(shù)上和產(chǎn)品上能否取得設(shè)備廠商的支持等問題，需要進(jìn)行詳細(xì)研究和論證。

3. 城市軌道交通運(yùn)營維護(hù)部門對(duì)地鐵沿線的環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，通過周邊環(huán)境制定相應(yīng)的措施。

根據(jù)以上分析，以后在系統(tǒng)的選型、設(shè)計(jì)等方面可以從以下幾方面深入考慮。

（1）雙網(wǎng)雙信道冗余設(shè)計(jì)

車-地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)冗余覆蓋方案，沿線部署2 套完全獨(dú)立的WLAN 無線網(wǎng)絡(luò)，2 個(gè)網(wǎng)絡(luò)分別使用信道1 ( 2401～2423 MHz) 和信道11 ( 2446～2468 MHz) ，2 個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)完全隔離，互為冗余。每列車車頭與車尾安裝2 套車載無線單元，分別接入軌旁2 個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)。2 個(gè)車-地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)并行工作，同步傳遞相同的數(shù)據(jù)報(bào)文，即使出現(xiàn)故障，單網(wǎng)通信中斷，也不會(huì)影響數(shù)據(jù)報(bào)文的傳輸。

（2）跳頻擴(kuò)頻設(shè)計(jì)

現(xiàn)有的WLAN技術(shù)，相對(duì)于直序擴(kuò)頻（DSSS），跳頻擴(kuò)頻（FHSS）技術(shù)規(guī)避頻率干擾的能力稍強(qiáng)于直序擴(kuò)頻技術(shù)，跳頻技術(shù)具有更好的保密性和抗干擾性能。因此跳頻技術(shù)具有帶寬窄、功率譜密度高的特點(diǎn)，從而具有較強(qiáng)的抗干擾能力。此外跳頻擴(kuò)頻技術(shù)是經(jīng)由載波快速在不同頻率中切換，并在接收與發(fā)射端使用一種虛擬隨機(jī)的過程，所以可以很好的抵御外界同頻干擾的問題。但是，由于它的信道不得大于1MHz，限制了它最大傳輸速度不能大于2Mbps。另外，F(xiàn)HSS必須在2.4GHz整個(gè)頻段內(nèi)周期性跳頻，因此它也帶來跳頻上的開銷。

（3）無線覆蓋方式選擇

采用合理的無線覆蓋方式，有效增大有用信號(hào)強(qiáng)度，降低外界干擾信號(hào)強(qiáng)度，可以提高系統(tǒng)抗干擾能力。無線信號(hào)覆蓋通常有3 種方式: 天線、漏泄同軸電纜和波導(dǎo)管。其中，車載天線使用定向天線，在保證自身設(shè)備場(chǎng)強(qiáng)覆蓋要求下，降低覆蓋范圍; 而漏泄同軸電纜和波導(dǎo)管信號(hào)覆蓋具有較強(qiáng)的方向性和較短的垂直覆蓋距離，通過合理的布設(shè)可以有效減低外界干擾信號(hào)強(qiáng)度，提高系統(tǒng)的抗干擾能力?？紤]到車廂內(nèi)乘客使用設(shè)備的無線干擾，為了減少車廂內(nèi)部無線漏油的干擾，可以考慮采取將車頭、車尾與客室之間的隔板加裝屏蔽措施，比如加裝金屬網(wǎng)格等，這樣可以將便攜式WiFi漏油器的干擾進(jìn)一步屏蔽，減少了對(duì)CBTC系統(tǒng)的無線干擾。當(dāng)然這種方式需要進(jìn)行測(cè)試，對(duì)抗干擾的效果進(jìn)行評(píng)定。

（4）城市軌道交通運(yùn)營維護(hù)部門，也可以做以下工作，以減少無線干擾對(duì)行車產(chǎn)生的影響。

1）地鐵維護(hù)部門根據(jù)無委的規(guī)定，定期對(duì)地鐵內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，納入設(shè)備維護(hù)管理的一部分內(nèi)容。

2）考慮到車廂內(nèi)乘客使用設(shè)備的無線干擾，為了減少車廂內(nèi)部無線漏油的干擾，可以考慮采取將車頭、車尾與客室之間的隔板加裝屏蔽措施，比如加裝金屬網(wǎng)格等，這樣可以將便攜式WiFi漏油器的干擾進(jìn)一步屏蔽，減少了對(duì)CBTC系統(tǒng)的無線干擾。當(dāng)然這種方式需要進(jìn)行測(cè)試，對(duì)抗干擾的效果進(jìn)行評(píng)定。

3）使用頻段環(huán)境清潔的5.8G頻段

主要考慮5.8G頻段相對(duì)2.4G頻段來說，使用環(huán)境較為清潔，但是5.8G頻段傳輸距離較短，無線覆蓋范圍較小，無線產(chǎn)品性能和無線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋方式都需要經(jīng)過試驗(yàn)研究，以保證系統(tǒng)的可用性，滿足CBTC 性能指標(biāo)要求。

結(jié)束語

隨著地鐵建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，越來越多的城市加入到地鐵建設(shè)的大潮中，信號(hào)系統(tǒng)也由最初的固定閉塞發(fā)展到準(zhǔn)移動(dòng)閉塞、再到如今的移動(dòng)閉塞系統(tǒng)，無線技術(shù)在地鐵信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用標(biāo)志著列車自動(dòng)控制系統(tǒng)智能化程度進(jìn)一步提高，同時(shí)隨著無線設(shè)備在各行各業(yè)以及民用移動(dòng)系統(tǒng)的普及，無線干擾問題對(duì)CBTC信號(hào)系統(tǒng)的威脅也日益突出。在這里提出這個(gè)問題，也是希望和同行們進(jìn)行交流，以便大家探討出較好的無線抗干擾措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫思南，軌道交通基于通信的列車控制無線系統(tǒng)干擾性研究[學(xué)士論文]，上海交通大學(xué)，2007.7

[2]林瑜筠.城市軌道交通信號(hào)（第二版）[M].北京.中國鐵道出版社，2010.7.