5.8G频段的CBTC车地无线通信子系统
5.8G频段的CBTC车地无线通信子系统
解决方案
一、项目的开发背景
众所周知，在2012年11月份深圳地铁信号多次受到便携式Wi-Fi的干扰造成地铁列车停止运行。便携式Wi-Fi一般使用2.4Ghz这个频率，这个属于非注册频率，不需要申请，谁都可以用，可以说是最方便但是最不安全的。而且，许多家用电子设备都使用2.4Ghz进行通讯，例如无线路由器、iPad、无线鼠标、无绳电话、蓝牙设备等，甚至微波炉也是使用这一频率。基于无线通信的列车自动控制系统，即CBTC(Communication based Train Control)，也称移动闭塞信号系统。该系统借助无线网络进行数据传输，也使用公用频段2.4Ghz。这势必会造成信号系统频率的干扰，随着现在移动通信系统上网速度越来越快，采用便携式WIFI的设备也会越来越多，也势必造成更大的信号冲突。因此，基于无线通信的列车自动控制系统采用新的频段也迫在眉睫、刻不容缓！
二、地铁2.4G与5.8G通信系统的比较分析
目前，在新建地铁信号系统的方案选择上，采用CBTC无线AP（无线接入点）接入方式的线路已越来越多。采用AP接入，具有成本较低、通讯带宽高、可部分使用商用设备、安装调试方案灵活、施工时间短等优点。
现在我国在建或改造的的地铁线路中采用无线AP点接入就有北京地铁4号线，10号线，深圳地铁2号线等。这些方案在无线频率的选择上又分为2.4G ISM频段和5.8G ISM频段。我国开放这两个频段为ISM频段
的时间还比较短，应用在大型工程上的案例还不多，尤其是5.8G 频段更是较少。
1、地铁列车的拓扑模型
地铁也是铁路运输的一种模式，它的运营组织和线路结构和大铁路相比虽然简单，但基本要素相同。采用AP 无线覆盖时的结构如图1。
图
1 为提高可靠性采用的对向双信道覆盖
地铁列车运行时不断从一个小区（AP 的覆盖范围）进入到下一个小区。这时，影响车地通信的可靠性的的因素，应从二个方面考虑：
i. 小区内：因高速移动产生的多普勒频移；隧道壁反射无线电波引起的多径反射；地铁列车对信号的阻隔影响等。
ii. 穿越小区时：高速移动产生的多普勒频偏使AP 切换时检测不到临区；频繁的AP 位置登记和认证造成通信的暂时中断等。
从图1可以看出，同大铁路的GSM-R 相似，地铁AP 覆盖的拓扑模型是典型的一维链状小区，而不是商用无线系统常用的蜂窝状结构。其模型如图2。
图2 通信系统的一维链状小区模型
这样，在移动电台在穿越通信小区时的信道切换关系大为简化。由于以地铁机车作为载体，电台的功率和尺寸比手持电台的限制小的多。同时，地铁
列车运行受闭塞和联锁系统的控制，小区容量也不是这个模型中要考虑的因素。这样，小区的尺寸成为影响小区容量和切换频率的重要的因素，对地铁无线通信系统的性能影响很大。
2、地铁列车的移动模型：
地铁列车具有运行线路、运行时间、运行计划都严格按时刻表运行、较少变化，其移动轨迹和移动时间都相对确定。根据这些特点，可用两种模型来研究地铁列车的移动。
2.1 基于流体理论的移动模型
在这种模型中，列车的移动是一种聚合运动，可用于描述列车的总体运动过程。
假设列车运行密度为p列/km，平均运行速率为v km/h，无线小区长度 L km ，行车间隔长度为d km，则在单位时间通过小区的列车数量N为： N=2*p*v=2*v/d 列/h （式1）
这个公式是双线运行条件下的，而地铁是单线运行的，则公式变为: N= v/d列/h （式2）
因为地铁列车在相同等级上的平均运行速度v相同，而列车运行时间间隔是在ATC系统控制下的固定时间t，则间隔距离d=v*t。代入式（2）知，N=1/t （t的单位为小时）。即单位时间内通过某个小区的列车数是固定的，并由行车间隔时间t（典型值1/20小时）决定。则间隔距离d远大于AP小区几百米的范围，即同一时间一个小区内只有一辆列车在运行。
2.2 基于行为的列车移动模型。
这个模型主要用于描述单个移动台。地铁列车运行是行车和停车两种模式的混合，且严格按照时刻表进行，因此列车的行为模式是计划行车。在这种情况下列车在AP 小区内的停留时间可以由下面的公式决定。
T=1(/)n i i i i t l v =+∑ （式3）
其中i t 表示列车在小区内第i 个车站的停车时间。i l 在铁路实际约束条件下表示小区长度，i v 表示在i l 下的平均运行速度。地铁列车的停站时间i t 和列车运行速度i v 都由运行计划决定，一般是固定的。可知，列车在小区内的停留时间只与AP 的覆盖长度i l 有关，增大AP 的覆盖范围能同比例的降低穿越小区的频率。
由这两种模型可知
i. 列车运行密度不是无线系统设计时需要考虑的问题
ii. 增大无线小区的覆盖范围能大大提高无线系统的稳定性。
3、无线电物理特性的影响
3.1 抗多普勒效应
多普勒效应是指，因波源和接收者之间存在着相互运动，而造成的接收端收到的频率与波源发出的频率之间发生的变化。
对于无线电，有公式f=C+V/λ；其中f 是频率，C 是光的传播速度，V 是发射机和接收机之间相对移动速度。推导得多普勒频移：
f 频移＝ｖ*f ／C (式4)，
从此公式知f 频移值取决于波长λ和相对运动速度Ｖ。
而2.4G波长为0.125米，5.8G波长为0.0517米；由式（4）得，在V一定的条件下，5.8G的频移至少是2.4G的一倍以上。
多普勒频移一定会带来信道畸变。目前高频段上的调制多采用多载波的方式，受频移影响更大。例如广泛采用的OFDM技术，当频移超出设备可以纠正的范围时，载波之间的正交特性会被破坏，信道性能快速恶化，表现为信道的通信速率严重降低，以至中断。
实际使用中，已广泛使用扩频技术提高信噪比，应用DSP编解码，格栅编码、软判决等先进技术，使信号在调制后能具有较强的抗多径干扰、抗频率选择性衰落和频率扩散能力，能适应多径和移动信道传播条件。
目前，在2.4G频段上，广泛使用802.11b和802.11g协议。这是IEEE 制定的适用于较低移动速率条件下的通信标准；在高速率（如大于90km/h）的情况下，系统性能不佳。而能完善支持5.8G的协议比较少，许多技术先进的公司在5.8G这个频段上都使用了自己开发的私有协议以提高系统性能。某些公司的系统，已做到在120km/h的速度上仍能够获得10M以上的带宽。
