天津地鐵CBTC系統中車—地通信應用比較

摘 要 基于通信的列車控制系統（CBTC）使用無線局域網（WLAN）技術實現軌旁ATP與車載ATP的數據通信，車-地無線通信的信號的覆蓋實現方式包含無線電臺、漏泄同軸電纜、漏隙波導管。通過對天津地鐵4條線路車-地通信解決方案的比較，了解設備的特點及維護方式。

【關鍵詞】無線電臺 波導管 漏纜

CBTC的定義：不依賴于軌道電路的、具有高度分辨能力的列車定位方法，連續的、大容量的、雙向車-地通信，車載和軌旁處理器執行關鍵任務。

1 無線局域網在CBTC系統中原理和作用

在CBTC中的應用，通過無線覆蓋和冗余結構，實現信號系統內部各子系統間的數據流的高可靠性、可用性雙向傳輸。車-地無線通信是一個單獨的網絡，對于報文傳送來說是完全透明的。

信號系統車-地通信傳輸系統基于類似IEEE802.11g的專用通信協議，是IEEE802.11g標準草案中5MHz帶寬的窄帶通信技術。雖然正式標準中刪除了這部分內容，但是無線局域網芯片支持5MHz帶寬，因此硬件設備不需要改變，只是軟件修改就可以實現。車-地無線網絡工作在2.4GHz（2.4G-2.4835GHz）開放頻段；軌旁無線單元與車載無線單元配置都是冗余的，采用冗余雙網設計，雙網分別對應有線網絡的冗余ATC網。與國家高速鐵路信號系統車-地無線通信雙向傳輸采用GSM-R模式不同，在地鐵信號系統中，多采用定向天線、漏泄電纜和裂縫波導管模式。

2 天津地鐵中無線網絡的實現方式

天津地鐵6號線的無線網絡由信號集成商交控科技設計，其采用14個信道中的兩個信道，分別作為紅藍網使用的信道。軌旁設置采用無線電臺和定向增益天線完成軌行區信號覆蓋。沿線路布置的無線接入點無線電臺每隔250米布置，同一接入點同時布置紅網和藍網的網絡設備，實現區間任意點位的雙網冗余覆蓋。根據無線電臺的覆蓋范圍可達500米左右的能力，經過計算實現相鄰的三個AP可實現中間無線電臺故障時相鄰的兩個無線電臺仍可覆蓋該區域，實現無線網絡覆蓋的雙重冗余。

車載設備設置原則：在列車的兩端駕駛室分別設置紅網車載無線DCS設備和藍網車載無線DCS設備，車頭和車尾的兩套設備構成車載網絡設備的紅藍網的雙網冗余結構，實現列車與軌旁設備的雙向通信。

天津地鐵2、3號線的龐巴迪CITYFLO650系統采用的車-地無線傳輸網絡與其它無線局域網不同，其通過空間傳播的信息不是基于IP地址的，而是每列車配有一個唯一的列車和車輛地址，用于車載設備與軌旁ATP之間的數據通信。軌旁ATP只和固定的軌旁網絡電臺通信，沒有移動的MAC和IP地址介入，雖然也采用2.4GHz無線頻段但其在802.11系統協議的基礎上增加了專屬的私有協議。其無線系統頻率規劃分配是可編程的，可以按照需求重新配置，防止與其他利用2.4G頻段的設備產生沖突，CITYFLO650車-地通信系統把2.4GHz的頻段分為10個，具體線路應用使用2.4GHz帶寬中的5個頻率，確保相鄰兩個無線區域頻率不同。

2/3號線的傳輸介質采用漏泄同軸電纜，軌行區每隔250米設置無線電臺，將電臺使用的漏泄同軸電纜沿區間洞頂敷設。列車的兩個駕駛室上方分別安裝信號接收裝置。

3 不同車-地無線通信方式實現的比較

傳輸介質還有一種波導管形式，波導管可分為普通波導管和裂縫波導管兩種。車-地無線通信時，波導管的抗干擾性能更好，但其日常維護較為復雜，對環境更為敏感；漏泄同軸電纜需要沿區間布置，使用卡具在洞頂安裝，對日常巡視和緊固要求更為嚴格；而無線電臺方式的靈活性和維護特點使得目前應用較多。

4 綜述

天津地鐵6號線所采用的無線電臺解決方案，網絡冗余性實現雙重冗余，其通過AES加密算法、隱藏SSID等方式保證網絡安全。但其所使用的頻段情況將在后續開通的與天津地鐵5號線的同臺換成站將進行驗證，不同廠家信號系統在實際應用中是否可實現無干擾。2/3號線龐巴迪獨立的系統設計和私有協議確保了網絡安全。

隨著技術的發展，LTE技術與傳統無線局域網相比，具有延遲降低、分組傳送、廣域覆蓋、高數據速率和移動支持能力強等諸多優勢。后續新建線路中，無線通信已開始更多的采用LTE技術。

參考文獻

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作者簡介

韓佳鑫（1986-），男，河北省定州市人。碩士研究生，工程師，主要從事城市軌道交通信號系統養護維修管理。

作者單位

天津市地下鐵道運營有限公司 天津市 300000