周基莲
成都地铁运营有限公司 四川 成都 610000
摘要：无线通信系统是城市轨道交通系统中重要的组成部分，在轨道交通运行过程中，一旦通信频段出现外来干扰，车——地通信则受到影响，若干扰时间超过车——地双向通信允许的最长时延，列车自动保护装置（ATP）将触发紧急制动，进而影响轨道交通系统的正常运行，乃至威胁乘客的人身安全。因此，研究轨道交通无线通信系统潜在干扰问题对于保障轨道交通运行的安全、稳定至关重要。
关键词：轨道交通；无线通信系统；潜在干扰
1轨道交通无线通信系统概述
1.1轨道交通CBTC通信系统
该通信系统是以无线通信为基础的移动闭塞系统，具有多种功能，可以自动的对轨道交通进行监控、自动运行、自动保护等，只有让这一系统顺利运行，才能确保轨道交通安全及稳定运行。国内轨道交通随着经济的发展而得到了快速的发展，该系统运营成本低、操作性强、具有很快的传输速度、可以输送很多的信息，这让其应用的可行性很强。该系统可以和轨道交通运行的要求相适应，这是因为其可以确保在2.4GHz工作段中能够一直进行双向通信。
1.2轨道交通PIS系统
PIS系统是依托多媒体网络技术，以计算机系统为核心，以车站和车载显示终端为媒介向乘客提供信息服务的系统。它不仅可以向乘客播放列车到达预告、换乘信息等与乘车有关的信息，还可以播放重要新闻、天气预报、广告等资讯。利用车地无线网络，PIS系统还可以实现对列车的实时视频监视，将驾驶室和车厢内的监控画面实时传送到控制中心。这便于控制中心的工作人员及时了解司机的驾驶情况和乘客流量状况，从而提高了运营管理水平及安全管理能力。PIS系统多采用基于IEEE802.11的WLAN技术，使用频率为2.4GHz或者5.8GHz。
1.3移动Wi-Fi通信系统
现阶段国内在轨道交通网络无线信号传输中，一般主要的载体就是移动Wi-Fi通信系统，通过其进行信号传输是一种常用的方式，轨道交通中用WiFi设备进行信号传输具有很大的可行性，其传输可以让轨道交通中独特的移动信号实现通信，现阶段国内有很多轨道交通中就有效的应用了4G通信，其实现就是通过这一设备达成的。
2轨道交通无线通信系统干扰源问题分析
目前我国城市轨道交通系统尚无专属列控无线通信频段，因此承受着高于高铁和普通铁路系统更高的干扰风险，加之目前我国2.4GHz频段无线电设备种类丰富、数量繁多，因而CBTC信号系统的运行环境中存在着复杂的干扰源。目前移动通信系统、工业、医学、科学等领域的设备及其他类型的微功率设备等，均共享着无线CBTC系统目前在用的2.4GHz频段，其中最主要的干扰源包括：（1）便携式WI—FI。目前城市地铁中普遍存在使用便携式WI-FI的情况，这在一定程度上加剧了同频干扰，若使用过多，车-地通信系统无线数据传输发生错误的可能性也将随之增加。（2）微波医疗设备。一些电热疗设备、微波治疗设备等在运行过程会在该频段上产生高达上百瓦的辐射，进而对轨道交通无线通信系统造成显著干扰。（3）邻频干扰。2.4GHz低端邻频中的业余无线电台由于多数位于偏远地区及城市郊区，因此对城市轨道交通无线通信系统影响较弱，2.4GHz高端邻频主要为北斗一号卫星定位系统，由于其信号达到地面时功率较弱因此对轨道交通无线通信系统的影响相对较弱。
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3轨道交通无线通信系统干扰问题的解决方案
3.1建设初期进行合理的频点规划