3.2 菲涅耳效应的影响。
在2.4G和5.8G这两个频段上，因为频率很高，电磁波表现出很强的光波性。所以在较远距离通信时，必须要求收发天线之间实现“视线无阻挡”。其含义是：在收发天线之间连一条线，以这条线为轴心，以R为半径的一个类似于管道的区域内，没有障碍物的阻挡。这个管道称为菲涅尔区(Fresnel Zone)。菲涅尔区是一个椭球体，收发天线位于椭球的两个焦点上，图3中R 为第一菲涅尔半径，计算公式如下:
AP
图3：菲涅耳效应
R=0.5(λD)0.5（式5）
式中λ为波长，D为两天线的距离
从式5可知，当频率固定时，菲涅尔半径随着传输距离的增加而增大。
例: 当D=300m，
f=2.4GHz时λ=0.125m R=3.06m
f＝5.8GHz时λ=0.0517m R=1.97m
比较可知，当天线距离D一定时，频率越高，菲涅耳半径越小。在理论上，更小的菲涅耳半径可以减小隧道壁反射带来的干扰，有利于在长直的地铁隧道中的信号传输，
由于菲涅耳效应，列车成了信号在隧道中传输的阻碍物。比如信号由迎着车头方向的定向天线发出，即使在车头车尾都有天线，也只有车头天线能收到信号，而车尾天线由于车体的阻挡，基本收不到信号。只有采用轨旁双向冗余AP覆盖方案（如图1），才可以使车头车尾都接收到信号。
3.3 分集接收
分集接收是指在多重接收的基础上，利用接收到的多个信号的适当组合或选择，来减小信号电平在门限电平以下的时间百分比，从而达到提高通信质量和接通率的技术。目前地铁通信的2.4G和5.8G系统中，无论使用IEEE
的802.XX协议，还是私有协议，为了提高移动条件下的通信性能，都支持天线的分集技术。
3.4传输距离和AP点覆盖范围
电磁波在空间中传播会产生一定的损耗，也就是自由空间的路径损耗。其公式为:
LS(dBi)=32.45+20lg(fMHz)+20lg(dKm) （式6）
式中f为工作频率；d为传输距离
可见，自由空间基本传输损耗Ls仅与频率f和距离d有关。当f 和d扩大一倍时，Ls均增加6dB。
国家无线电管理局规定，5.8G频段的EIRP（等效全向辐射功率)为≤2W 和≤33dBm，而2.4G频段EIRP在天线增益≥ 10dB时为≤ 500 mW 或≤ 27 dBm。根据式6可推知，这两个频段在国家允许的范围内的传输距离基本一致。
而实际应用中系统的表现与所采用的信号调制方式和天线的性能有极大的关系，如QSPK调制一般就比64QAM调制方式能传输更远的距离，而设计优异的天线可以极大改善高速移动下的信道性能。可见AP覆盖的范围与各方案具体运用的技术和所采用的设备性能有很大的关系。
结论
目前，2.4G和5.8G地铁通信系统如果不考虑外界信号的干扰，仅因物理特性造成的性能差异并不大。实际系统的性能差异是因为不同公司产品选择的技术方案和设备性能不同造成的；也就是说，系统的技术水平是选择方案
要考虑的主要问题，而不是频率。值得注意的是，一些公司在5.8G频段已研发出性能出色的私有协议，这些应用私有协议的地铁无线系统有着更好的性能表现。未来承载地铁信号的无线车地通信系统可具有高达几十兆的带宽，容纳更多的功能子系统，极大丰富地铁列车所能提供的服务。
三、5.8G频段车地无线通信（TWC）解决方案
3.1 5.8G 频段简介
5.8GHz频段是一个比2.4GHZ频率更高、开放的ISM频段，最近几年开始进入产品研802.11a、FCC Part 15、ETSI EN 301 489、ETSI EN
此技术，是有望代替2.4ghz无线技术的技术之一。同时5.8GHZ也采用基于IP或基于电路的无线传输技术。基于IP的技术信令协议简单，实现容易，开销低，频谱利用率高，业务种类多，接口简单统一，升级容易，特别适合于非连接的数据传输业务；基于电路的技术时延小，适合于进行传统的语音传送和基于连接的传输业务。它的应用范围也很广，就频段而言5.8G的设备可以用于城市或者郊区，5.8G无线接入的业务提供者可以是传统的运营商也可以是大型的企事业单位；就系统要求的传输环境而言，5.8G无线接入系统在采用比较低的调制效率时对信噪比的要求比较低可以满足一定的非可视传输要求。
3.2车-地无线（TWC）网络结构
主要用于实现车辆与地面系统之间的无线通信。其主要特点是：
(1)位于轨旁的无线接入点（AP）、耦合单元、裂缝波导管（或漏泄
同轴电缆）、车载无线天线、车载无线电台等组成。
(2)采用冗余结构，由红网和蓝网组成。
3.3轨旁的无线电台（AP）
MG58025支持802.11a 108M/54M工作模式，属于工业级室外无线AP。内部设计有自动检测网络、运行看门狗和自动重启功能，支持树状分支处理协议，避免点对多点组网形成环路。支持一点对多点传输。
主要特性：
?高速的无线连接
?400mw大功率输出
?防水防腐的外观设计
?工业级的硬件与软件设计
?适合大型工程项目使用
?私有通信协议
技术参数
3.4、轨旁的无线接入点（AP）
采用A\B双机冗余热备
3.4、5.8Ghz耦合器
耦合器采用与同轴馈线防雷器一起组合
3.6、5.8Ghz裂缝波导管
采用5.8Ghz波导管在管道尺寸上将会比2.4Ghz波导管缩小2/3,综合成本将会比2.4Ghz波导管至少降低20%。
3.7、单刀双掷电子开关
切换车载天线照射方向
附件一：5.8G国家标准
一、5725 - 5850 MHz（5.8ghz）频段作为点对点或点对多点扩频通信系统、高速无线局域网、宽带无线接入系统、蓝牙技术设备及车辆无线自动识别系统等无线电台站的共用频段。
符合技术要求的无线电通信设备在5725 - 5850MHz频段内与无线电定位业务及工业、科学和医疗等非无线通信设备共用频率，均为主要业务。
二无线电通信设备主要技术指标
(一) 工作频率范围：5725 - 5850 MHz
(二) 发射功率：≤500 mW 和≤27 dBm
(三) 等效全向辐射功率(EIRP)：≤2 W 和≤33 dBm
(四) 最大功率谱密度：≤13 dBm / MHz 和≤19 dBm / MHz (EIRP)
(五) 载频容限：20 ppm
(六) 带外发射功率(EIRP)：≤-80 d Bm / Hz (≤5725MHz或≥5850MHz)
(七) 杂散发射(辐射)功率：
