地鐵信號系統無線通訊傳輸的抗干擾措施

左旭濤

（青島地鐵集團有限公司，山東青島 266101）

0 引言

地鐵運營時會應用無線通信技術。該技術在信息信號傳播方面具備較強的經濟性及拓展性，可以實現地鐵信號傳輸效果的提升。當前很多電車啟動時，所產生的瞬時壓力、設備設施的阻擋等因素均會對地鐵信號系統的正常運行產生影響，從而威脅地鐵的安全運行。一般情況下，無線通信技術系統根據應用范圍可分為公網無線通信和專用無線通信兩種，前者的主體為公共移動信號，后者則在軌道交通中廣泛應用。當地鐵信號系統處于運行狀態下，相關工作人員應該清晰地了解地鐵信號系統受何種干擾因素影響，并從系統的可靠性、穩定性、地鐵運行安全等層面出發，針對各類干擾因素制定有效的抗干擾措施，保證地鐵安全運行。

1 地鐵通訊系統信號傳輸的干擾源分析

地鐵在運營時，一般通過通信系統傳遞車輛信號，地鐵信號傳輸的及時性關系到地鐵運行整體的安全性。地鐵信號傳輸通常會選擇無線網絡，當前地鐵常用的無線組網主要包括裂縫波導、WLAN 以及漏泄電纜三種。三種無線組網的對比結果見表1。

從表1中可以了解到，三種無線組網各有優勢及不足。雖然WLAN 及漏泄電纜在抗干擾性方面比較強，但在傳輸地鐵信號時，仍會受到一些干擾源的干擾，若要保證地鐵運行的安全性和穩定性，必須對這些干擾源進行分析。

表1 地鐵常用的三種無線組網對比

從地鐵信號傳輸時間方面對無線信號的開放性特征進行研究，此特性導致信息出現安全性問題。所以在應用無線網絡時，應該開展針對網絡惡性攻擊的相關防御工作。隨著科技的不斷發展，需要對無線網絡技術的應用及發展現狀進行全面掌握，同時也要關注相關技術的應用與發展狀況，應用無線網絡時，一定要避免無線信號接收及傳輸出現問題。在傳輸局域網信號時，要及時發現網絡惡性攻擊，從而避免信號傳輸受到影響。一旦出現網絡攻擊時，地鐵車輛將會無法精準控制，導致地鐵運營出現損失。所以工作人員必須全面分析干擾因素，鎖定干擾源。除了受網絡惡性攻擊的干擾影響之外，地鐵信號傳輸還會受障礙物、電子設備信號、多普勒效應等多方面因素影響，具體干擾源的控制應該結合實際情況而定。

2 地鐵無線通訊系統的具體要求

地鐵無線通信系統結構是在通信技術持續發展中不斷完善的，目前正逐漸形成網絡化的發展趨勢，在發展中通常是以CBTC 信號構建地鐵信號通道。CBTC 系統的結構圖如圖1所示。

圖1 地鐵CBTC 系統結構圖

CBTC 系統在通信領域的關注度一直比較高，且技術獨立性比較好。在地面信息與車輛運行信息之中，需要將平衡動態點予以有效構建，并實現技術框架的整體優化。通過CBTC 系統實施獨立項目，對地鐵信號通信系統進行研究，并完成系統結構優化，還需要關注各類功放設備。在研究各類裝置時，需要對系統之中的信息處理器運行狀態進行全面關注。當基礎性元件常規運行實現控制之后，便需要構建動態管理框架，從而保證服務器能夠有效地應用于地鐵無線通信系統之中，使系統獲得更加穩定、有效的運行效果。除此之外，還需要依據相關標準對地鐵網絡類別進行劃分，必須明確地鐵網絡結構構成情況。地鐵車輛的頭尾部都能夠按照地鐵信號傳輸的實際需求對光纜結構進行增設，對于光纜結構的選型則可以依照地鐵車輛的信號傳輸要求以及所在區域開展，但需要保證所選光纜結構必須同信息冗余之間完成對接。

