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地铁CBTC系统中3种常用车


2013 年第 4 期 (总第 126 期)

信息通信
INFORMATION & COMMUNICATIONS

2013 (Sum. No 126)

地铁 CBTC 系统中 3 种常用车-地无线通信传输方式分析
杨 健
(中国铁路通信信号集团济南工程有限公司, 山东 济南 250000)

摘要: 列车控制系统 (CBTC) 广泛应用于各种地铁工程中, 作为它的一个重要子系统, 车-地无线通信传输方式越来越突 出, 文章介绍了 3 种常见的传输方式, 并从几个方面进行了应用分析并提出了一些建议。 关键词: CBTC; 车-地无线通信传输方式; 交叉感应环线 中图分类号: TP273 文献标识码: A 文章编号: 1673-1131 (2013) 04-0200-01 车-地无线通信子系统属于地铁 CBTC 信号系统中较独立 的一个子系统, 当前, 正从通信专业组网向信号独立组网过渡, 它利用无线 AP 和车载接收天线连接了地面和车载的信号, 使 整个车地系统形成了一个有机结合体。 其将源自于天线背面所有方向允许衰减范围内的输入信号都认 定是干扰, 对超过 60cm 的圆柱体或水平方向的信号衰减很快。 无线自由传波方式的抗干扰性不像波导管那么强,主要 原因在于供货商的做法, 信号发射源常选用定向天线, 使用各 种认证模式以及异于其他干扰源的无线扩频技术。这些做法 在某种程度上提升了系统的抗干扰性,但定向天线不是加长 型天线, 再加上传输距离较远, 且存在其他无线信号, 导致抗 干扰能力较弱。

1 传输方式
列车定位是 CBTC 系统的核心, 为使列车定位更准确, 有 必要实施车-地双向的无线通信。一般情况下, 地铁工程中主 要有 3 种常用车-地无线通信传输方式: 无线扩频通信方式, 交 叉感应线方式以及卫星 GPS 传输方式。根据传输介质的不 同, 可将无线扩传输方式分为漏缆、 波导管以及无限自由波等。 卫星 GPS 传输方式实时性较差, 且不能在地下实现, 而目 前, 关于能否在 GPS 平台进行裂控数据及运营付费等项目还 存有很大争议, 所以很少用于工程。 漏缆方式适应性强, 安装维护快捷方便, 对条件限制多的 工程中比较适用, 但实际中, 我国还没有成功的例子。 当前, 国内最常见的三种传输方式有交叉感应环线、 波导 管以及无线自由波。

2.3 无线宽带及覆盖范围
宽带越大, 传输的信息越多; 覆盖越远, 列车系统越稳定。 交叉感应环线传输速率较低, 车至地通信 600bit/s, 地至车 通信 1200bit, 其采用对称式的安装方式, 每组感应环线覆盖距 离达 1000m 以上, 距离较远。 波导管多在工业、医疗等频段工作。其无线宽带可达 11-54Mbit/s, 能够进行车-地控制信息、 报警信息以及视频信号 的传输, 无线宽带大而且场强覆盖均匀。 无线自由波,宽带可达 1Mbit/s,使用 IEEE 标准的可达 11.54Mbit/s。由于其抗干扰性较弱, 衰耗比较大, 通常只能沿 一个方向辐射。 经比较分析可知, 就无线宽带来说, 波导管和无线自由波 具有优势, 而波导管在覆盖范围上更具优势。

2 传输方式应用分析
2.1 工程实施
交叉感应环线电缆的构成部分有铜绞线、 非屏蔽保护外层 和外面的绝缘体, 敷设方式灵活多变, 安装工艺要求低, 可依据 列车、 道床以及接触轨等具体条件确定安装方式, 敷设形式有 对称和非对称两种。由于要架空铺设, 加大了电缆、 支架的施 工量, 且可能会影响到轨道的维护作业。除了能够传输定位, 其还具有借助交叉点校正定位信息的功能。 使用这种方式, 可 以节省无源信标的安装和调试功能, 简化整体工程的工程量。 波导管是一种铝制的中空矩形管。受自身材质影响,波 导管很大程度上依赖于环境,常见的问题就是热胀冷缩。因 此, 在安装波导管时, 不能将其牢固钉靠, 否则, 在热胀冷缩的 作用下容易破坏波导管。而国内的普遍做法是利用滑动支架 的方式, 利于波导管在特定好的范围内活动。在安装时, 波导 管精度要求很高, 多安装于隧道顶或者道床钢轨两侧, 需要考 虑信标、 护轮机、 接触轨计轴等设备要求。 无线自由波的 AP 箱和天线多装在高架立柱或隧道侧壁, 且操作简单, 精度要求低, 又相对独立, 依赖性小, 对周围影响 小, 有利于升级改造。

2.4 运营维护
交叉感应环线要定时调整室内的环线馈电设备, 保证数据 的传输质量, 同时还要检查环线电缆的磨损变性损害等情况。 波导管因其安装方式需要固定许多螺丝,列车的震动极 易引起螺丝松动, 因此需认真检查, 这就导致工作量巨大。 无线自由波的设备简单, 运营维护也较简单, 主要任务是 保证设备正常运行和无线覆盖范围。

3 结语
在实际中, 应依据具体情况, 综合考虑着几种方式的特点, 以确定最合理的传输方式。如果外界的无线通信干扰较强, 可选用交叉感应环线和波导管方式;如果系统为既有的系统 改造升级, 工程达不到信号系统安装的标准, 可选用交叉感应 环线和无限自由波方式等等。 参考文献: [1] 朱光文. 地铁信号系统中车-地无线通信传输的抗干扰研 究[J].铁道标准设计,2012,56 (8) : 187-189 [2] 杨安玉. 地铁 CBTC 无线通信传输方式的工程应用 [J]. 铁 路通信信号工程技术,2012,32 (4) : 106-109 [3] 邓俊. 广州地铁 CBTC 信号系统车-地通信传输方式的分 析比较[J].铁道通信信号,2011,19(11): 157-158 作者简介: 杨建 (197-) , 男, 山东临沂人, 工程师, 研究方向为轨 道交通自动控制系统。

2.2 抗干扰能力
交叉感应环线方式将其电缆环线铺设在线路中间, 离机车 底部的车载机车信号天线较近, 传输数据时受的干扰较小, 另 外, 利用其自身独有的通信载频也可以避免无线通信的干扰。 波导管的实质是具有连续性的加长型天线, 车载使用的定 向天线是对向波导管的。车-地通信的范围很小, 其天线间距通 常在 30-40m, 最多不超过 50m, 距离越近, 受干扰的可能性越小。 而波导管能够实现通信的范围也很小, 通常限制在 60°的孔径, 200


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