≤-36 dBm / 100 kHz (30 ~ 1000 MHz)
≤-40 dBm / 1 MHz (2400 ~ 2483.5 MHz)
≤-40 dBm / 1 MHz (3400 ~ 3530 MHz)
≤-33 dBm / 100 kHz (5725 ~ 5850 MHz)(注：对应载波2.5倍信道带宽以外)
≤-30 dBm / 1 MHz (其它1 ~ 40 GHz)
三、在该频段内的无线电发射设备的射频部分与其天线必须按照一体化设计和生产，其外部的调整或控制装置仅用于在型号核准的技术指标范围内进行调整或控制。在设置使用时，不得擅自改用其它天线或额外加装射频功率放大器。
四、5.8GHz频段无线电台站的频率占用费，按照《关于发布无线电新业务频率占用费试行收费标准的通知》(信部无[2001]226号)规定的频率占用费标准执行，即：40元/MHz/基站，按核准带宽收，不足1MHz按1MHz收取。
五、设置使用5.8GHz频段无线电发射台站，必须报所在省、自治区、直辖市无线电管理机构批准。
在室外环境设置使用点对点通信方式的扩频通信系统或点对多点通信方式的无线局域网、无线接入系统的中心站和其它固定无线电台站，须领取电台执照。
六、设置使用5.8GHz频段点对点或点对多点扩频通信系统、无线局域网、宽带无线接入系统的无线电台站，原则上用于公众网无线接入通信，运营企业须取得相应的基础电信业务经营许可。
七、交通管理部门利用5.8GHz频段设置车辆自动识别等交通管理专用无线电台站，须到所在省、自治区、直辖市无线电管理机构办理台站审批手续，并交纳频率占用费。
八、在该频段内的无线电台站不得对合法无线电定位台站产生有害干扰，若产生干扰，应立即停止使用，采取措施消除干扰后方可继续使用。
在该频段内的其它无线电台站受到干扰时不受保护，原则上应自行解决或协商解决。为便于协调而需查找干扰源，可请当地无线电管理机构协助查找。
九、生产、进口、销售和设置使用的无线电发射设备均须取得国家无线电管理机构核发的型号核准证。
各生产、进口、销售单位、企业在有关5.8GHz频段无线电设备的产品说明书、宣传品、广告等营销行为中，均不得出现类似“无须审批”的内容。
十、在5.8GHz频段内研发新技术、新业务的无线电设备，按照《研制无线电发射设备的管理规定》执行。
为促进多种系统与技术有效共用5.725-5.85 GHz频段，应积极鼓励每种系统的技术创新，努力增强自身系统在共存环境下的抗干扰能力，并增强其工作的可靠性与可用性。
特点
一、开放频段
5.8GHz频段为开放频段，不像3.5GHz或者26GHz频点需要招标分配，因此获得5.8GHz频点相对比较容易，只需要到当地主管部门申请并备案即可。运营商在没有其它频段可用的情况下，申请使用5.8GHz频段无疑是一种理想的选择。
二、信道划分及载波带宽
5.8GHz频段范围是从5725MHz到5850MHz共有125MHz。国家主管部门并没有强行规定
5.8GHz设备的信道带宽及划分方式。因此各个厂家的5.8GHz设备在信道划分及载波带宽也不尽相同，
地铁CBTC信号系统
地铁CBTC信号系统 北京地铁通号公司赵炜 概述： 移动闭塞是基于通信技术的列车控制（简称CBTC）ATC系统是利用通信技术实现“车地通信”并实时地传递“列车定位”信息。系统通过建立车地之间连续、双向、高速的通信，使列车命令和状态可以在车辆和地面之间进行实时可靠的交换，并确定列车的准确位置及列车间的相对距离，保证列车的安全间隔。 地铁CBTC信号系统技术交流 北京地铁通号公司 总工 赵炜 2010年5月
地铁CBTC信号系统 地铁信号系统是地铁运输系统中，保证行车安全、提高区间和车站通过能力的手动控制、自动控制及远程控制技术的总称，是地铁行车调度依据行车计划或运力需求组织行车，并按一定的闭塞方式指挥列车安全、正点运行的重要设备系统，具有下达行车指令、办理列车进路、开放信号并指挥行车的基本功能。北京地铁信号系统随着核心技术的不断进步，其设备构成、主要功能均不断得到了完善和提高，尤其是列车运行控制方式和信号系统闭塞方式发生了根本性的变革。 ? 简介CBTC信号系统构成及原理 ? 目前面临的问题及对策 ? CBTC信号系统的优点 北京地铁2009年运营线路图
地铁CBTC信号系统列车自动控制系统 城市轨道交通信号系统通常由列车自动控制系统（Automatic Train Control，简称ATC）组成，ATC系统包括三个子系统： —列车自动监控系统（Automatic Train Supervision，简称ATS） —列车自动防护子系统（Automatic Train Protection，简称ATP） —列车自动运行系统（Automatic Train Operation，简称ATO） 三个子系统通过信息交换网络构成闭环系统，实现地面控制与车上控制结合、现地控制与中央控制结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统 1.列车自动监控系统ATS 2.列车自动防护子系统ATP 3.列车自动运行系统ATO 列车自动控制系统构成图
PIS车地无线系统LTE技术方案新版
B2.1系统概述 乘客信息系统PIS是以计算机及多媒体应用为平台，以车站和车载显示终端为媒介向乘客提供信息的系统。乘客信息系统在正常情况下，提供乘车须知、服务时间、列车到发时间、列车时刻表、管理者公告、政府公告、出行参考、股票信息、媒体新闻、赛事直播、广告等实时动态的多媒体信息；在火灾、阻塞及暴恐等非正常情况下，提供动态紧急疏散提示。车载设备通过无线传输实时或预录接收信息，经处理后在列车客室LCD显示屏上进行音视频播放。 车地无线系统作为地铁PIS的重要组成部分，是中央控制中心、车站分中心与移动中的列车保持实时信息交互的重要通道，可以让处于隧道、停车场、车辆段中的列车实时与上级中心进行信息交互，使地铁车站和运营中心值班人员可以实时观察运行中列车乘客车厢、司机室内情况，司机能实时观察本列车乘客车厢内情况；运营中心向运行中列车发布及时信息，实时转播数字电视节目；运行中列车的紧急状态，如火灾报警、紧急开关车门，实时上传到运营中心和车辆段车场调度中心，便于进行地铁运营管理和为乘客信息化服务。 车地无线网络主要用来实现车－地之间的实时信息交换功能。为实现列车上信息与车站局域网内信息的双向传输，保证对运行过程中的列车车厢内情况进行实时监控，同时为车厢内的乘客提供电视直播信息等服务，需要在地铁系统内建设一套高带宽、无缝漫游的车地无线网络系统。 本工程乘客信息系统（PIS）是依托多媒体网络技术，以计算机系统为核心，通过设置在站厅、站台、列车客室的显示终端，让乘客实时准确地了解列车运营信息和公共媒体信息的多媒体综合信息系统。在正常情况下，运营信息、公共媒体信息共同协调使用；在紧急情况下运营信息优先使用。 深圳地铁11号线一期工程包含18座车站（其中高架站4座）、1座控制中心、1座车辆段、1座停车场，同时初期配备33列列车（未来近期50列，远期59列）。乘客信息系统在各车站、控制中心、车辆段、停车场和区间隧道设置PIS设备，为乘客提供信息服务。
