軌道交通信號系統無線傳輸應用策略

摘 要：現代城市軌道交通的建設越來越完善，各大城市相繼開展大規模的軌道交通建設，提升軌道交通信號系統的運行水平的重要性不言而喻，自無線電技術廣泛應用于軌道交通信號系統以后，軌道交通信號系統的組成結構發生了極大的變化，逐漸趨于無線通信列車自動控制的方向發展。本文從軌道交通信號系統中的漏纜、漏泄波導管、無線電臺及交叉感應環線等部分的應用進行分析，提出了關于軌道交通信號系統無線傳輸應用的具體策略與方案，旨在為城市軌道交通部門的信號系統研究給出合理化建議。

關鍵詞：城市軌道交通;信號系統;無線電臺;信號傳輸

現代城市軌道交通中的信號傳輸系統基本依賴無線電數傳輸的方式，可以有效減少軌道旁信號線纜的鋪設工作，并在日常的維修工作中降低其成本。但如何在現有的軌道交通信號系統無線傳輸技術中實現CBTC的功能，則需要相關技術部門做出進一步的研究。技術部門需要明確的是，CBTC系統對列車運行的依賴性非常明顯，運行中的列車、軌道旁區域及控制中心之間存在著高速的雙向通信傳輸功能，所以技術部門要建立起相對可靠且穩定性較高的車地無線信號傳輸系統，解決軌道交通信號系統中對無線電波的傳輸障礙問題，才能完善無線傳輸系統的功能，而軌道交通信號系統自身的組成部分比較復雜，需要技術部門在日常的系統維護中做出相應的調整，使之可以更好的為列車運行所服務。

一、軌道交通信號系統無線傳輸中漏纜的應用

線性無線覆蓋是軌道交通信號系統的主要特點，信號要均勻的覆蓋在列車行駛的路線中，而無線傳輸中是將漏纜和漏泄波導管作為傳輸介質的，所以在應用相關無線傳輸技術時，具有非常明顯的優勢，其特性決定著信號即便是在比較復雜的傳輸環境中，也能夠形成一個完整且與軌道平行的無線覆蓋網絡，對運行中的列車可以實現信號傳輸。其中，漏纜是由內導體及相關絕緣介質組成的物質，電磁波通過設備的發射端經由同軸電纜，可以傳輸到另一端的設備中，軌道旁外界的電磁場可以對漏纜上的槽孔進行感應，再將相關信息傳輸到漏纜內部，并將信息傳輸至接收端的設備中。當下城市軌道交通信號系統中應用的漏纜頻率多數處于450MHz-2GHz之間，可以適應當下社會中各類無線通信的體制要求。在這一方面，與傳統的天線系統相比，漏纜天線系統的優勢是非常明顯的，比如其適用頻率比較寬，信號覆蓋的范圍比較廣，而且電磁場的強度相對穩定和均勻，漏纜衰減方面的傳輸參數也比較適中，對周圍環境的適應力比較強，即便是在復雜的安裝環境中，也可以穩定運行[1]。

二、軌道交通信號系統無線傳輸中漏泄波導管的應用

某城市地鐵工程為實現CBTC的應用功能，采用波導管的方法來傳輸信號，這種材料屬于一種可以傳到高頻電磁波的元件，其中心是空的并且內壁光潔，屬于金屬導管，有些波導管是內附金屬，表面刻有距離相等的細微裂縫，無線電波可以從這些裂縫中向外發射電磁波，因為波導管的物理特性比較好，最大的傳輸距離可以達到1600米，并且電磁波的方向性分布非常均勻，即便是在隧道里或者是彎曲的通道中，其脈沖信號可以用最小的損耗傳輸到目標處?？v觀波導管的優點，可以總結為以下幾個方面，即無現場的覆蓋強度較高且比較均勻，其抗干擾能力比較強而且受到的損耗比較小，傳輸的速率非常大、傳輸的距離比較長，可以使列車在AP之間的轉換所需要的時間。

三、軌道交通信號系統無線傳輸中無線電臺的應用

某城市地鐵工程的線路使用CBTC功能完成信號傳輸，國內多數的城市地鐵都采用無線電臺的信號系統，這類工程的成本投資較少，因為列車運行的間隔時間比較短，所以對軌道交通運輸能力的要求也比較高，為滿足城市中客流的通行需求，城市軌道交通部門要建立起標準化的寬帶通信系統，建設軌道旁區域、車載電臺及骨干電臺三個部分的功能網絡。無線傳播作為應用最廣的一項技術，是以無線信道作為主要的傳輸媒介的，將無線多址信道當做技術應用的路徑，在傳統局域網的基礎上添加了數據網絡，用戶可以隨時速遞接入寬帶網絡。該項技術的原理是在電磁波的作用下向行車數據，為信息的傳播節省軌道設備成本投入。在軌道交通中安裝設備，具有非常明顯的優勢，與有線網絡相比，無線電臺的安裝比較靈活，終端設備便于移動，其可操作性較強，幾乎已經成為網絡中的便攜式設備，其優勢包括設備安裝位置所受的限制比較少，受到其他因素的影響比較小，利用AP數據傳播的速率非常高，可以進一步實現網絡數據的冗余覆蓋，在設備安裝及維護工作中，所需要的成本投入較低，而且技術形式比較簡單[2]。

四、軌道交通信號系統無線傳輸中交叉感應環線的應用

軌道交通信號系統中的交叉感應環線可以構成雙向的通信系統，被廣泛應用于車地設備間的通信中，該系統中包括了環形電纜及車載設備等部分的建設，環形電纜需要以鋼軌為中心，采取對稱的方式進行敷設，選擇適宜的距離進行一次交叉。車底間傳輸的信號會借助數字頻率合成技術直接轉化為信號，在放大功率以后會傳輸到環線上，與列車上安裝的設備之間完成無線通信，實現信號的互通。由此可見交叉感應環線的優點也非常明顯，該項技術的使用經驗相對成熟，工藝比較完善，而且環線等相關設備的使用壽命比較長，相關環線設備的施工成本投資比較少?？v觀現代城市中的軌道交通信號系統的組成結構，應用交叉感應環線的情況比較多，有關部門對該項技術的認可程度比較高，在未來的發展中，該項技術的應用空間還會持續擴大[3]。

五、結束語

城市軌道交通信號系統的建設比較特殊，在隧道中的信號傳輸會受到空間條件的影響，因為隧道的直線距離比較短且彎道較多，直射波在傳輸過程中會因為隧道內的吸收衰減等問題，使得信號的傳播衰減程度更高，所以空間自由傳播的方式應當加以創新，預先在施工前進行勘察，確定設備布置的位置，考慮到周圍可能存在民用的WLAN網絡，所以城市軌道交通信號系統的運行可能會受到影響，與現有的車地無線傳輸方式相比，無線傳輸的方式更加多樣而且優勢比較明顯，以此構成的CBTC列車控制系統，能夠在控制前行列車及前方線路情況的基礎上，提升信號的傳輸效率與穩定性。

參考文獻：

[1]文豪.淺談軌道交通信號系統無線傳輸應用[J].科技創新導報，2018，13（05）：10-11.

[2]劉俊，胡敏.軌道交通信號系統無線傳輸抗干擾研究[J].鐵道通信信號，2018，50（10）：68-70.

[3]何冠中.城市軌道交通信號系統增強型點式的技術方案[J].鐵路通信信號工程技術，2017，11（01）：81-83.

作者簡介：

黃傳銳（1987.08.02），男， 四川隆昌， 漢 ，本科 ，助理工程師 軌道交通（通信信號）.