例如，地鐵車輛通常會采用有線設備對無線AP、周邊環境以及服務器進行整合。自由波是傳輸介質的一種，受其支持可實現地鐵車輛與地面之間的信號傳遞。當前，我國在開展軌道交通信息化建設工作中，要求無線通信系統在應用時，一定要明確沿線地區存在的通信干擾因素，并采取有效措施對這些因素進行處理，從而降低對無線通信系統造成的干擾影響，確保系統能夠按照實際工作需求傳遞地鐵信號。通過合理調配，減輕外部因素對通信系統造成的干擾影響。同時，為了確保無線通信系統能夠支撐地鐵車輛的安全有效運行，還要保證地面調度中心能夠同地鐵車輛之間形成雙向信息傳輸，使該系統能夠以無線列控的形式來實現信息傳遞。該系統在地鐵車輛中應用時，還要確保信號越區系統能夠及時切換。系統還需要達到故障安全要求，即在地鐵運行時，即便系統發生故障，也能夠保證地鐵車輛運行的安全性和穩定性。此外，地鐵通信非常需要無線通信系統的支持，所以在地鐵通信之中，應該明確無線通信系統的實際應用情況，確保該系統能夠有效地適用于綜合通信平臺，并滿足地鐵各部門的實際需求，使該系統具備一定的獨立性，從而便于地鐵調度的安全性、快捷性。

3 地鐵信號系統無線通訊傳輸的抗干擾技術措施

目前，針對地鐵信號傳輸采用的主流抗干擾技術措施包括PIS 技術、無線網絡結構優化技術以及站臺換乘信號傳輸抗干擾技術三種。

3.1 地鐵PIS 技術

對地鐵信號系統無線通訊傳輸的抗干擾技術進行研究，需要對各種技術的結構框架進行分析，全面掌握地鐵信號傳輸的機制，還要掌握運行結構的整體狀況，從而有效構建系統信號傳輸機制。目前，地鐵信號系統無線通訊傳輸采用的PIS 抗干擾技術便是在我國科學技術發展的基礎上產生的，該技術的抗干擾效果良好。PIS 技術在實際應用之中通常包含信號補空以及隔離技術參數兩個方面。其中，隔離技術參數處于信號傳輸階段，能夠在PIS 技術結構下提升該技術結構與參數框架組件之間的合理性。PIS 技術應用時會將輸出頻率分離，從而在預防干擾源方面可發揮有效作用，能夠將干擾源信號減弱，從而使信號傳輸順利進行，從而達到技術運行目標。而信號補空也處于信號傳輸階段，可通過這種方式對一些不良信號進行處置和隔離，所以信號補空主要是為了對不良信號的干擾進行處置，但需要保證工作的對象為PIS 系統。在應用抗干擾技術時，技術參數必須具備一定針對性，應于信號抗干擾項目處于運行狀態下采取這種處理方法。工作人員在地鐵通信系統運行時，必須全面了解廠商提供的PIS 參數，結合PIS 系統參數構建處理庫，從而對數據信息進行完全掌控。在開展針對性控制過程中，還要確保運行的參數框架能夠對信號傳輸的實際需求予以滿足，工作人員應用PIS 技術開展信號傳輸時，還需要使PIS 系統與地鐵信號系統兩者的頻率控制在2.4～5.8Hz 范圍內，從而提升信號傳輸時的抗干擾效果。PIS 系統拓撲圖如圖2所示。