城市轨道交通CBTC计算机联锁子系统分析
ｏｎｇｈｅ Ｙａｎｊ ｉｕ１７２ 城市轨道交通ＣＢＴＣ计算机联锁子系统分析 胡超林 （浙江浙大网新众合轨道交通工程有限公司，浙江杭州３１００００ ）摘 要：ＣＢＴＣ因其技术优势已经成为现代城市轨道交通首选控制方案，随着这类控制方式的应用推广，对其计算机联锁子系统也提出了更高的要求。现总结了城市轨道交通ＣＢＴＣ计算机联锁子系统的功能、 技术特点及优势，并结合实际案例研究了其具体的工作方式。关键词：城市轨道交通；ＣＢＴＣ； 联锁子系统０ 引言 随着经济社会发展和城市交通进步，城市轨道交通变得复杂而繁琐， 这对信号设备信息采集和列车安全联锁控制性能提出了很高的要求。而ＣＢＴＣ作为一种先进的列车控制系统，对其联锁子系统的控制精度要求也进一步提高。传统的铁路联锁技术虽已沿用２０多年，但远远无法满足城市内复杂的交通信号在安全、 高效、自动化、多功能方面的运营要求，必须开发设计出新的联锁子系统。可喜的是， 现代通信技术、网络技术、计算机技术的飞速发展为这一复杂的控制系统提供了硬件基础， 它们构成的联锁子系统信息量大、可靠性高、体积小、便于集中联网，能实现整个城市的统一协调调度，减小系统维修的工作量，这些优点使得计算机联锁子系统在城市轨道交通领域得到了广泛的应用，它的出现使车站联锁进入了计算机联锁时代。 １ 系统结构及功能简述 ＣＢＴＣ整个信号系统主要包含计算机联锁子系统、 列车防护自动驾驶ＡＴＰ／ＡＴＯ子系统、智能列车自动监控ＡＴＳ子系统和维护支持ＭＳＳ子系统等， 其通过这些系统来实现列车的自动控制、状态监测、安全运行、维修和故障诊断等功能。而计算机联锁子系统是信号系统的基础，其主要功能是通过对轨旁信号设备实施监控，完成列车运行预排、过程监控等功能，这类子系统如西安地铁２号线的ＭｉｃｒｏｌｏｋⅡ联锁控制器， 北京亦庄线ＣＢＩ子系统、ＭＴＣ－Ⅰ型系统及ＴＹＪＬ－ＺＣ１型系统等，其设计和开发有一定区别，但大同小异。本文以北京亦庄线ＣＢＩ子系统为例谈谈其结构。 ＣＢＩ子系统的主要功能设备包含联锁机、 现场工作站、通信网络、系统维护台等，它们组成了以微处理器为基础的计算机联锁信号控制系统， 结构如图１所示。由图１可知，ＣＢＩ子系统中包含有很多设备，而联锁机是整个系统的核心。ＣＢＩ子系统中的联锁机主要实现轨旁设备联锁控制， 管辖所有联锁功能，通过既定程序来实现联锁逻辑和控制逻辑。这种冗余联锁机采用二乘二取二双ＣＰＵ作为核心控制器，增加独立的“故障／安全”校验模块，使用了一系列的可编程安全系统设计技术，如“固有故障—安全”“独立计时器”“组合故障—安全”“双通道相异软件”“反应故障—安全”等，这些技术大大提高了系统的安全性。同时，系统采用双网通信、逻辑上环网连接、模块隔离技术，确保了可靠性和实用性，它能支持单点和多点安全型串行通信，能与很多列车自动驾驶子系统进行安全型数字通信。使用ＦＳＦＢ２安全通信协议的北京首都机场线证明， 该子系统的信息交换是可靠的。 通信网络是这些监控信号和工作信号传输的通道，如图１图１ ＣＢＩ子系统结构示意图 所示，联锁机通过两套热冗余的高速交换机设备分别与ＡＴＳ 子网和ＡＴＰ／ＡＴＯ信号子网进行信息传输。这个网络为两台联锁机和现场操作站以及系统维护台各提供了两个网络接口，来实现各设备间的信息传输。另外，还可通过ＳＤＨ节点来接入ＡＴＣ骨干网，实现该子系统与中心应用服务器之间的通讯。同理，其余区域的ＣＢＩ子系统也可通过ＳＤＨ节点接入骨干网来实现信息交换和集中控制。使用这种子系统时，ＡＴＳ子网和信号子网同时处于工作状态，相关的子系统均可单独通过各自的两个网络来发送和接收信息。在其中一个网络出现问题时，子系统仍可通过另一个网络来进行通信，出现问题的网络可进行维修或单独维护，实现了整个系统的连续工作，便于及时维护和实时查询。 现场工作站是联锁子系统控制的显示单元，它作为人机交互界面能方便地对本联锁区的信号设备进行实时监控，如道岔、进路、故障报警等信息，把这些信息通过车站ＡＴＳ发送给 中心。这里还可查看车站ＡＴＳ所发送的中心操作指令，操作人员可根据操作指令将所需执行的指令信息通过操作界面方便地传送给联锁机。另外，它作为ＡＴＳ子系统的车站及显示 终端，能形象地显示子系统内部所有列车运行的位置信息、运行计划信息和告警信息等。这些信息能给车站值班人员提供参考和依据， 对故障和告警能及时进行反应和处理。现场工作站的操作指令必须通过ＨＩＬＣ校验的二次确认后才能实现有 效的操作， 确保了现场工作站操作的安全性。系统维护台也是该联锁子系统中重要的设备，它不但能完成联锁系统维护和接口设备监测， 还能打印设备操作信息记录，将子系统内设备的运行状态和报警信息及时反馈给维修人
铁路专用通信设备