在轨道交通项目的建设初期，应对无线频点进行合理规划，特别是应加强轨道交通自身系统的频率规划，如果采用基于无线AP通信技术的CBTC信号系统，就应该合理规避信号系统与PIS系统可能产生的无线干扰。由于2.4GHz是一个开放的ISM（企业、科学、医疗）频点，只要其无线接入点（AP）的发射功率及带外辐射满足相关规定的要求，则无须提出专门的申请。此外，基于2.4GHz的配套设备较多、技术成熟，运营维护成本低，同时考虑到信号系统传输的数据较少，因此建议信号CBTC系统采用2.4GHz频段。PIS系统是非安全系统，对传输数据的可靠性要求不是很高，即使信息完全中断也不会影响轨道交通系统的正常运营，丢失的数据包可以通过错误重传机制来补齐，以保证图像的连续性，因此建议PIS系统采用5.8GHz频段。
3.2采用空间分集接收技术
空间分集接受技术即通过在不同的位置设置两个以上的天线或接收设备，使不同天线或接收设备同时接受来自同一个发射天线的信号，并将接收到的信号进行合成，或从多个接收天线或接收设备中选择最强的信号，以抵抗干扰。对轨道交通系统而言，将两个车载无线单元分别置于列车的两端，以实现信号传播路径多样性，同时克服多径衰落。如此一来，数据通信子系统（DCS）车载设备在每个方向具有两个定向天线，将这两个天线设置为分集模式，使两者之间间隔一定的距离，进而形成空间分集，进而有效削弱多径干扰。
3.3提高通信覆盖区域内的信干比
提高通信覆盖区域信干比可有效提升无线通信系统可靠性，要达到这一目的一是可以加大设备发射功率，二是可以减小天线覆盖距离。对轨道交通无线通信系统来说，要加大设备发射功率一是受技术管理政策的制约，二是受设备自身性能的制约，若要通过此途径提高通信覆盖区域内信干比，一是可通过政策调整实现，即对2.4GHz频段的应用管理要求进行适度调整（即限定在何种情况下，可允许设备超限值发射），二是可通过对天线和射频端进行技术改造提升其性能来实现；若要减小天线覆盖距离，可采用小角度定向天线，一来使其为特定的覆盖区域服务，二来提升天线的传输性能，最大限度地避免信号无效泄露，最终增强有用信号，减少干扰方向信号，以提高通信覆盖区域内的信干比，但要实现这一目标，需要进行大规模的统筹改造，且需要投入较大的工程成本，因此在城市轨道交通建设或改造阶段方可考虑。
3.4强化CBTC系统的技术处理
（1）选择合适的频道。我国2.4GHz采用13个频道，在对CBTC信号系统频段进行规划时，在保证主备频道无重叠、无干扰的前提下，考虑到边频的防护性较差，应尽量采用有缓冲余地的频道。（2）提高信噪比，较低灵敏度。CBTC系统要避免三阶互调干扰，应在2.4GHz频段允许的范围内，提高AP天线发射功率，即将信噪比维持在一定值以上，以保证系统能够正常地接收信号。同时降低接收灵敏度：来自轨道方向的有用信号增强，来自干扰方向的信号减弱。（3）提高CBTC系统抗干扰能力。CBTC无线系统要提高系统抗干扰能力，必须在系统设计阶段引入重复累积码和感知无线电技术，在系统运营阶段引入巡检机制。另外需采用加密措施，以保证传输信息的安全性、可靠性和可用性。
4结束语
总的来说，我国轨道交通在不断的发展，无线通信系统被广泛的应用到其中，在给信号传输工作带去便利的同时，也存在容易受干扰、不稳定的问题，因此，要想确保信号的稳定性，让轨道交通可以安全的运行，就需要注意无线通信系统覆盖和干扰问题，采取有效的抗干扰措施，促进轨道交通抗干扰水平的提升，让信号可以保持畅通。
参考文献
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[2]城市轨道交通车地无线通信的应用探讨[J].杨粹.中国新通信.2015（08）.
[3]铁路信号系统中无线通信技术的应用[J].李克定.信息通信.2015（04）.
[4]城市轨道交通无线通信系统融合方案[J].杨利强.都市快轨交通.2015（02）.
论文作者:周基莲
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/13
标签：轨道交通论文; 系统论文; 信号论文; 通信系统论文; 干扰论文; 频段论文; 设备论文; 《防护工程》2018年第18期论文;