基于地鐵CBTC系統的無線測試淺析

邱馳煜

摘要：CBTC系指城市軌道交通在通信的基礎上控制列車的系統，此系統是的數據通信體系（DCS）是無線通信，并且是一種車地雙向通信系統，其中無線傳輸的穩定性及可靠性非常關鍵。鑒于此，本文對地鐵CBTC系統的無線測試進行了分析，希望能夠有效提升地鐵CBTC系統的可靠性及穩定性。

關鍵詞：地鐵CBTC系統；無線測試；無線通信性能

如今，隨著社會不斷發展，城市化進程不斷推進，帶來了非常嚴峻的交通壓力，因此，地鐵應運而生，并且漸漸在國內各大城市建造。隨著地鐵工程的不斷涌現，地鐵通信系統及控制的重要也就得到顯現。而地鐵CBTC系統的穩定性及可靠性是非常重要的，在一定程度上影響著地鐵服務的水平及質量，甚至會在一定程度上影響列車運行的安全。因此，對地鐵CBTC系統的無線測試進行分析是非常有必要的。

1監測軟件的設計

1.1信道跳轉過程

通常來說，在CBTC系統的主用通信設備、備用通信設備與地鐵電視的PIS設備分別對應的是信道1、信道6與信道11，獨立的信道，能夠有效防止出現系統內部干擾的現象，鑒于此，要想使得CBTC系統通信狀況得到監測，就要有效監測并且詳細記錄所有信道的實際運用情況。在接入點及站點的識別上，可以借助監測信道循環跳轉技術來完成。此外，應該有效剖析互聯網通信設施的各項數據。

1.2接入點和站點識別過程

首先，監測軟件和驅動模塊共同將讀取指示傳達出去，之后驅動模塊就會自動采集物理層的解碼數據及有關信息，這就包括了時間、功率與速率等。最后，監測軟件應該基于數據的MAC層首部數據，識別該包數據是接入點還是站點中的，要是相應的接入點或是根本未出現，就要把接入點或是在列表存儲。

1.3數據存儲過程

首先，監測軟件會基于相關指標，將PCAP文件的首部數據及信息儲存。之后，物理層就會將相應的監測數據及空白指標信息傳輸給監測軟件。最后，監測軟件會存儲每包數據的首部數據、空口指標與相應的數據。

2.測試內容

本文是測試某市地鐵8號線CBTC系統的無線通信功能，進而評價該無線系統的傳輸功能符不符合各種速度列車運行控制的標準，進而為列車的實際運行奠定數據基礎，能夠將通信系統中的問題暴露出來，進而及時進行妥善處理，能夠有效促進8號線的順利運行。

2.1隧道中的無線傳輸測試

在該市地鐵8號線CBTC系統項目實施前，由于隧道不能進行施工，所以就利用該市地鐵3號線的隧道，進行了2.4 GHZ頻段在隧道中的傳輸效果，進而為該市地鐵8號線的無線網絡設計奠定理論基礎，對距離AP從50～750m范圍內無線信號的場強及信噪比進行了分析及比較。如果AP的覆蓋距離是650m，還是能夠達到10dB信噪比的標準，由于系統余量限制，再加上CBTC系統要進行冗余覆蓋建設，所以AP的距離最好控制300m。

2.2型式試驗和EMC測試

如果無線器材是設置在列車上及地面，就應該耐受高低溫，其實際能夠正常運行的溫度范圍應該是-25～70℃，在實際測試的過程中，根據鐵道部的機車信號器材的指標，標準號TB/T3021-2001，測試之后，該市8號線CIA系統選擇的無線器材達標。

城市軌道交通線路及車輛具備非常復雜的電磁環境，尤其是列車上，存在非常多的電磁輻射，鑒于此，一定要保障無線器材不能被電磁輻射所干擾，當然也不能影響其他器材，應該針對CBTC系統中的無線器材，開展電磁兼容性測驗，根據鐵道部TB/T3073- 2003進行測試，最終結果顯示該市地鐵8號線CBTC系統中的無線器材滿足EMC要求。

2.3場強覆蓋測試

為了使得CBTC系統無線傳輸性能得到提升，AP所得到的信噪比一定要超過10dB；由于在隧道里存在多徑效應，所以信號的穩定性不高，特別是還存在列車移動及其他因素的干擾。在進行場強覆蓋測驗的工程中，沿線的信噪比應該控制在30dB以上。從最終的測試結果發現，該市地鐵8號線的無線場強覆蓋是達標的。

2.4乒乓切換的預判和定位

基于對該市地鐵8號線的場強測驗結果，能夠評價出現乒乓切換與相應切換地點的可能性，在評價乒乓切換方法的時候，應該設定切換措施是：車載無線電臺（STA）和信噪比最大的AP有效關聯，STA接收到APi信號的信噪比為Si，在下一時刻STA在同一信道上接收到另一個APj，STA接收到APj信號的信噪比為Sj，如果Sj-Si>3dB，則STA切換至APj。要是存在多個AP被檢測到了，要是最大值和其他值之間的差距均超過3dB，就表示相較于其他信號來說，該AP的信號強度更大一些，STA關聯至該AP，出現乒乓切換情況的幾率非常小；要是存在和最大值之間差距在3dB以內的信號，就表示有AP的信號強度和STA沒有很大區別，現今對AP關聯的實際信號強度，都是在信號快衰落的基礎上，所以能夠得出乒乓切換出現的幾率相對較大。

3.測試結論

依照該市地鐵8號線無線測試的各項數據及相應的結果，能夠做出下列結論：

（1）考慮到CBTC系統的實際需求，無線器材的穩定、可靠性一定要得到保障，還要對地鐵線路的條件及環境有較高的適應性，所以一定要運用過型式試驗及EMC測試。

（2）由于地鐵隧道存在波導作用，在隧道中的無線傳輸不會被微波視距傳播所影響。

（3）在地鐵隧道中存在非常嚴重的多徑效應，并且具備非常大的場強波動，鑒于此，應該運用抗多徑的方式。

結語：

運用CBTC監測軟件有效進行CBTC系統的無線測試，能夠掌握盲區的情況，并且不斷完善網絡，使得CBTC無線通信系統通信信息能夠及時顯示，并且做到妥善記錄，這就會在很大程度上促進CBTC器材穩定性、可靠性的提升，并且能夠有效優化空中電波秩序。

參考文獻：

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