铁路专用通信设备 1.GSM-R GSM-R机车综合无线通信设备 GSM-R是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统，它基于GSM的基础设施及其提供的语音调度业务(ASCI)，其中包含增强的多优先级预占和强拆(eMLPP)、语音组呼(VGCS)和语音广播(VBS)，并提供铁路特有的调度业务，包括：功能寻址、功能号表示、接入矩阵和基于位置的寻址；并以此作为信息化平台，使铁路部门用户可以在此信息平台上开发各种铁路应用，GSM-R的业务模型可以概括为： GSM-R业务 = GSM业务 + 语音调度业务 + 铁路应用 HY-473库检电台 HY-473库检电台用于机车出入库时对机车综合无线通信设备(简称CIR)进行功能定性检测，以保证机车上线运行时CIR正常工作。机车综合无线通信库检设备可以工作在GPRS或450MHz工作模式，可对450MHz机车台、GSM-R功能、800MHz预警进行功能检测。系统由计算机、打印机、测试模块集、天馈线、测试控制软件组成。其中测试模块集可由GSM-R模块、录音单元、控制单元、450M模块、800M模块组成。 2.无线列调系统 调度总机 调度总机是列车无线调度通信系统中的地面固定设备，设置在调度所，通过四线制有线线路与车站台连接。 车站电台 B制式车站台是专门为铁路车站设计的通信设备。该设备采用了最新技术，操作简便，具有很多的专用功能。 便携式车站电台
便携式车站设备，主要用于与机车电台、车站电台及手持台进行通话。便携台可通过内置电池供电（电池容量为12安时），在无外接电源的情况下，可保证正常工作8小时以上,电池电量不足时有声光提示；便携台可用专用的外接充电电源对内置电池充电，电池充满后充电器有相应提示。此外，便携台还设有按键及指示灯，便于测试和使用。 通用机车台 本电台是通用式无线列调机车电台，它兼容B、C制式机车台的所有工作模式。安装在列车机车上，供司机使用。可用于机车与调度、车站、其它机车、车长之间通信联系。利用GPS全球卫星定位系统，按机车的运行位置，适时控制机车电台的通信方式的变更，使之改变到与地面通信设备一致的工作模式上，从而实现与地面通信设备正常通信的目的。当机车在GPS的弱场区（如山区或隧道内）运行时，不能通过GPS定位来进行工作模式的切换，该电台可以通过人工选择通信模式，保证机车可以与地面通信设备进行正常通信。 3.列调系统测试设备 调度命令出入库检测设备 调度命令出入库检测设备是用于铁路列车无线调度系统中对机车调度命令进行出/入库检测的装置。安装在机车入库点的附近，对机车的调度命令进行地面检测和车上检测，将检测的结果反馈给计算机在屏幕上显示出来，并存储该结果。管理人员可以按时间、机车号查询或统计数据，并可以打印、导出数据。 HY464-2型监测总机 该设备用于铁路无线列调系统，通过有线线路对调度区段内的车站台、中继器和调度总机进行监测，并将监测结果显示在CRT屏幕上或通过打印机进行打印。该设备可对四个区段内的车站台、中继器和调度总机进行监测，分为人工监测和自动监测两种方式。
LCF—300型CBTC信号系统介绍分析
北京城市学院信息学部 2015-2016-1学期LCF—300型CBTC信号系统介绍 专业： 班级： 学生姓名： 学号： 2015年 12月
1 绪论................................................................................................................................. 1.1论文的研究背景和意义........................................................................................ 1.2论文主要研究内容................................................................................................ 2 城市轨道交通信号系统简介......................................................................................... 2.1城市轨道交通ATC系统...................................................................................... 2.2ATC系统分类........................................................................................................ 2.3我国常见的信号系统供应商................................................................................ 3 北京地铁亦庄线......................................................................................................... 3.1北京地铁亦庄线简介....................................................................................... 4 LCF—300型CBTC信号系统....................................................................................... 4.1北京地铁亦庄线LCF—300型信号系统简介 .................................................... 4.2北京地铁亦庄线LCF—300型信号系统的结构及组成 .................................... 4.3LCF—300型的VOBC子系统 ............................................................................. 4.4LCF—300型CBTC系统设备详解...................................................................... 参考文献.............................................................................................................................