圖2 地鐵PIS 系統拓撲圖

3.2 無線網絡結構優化技術

若要對無線AP 的防范措施進行分析，并將其防范內容清晰明了，需要展開適當性調控操作，使管控結構的整體管理效果得到優化。在這一過程中，可將整體運行的參數進行調節，使之達到合理范圍，從而使運行參數更加合理、穩定，進而保證管理參數和系統均能夠滿足實際地鐵信號傳輸的需求。所以，應該從實際需求著手，為了實現監控框架的優化以及整個無線網絡結構得到有效限制，必須對網絡接入者的數量進行控制。采取實時監控以及全面分析，使針對性管控措施予以落實，從而實現限制效果的提升。在實際工作中，還應該將媒體向子層接入的技術進行掌控，使其應用效果得到提升，從而確保這項技術能夠在實際工作中發揮足夠的穩定性，為無線網絡結構實現優化提供支持。

工作人員還需要掌握構建系統采用的方法方式，并掌握系統運行過程中的管控需求，同時要求工作人員在系統運行時要制定完善的管控方案，從而提升對系統的管控力度，進而有效實現系統管理的時效性以及功能性。工作人員為了對無線網區域開展細致的處理，可對交換機的層數機制進行優化，從而對網絡惡意信號進行有效防護。保證車輛運行時，無線網絡信號在傳輸的過程中不會被網絡惡意信號的侵襲而受到干擾。由此可見，采取無線網絡結構優化技術，并對無線網絡區域控制實現精細化處理，可有效提升信號傳輸的安全性。

3.3 站臺換乘信號傳輸抗干擾技術

對信號傳輸通信技術以及地鐵站臺的運行結構進行研究，可與分析結果相結合，使工作人員能夠對這兩方面內容進行全面的掌握。同時還可以依照車輛運行的實際需求，制定完備的管控技術措施，對站臺換乘信號傳輸抗干擾技術進行合理的運用，從而使車輛運行時所受到外界因素的干擾得以有效減少。運用該技術能夠大幅度提升防范機制的應用效果和工作水平，要求工作人員必須加強對該技術的掌握程度和應用水平。除此之外，還需要保證該技術運行時所對應的信號頻率要與地鐵信號發出的頻率控制在同等層次上。工作人員為了提升管理時效性，必須結合實際工作需求和系統運行的實際狀況，構建相應的處理機制，還要考慮換乘信號對信號傳輸強度產生的干擾，并采取各種措施進行干預，從而實現抗干擾效果的提升。

3.4 地鐵信號傳輸抗干擾的優化措施

除上述技術措施之外，還可采取一些優化措施加強抗干擾的效果。首先，需要對專網技術以及專用無線頻譜進行有效整合。在整合的過程中，需要保證操作合理合規，其目的在于提升無線通信系統運行過程中的可靠性。可對固定的頻段進行關注，同時做出調整，避免同頻或雜波摻雜其中。 其次，可對IEEE820.11 標準之中涉及私有協議進行合理化利用。采取解調技術對信道優先級力度加大，在私有協議下，對解調技術進行靈活應用，從而提升地鐵信號傳輸中的抗干擾效果。再次，可將分頻特殊性予以提升，使地鐵信號傳輸的實時性得到改善，并且能夠避免同頻設備對信號傳輸形成干擾。最后，對空間和頻率分集，采取空間分集這一方法能夠有效接收無線信號，從而使抗干擾信號得以增強，有利于地鐵信號傳輸，而頻率分集的作用在于實現對不同頻率段數據的收發，可以控制頻率出現失真的信號，使之出現的頻率減少，從而有效避免這部分信號產生的干擾，并提高地鐵信號傳輸的可靠性和高效性。此外，工作人員還可以結合地鐵運行的實際情況，采取其他抗干擾控制方法，而并非局限于上述抗干擾技術和方法。

4 結語

綜上所述，地鐵運行中需要通過無線通信系統實現信號的傳輸。信號在傳輸中容易受外界因素干擾，所以必須采取有效的抗干擾技術方法，對外界因素產生的干擾予以規避。采用了PIS 技術、無線網絡結構優化技術、站臺換乘信號傳輸抗干擾技術以及一些抗干擾優化措施，可在一定程度上發揮抗干擾效用。但在具體工作中，還需要結合實際情況，適當采取措施提升抗干擾效果。