铁路无线列车调度通信系统
铁路无线列车调度通信系统 铁路无线列车调度通信系统（railway radio train dispatch communication system）以铁路运输调度为目的，利用无线电波的传播，完成列车与调度中心之间或列车与列车之间通信的系统。简称无线列调。这是一种铁路专用的移动通信系统，是铁路调度通信系统的重要组成部分。组成包括调度所设备、沿线地面设备、移动电台设备、传输设备。 调度所设备包括调度总机、调度控制台、录音机以及监控总机等部分，供调度员与机车司机、车站值班员进行通话，必要时还可以进行数据通信。 沿线地面设备包括与传输设备相连的控制转接部分、收信机、发信机、双工器、传 输线和天线，以及调度分机等设备。 移动电台设备装载于运行列车上的无线通信设备，包括机车电台和车长电台。 传输设备用于把调度设备和沿线各地面固定电台连接起来，为信息传输提供音频通 道。 制式列车无线调度通信系统分为A，B，C 3种制式，采用150 MHz或450 MHz 频段，除个别呼叫采用数字编码外，其他呼叫信令均为模拟信令方式。为了解决弱场强区段通信问题，采用异频无线中继器。为了解决隧道中通信问题，采用150 MHz或450 MHz 频段漏泄 同轴电缆。 A制式系统适用于装设有调度集中设备的铁路干线，以调度员直接指挥司机为主的作业方式调度区间。采用有线、无线相结合的组网方式，基站电台与移动电台间的通信采用无线方式，调度所至基站电台的通信采用四线制音频话路构成。基站电台按场强覆盖合理设置，并具有跟踪功能以保证通信连续。调度员可以个别呼叫指定的司机，也能够识别司机的呼叫，还能够向调度区间内所有的机车司机发出呼叫（全呼）。调度员与司机之间除了话音通信外，还可以传输数据和指令，并能在调度所内打印和显示，以便及时掌握列车运行状态。为了保证系统正常工作，调度所设备应能对各基站电台进行集中监测和检测。在紧急情况下， 机车司机可以向调度员发出紧急呼叫。 B制式系统适用于繁忙的铁路干线，以车站值班员办理行车业务为主的方式，也采用有线、无线相结合的组网方式。车站电台与移动电台间的通信使用无线方式，调度所至车站电台的通信采用四线制音频话路构成。B系统应该优先满足调度员与司机间的通信。调度员呼叫司机时，先选呼运行列车最近的车站电台（选站），再呼叫该电台覆盖区内的所有机车电台（组呼），然后用话音叫出所有通话的司机，下达调度命令。调度员也可以通过各个车站电台呼叫调度区间内的所有司机（全呼）。机车司机在紧急情况下可向调度员发出紧急呼叫。车站值班员可以通过车站电台与其覆盖区内的司机、运转车长进行通话。有条件时，相邻车站值班员之间可以通过车站电台进行通话。在同一车站电台覆盖区内，司机与司机、车长与车长、司机与车长之间也可以进行单工通话，异频单工的通话则需要经车站电台转接。 B系统也可以经调度员人工转接进入铁路公务电话网。 C制式系统适用于以车站值班员办理行车业务为主的一般铁路线路和支线上，车站
5.8G频段的CBTC车地无线通信子系统
5.8G频段的CBTC车地无线通信子系统 解决方案 一、项目的开发背景 众所周知，在2012年11月份深圳地铁信号多次受到便携式Wi-Fi的干扰造成地铁列车停止运行。便携式Wi-Fi一般使用2.4Ghz这个频率，这个属于非注册频率，不需要申请，谁都可以用，可以说是最方便但是最不安全的。而且，许多家用电子设备都使用2.4Ghz进行通讯，例如无线路由器、iPad、无线鼠标、无绳电话、蓝牙设备等，甚至微波炉也是使用这一频率。基于无线通信的列车自动控制系统，即CBTC(Communication based Train Control)，也称移动闭塞信号系统。该系统借助无线网络进行数据传输，也使用公用频段2.4Ghz。这势必会造成信号系统频率的干扰，随着现在移动通信系统上网速度越来越快，采用便携式WIFI的设备也会越来越多，也势必造成更大的信号冲突。因此，基于无线通信的列车自动控制系统采用新的频段也迫在眉睫、刻不容缓！ 二、地铁2.4G与5.8G通信系统的比较分析 目前，在新建地铁信号系统的方案选择上，采用CBTC无线AP（无线接入点）接入方式的线路已越来越多。采用AP接入，具有成本较低、通讯带宽高、可部分使用商用设备、安装调试方案灵活、施工时间短等优点。 现在我国在建或改造的的地铁线路中采用无线AP点接入就有北京地铁4号线，10号线，深圳地铁2号线等。这些方案在无线频率的选择上又分为2.4G ISM频段和5.8G ISM频段。我国开放这两个频段为ISM频段
的时间还比较短，应用在大型工程上的案例还不多，尤其是5.8G 频段更是较少。 1、地铁列车的拓扑模型 地铁也是铁路运输的一种模式，它的运营组织和线路结构和大铁路相比虽然简单，但基本要素相同。采用AP 无线覆盖时的结构如图1。 图 1 为提高可靠性采用的对向双信道覆盖 地铁列车运行时不断从一个小区（AP 的覆盖范围）进入到下一个小区。这时，影响车地通信的可靠性的的因素，应从二个方面考虑： i. 小区内：因高速移动产生的多普勒频移；隧道壁反射无线电波引起的多径反射；地铁列车对信号的阻隔影响等。 ii. 穿越小区时：高速移动产生的多普勒频偏使AP 切换时检测不到临区；频繁的AP 位置登记和认证造成通信的暂时中断等。 从图1可以看出，同大铁路的GSM-R 相似，地铁AP 覆盖的拓扑模型是典型的一维链状小区，而不是商用无线系统常用的蜂窝状结构。其模型如图2。 图2 通信系统的一维链状小区模型 这样，在移动电台在穿越通信小区时的信道切换关系大为简化。由于以地铁机车作为载体，电台的功率和尺寸比手持电台的限制小的多。同时，地铁
1 城市轨道交通练习题
城市轨道交通练习题 一、填空题 1.我国第一个拥有地铁的城市是北京。 2. 列车折返方式根据折返线位置布置情况分为站前折返和站后折返。 3. 城市轨道交通车站按站台型式分为岛式站台、侧试站台和岛侧混合站台。 4. 城市轨道交通车站按运营性质可分为：中间站、换乘站、中间折返站和尽端折返站。 5.城市轨道交通的站间距在市内繁华区一般可控制在1公里左右。 6. 列车自动控制系统包括列车自动防护系统、列车自动操纵系统和列车自动监督系统。 7.世界上拥有地铁运营里程最长的城市是纽约。 8.城市轨道交通地下线一般选择在市中心繁华地区。 9.城市轨道交通敷设方式可分为地上、高架和地上。 10、城市轨道交通信号的基本色为红、黄、绿三种，再辅以月白色、蓝色，构成城轨交通信号的基本显示系统。 11、道岔是机车车辆从一股道转入另一股道的线路设备，由岔心部分、翼轨部分、护轨部分三部分组成。 12、由于城市轨道交通运行间隔小、车流密度大，列车运行安全由ATP系统防护，因此一条进路中允许多个列车运行，此种进路为多列车进路。 13、列车运行自动控制系统(ATC)包括列车自动防护系统、列车自动驾驶系统及列车自动监控系统三个子系统，简称“3A”。 14、列车自动监控系统的列车追踪间隔调整功能的两种调整方式：模拟方式、离散方式。 15、根据信源所产生的信号的性质不同可分为组呼信源和全呼信源。 二、名词解释 1.轨道电路：有两根钢轨组成，用来反映轨道上是否有车与是否完整的电气回路。 2.岛式站台：位于两条线路中间的站台。 3．技术速度：指不包含停站时间在内的列车在站间平均运行速度。 4．旅行速度：指列车从始发站发出到达折返站时的平均运行速度。 三、问答题 1.城市轨道交通的轨道由哪几个部分组成？ 一般有钢轨、扣件、轨枕、道床、道岔及其附属设备组成。 2. 城市轨道交通的构成包括哪几个部分？ 轨道交通系统由一系列相关设施组成，这些设施包括车站、线路、列车、控制以及通信信号系统等。 3. 简述现代城市轨道交通的种类,与城市道路交通相比的优势。 现代化城市轨道交通种类主要有地铁、轻轨铁路、市郊铁路、AGT自动导向系统、独轨铁路和磁悬浮铁路等。 优势：1、有较大的运输能力2、有较高的准时性3、有较高的安全性4、有较高的舒适性5、有较高的速达性6、能有效地节省土地7、对坏境保护作用好8、有较低的社会成本。
城市轨道交通车地无线通信组网及应用探讨
城市轨道交通车地无线通信组网及应用探讨 李颀 北京地铁运营四分公司北京 摘要：随着城市轨道交通的快速发展，车地无线通信技术作为城市轨道交通的关键性技术也越来越受到各方面的重视。轨道交通车地无线通信一般包含列车信号系统（CBTC）和乘客信息系统（PIS）两个部分。而在国内目前在建轨道交通项目中，PIS系统和CBTC系统的无线网络均采用WLAN技术，因此就需要避免其在各种隧道环境中产生相互干扰以及其他系统对它们的影响。本文从组网、占用带宽、应用特点等方面对比了PIS系统和CBTC系统的车地无线通信部分，并提出了建设和运营中应注意的一些问题以及车地无线通信技术的发展趋势。 Abstract:With the development of urban rail transit, train-ground wireless communication technology as a key technique for urban rail transit is becoming more and more attention of the various aspects. Rail transport in wireless communication generally contain signal system (CBTC) and passenger information system (PIS) two parts. In domestic rail transportation project under construction currently, PIS system and wireless network of CBTC system adopt WLAN technology, so they need to avoid the interference in the tunnel environment and other systems for their impact. In this paper, from the aspects of network, bandwidth, application characteristics compared the PIS system and train-ground wireless communication part of CBTC system, and puts forward some problems that should be paid attention to in the construction and operation as well as the trend of the development of the train-ground wireless communication technology. 关键词：轨道交通车地无线通信乘客信息系统基于通信的列车自动控制系统WLAN Key words: urban rail transit, train-ground wireless communication, PIS ,CBTC, WLAN 1 城市轨道交通车地无线通信系统概述 当前，随着我国城市化的不断发展，越来越多的城市已经开始建设或规划建设城市轨道交通线路。城市轨道交通已凭借其安全、快速、环保等特点，进入到空前繁荣的发展时期。由于轨道交通一般建设在人口密集和流动性大的大中型城市，因此，公共安全和乘客体验是考量其运营情况的重要指标，而车地无线通信正是影响这一指标的关键因素之一。 按照应用的方向，轨道交通车地无线通信一般包含列车信号系统（CBTC）和乘客信息系统（Passenger Information System，以下简称PIS）两个部分。其中列车信号系统是列车运行的核心系统。其功能相对单一，主要提供高可靠、高精度列车自身定位，以及连续、高容量的车地双向数据通信。列车信号系统（CBTC）是车地通信系统中对于安全性能要求最高的部分。 PIS系统的基本概念是指地铁运营商采用成熟可靠的网络技术和多媒体传输、显示技术，在指定的时间，将指定的信息显示给指定的人群。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，使乘客通过正确的服务信息引导，安全、便捷地乘坐轨道交通。PIS在正常情况下，提供乘车须知、列车到发时间、列车时刻表、管理者公告、政府公告、出行参考等实时动态的多媒体信息；在火灾、阻塞及恐怖袭击等非正常情况下，提供动态紧急疏散提示。 在列车运行中车载设备要实时接收来自地面运营中心的节目，在列车车厢显示屏上播出音视频。同时通过车厢内监控摄像头，监控旅客乘车情况，将监控视频信息实时上传至运营中心，作为管理部门安全决策的支持信息。 随着科技的不断发展，乘客服务及资讯信息不仅要实现运营中心与车站、车站与车站间的通信，还要完成列车与地面间的实时通信，例如：运营中心向列车实时转播数字视频等多媒体信息，列车实时上传车厢内的监控信息等。 由于列车是在高速运行环境下进行信息的实时传输，而且为了给乘客提供高质量的信息服务，PIS要求列车在高速运行情况下，保证图像质量，不会出现马赛克、中断等现象，这就要求车地系统要有足够的带宽并且保证车地间信息的可靠传输。
地铁CBTC信号系统原理及分类
地铁CBTC信号系统原理及分类 移动闭塞是基于通信技术的列车控制（简称CBTC—Communication Based Train Control）ATC系统，该系统不依靠轨道电路向列控车载设备传递信息，而是利用通信技术实现“车地通信”并实时地传递“列车定位”信息。通过车载设备、轨旁通信设备实现列车与车站或控制中心之间的信息交换，完成速度控制。系统通过建立车地之间连续、双向、高速的通信，使列车命令和状态可以在车辆和地面之间进行实时可靠的交换，并确定列车的准确位置及列车间的相对距离，保证列车的安全间隔。 移动闭塞技术是通过车载设备和轨旁设备不间断的双向通信来实现。列车不间断向控制中心传输其标识、位置、方向和速度等信息，控制中心可以根据列车实时的速度和位置动态计算列车的最大制动距离。列车的长度加上这一最大制动距离并在列车后方加上一定的防护距离，便组成了一个与列车同步移动的虚拟分区。由于保证了列车前后的安全距离，两个相邻的移动闭塞分区就能以很小的间隔同时前进,这使列车能以较高的速度和较小的间隔运行，从而提高运营效率。 1.基于基于交叉感应环线技术 2.基于无线电台通信技术 3.基于漏泄电缆无线传输技术 4.基于裂缝波导管无线传输技术 1.基于基于交叉感应环线技术 以敷设在钢轨间的交叉感应环线作为传输媒介的CBTC系统，在城市轨道交通中已经应用了较长时间。交叉感应环线的缺点在于，安装在钢轨中间，安装困难且不方便工务部门对钢轨的日常维修，车－地通信的速率低。但由于环线具有成熟的使用经验，使用寿命长以及投资少等优点，目前仍继续得到应用。 2.基于无线电台通信技术 随着无线通信技术的发展，基于自由空间传输的无线传输技术的在CBTC 系统中得到了应用。无线的频点一般采用共用的2.4GHz或5.8GHz频段，采用接入点（AP）天线作为和列车进行通信的手段。AP的设置保证区间的无线重叠覆盖。自由空间传输的无线具有自由空间转播，对于车载通信设备的安装位置限制少；传输速率高；实现空间的重叠覆盖，单个接入设备故障不影响系统的正常工作；轨旁设备少，安装与钢轨无关，方便安装及维护的特点。 基于无线电台通信传输方式CBTC系统，已经在北京地铁10号线成功应用。 3.基于漏泄电缆无线传输技术 Alstom的CBTC系统在需要的时候也可采用漏泄电缆传输方式，而新研发的系统采用的不多。漏泄电缆方式特点是场强覆盖较好、可控，抗干扰能力强。
浅析车地无线通信传输系统构成及原理
技术与市场技术应用２０１９年第２６卷第６期 浅析车地无线通信传输系统构成及原理 万 建 （深圳地铁运营集团有限公司，广东深圳５１８０００） 摘 要：重点对深圳地铁１１号线信号系统车地无线通信传输系统构成及原理进行分析，皆在为相关工作提供参考。 关键词：ＣＢＴＣ；ＡＰ；ＤＣＳ；ＴＲＥ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０１９．０６．０６６ 引言 随着无线通信技术的发展。基于自由空间传输的无线传输技术在ＣＢＴＣ系统中得到了应用。无线的频点一般采用共用的２．４ＧＨＺ或５．８ＧＨＺ频段，采用接入点（ＡＰ）天线作为和列车进行通信的手段。 车地无线通信传输系统构成及原理 １．１ 无线网络的构成 ＤＣＳ无线网络用于承载车载和轨旁ＣＢＴＣ系统间信号数据流的通信，它由位于轨旁的无线接入点（ＡＰ）、功分器、轨旁定向天线，及车载无线天线、车载无线调制解调器组成。１．２ 无线网络系统原理 １）车地双向通信网络。每个ＴＲＥ（轨旁无线设备）由红网、蓝网接入点组成，此红、蓝接入点与其各自的无线网络相连接。无线网采用８０２．１１ｇｑ协议，采用带宽为６ＭＨｚ的窄带技术，红网采用中心频率为２．４７２ＧＨｚ，蓝网采用频点２ ４１７ＧＨｚ。 ２）轨旁无线网络。ＴＲＥ是配置于轨旁的无线传输设备，用于与车载无线设备之间进行无线通信。ＴＲＥ箱内主要有２个无线调制解调器、２个电源转换器、２个光电转换器。红色、蓝色无线调制解调器分别连接到各自的功分器上，功分器连接到定向天线上用于传输射频（ＲＦ）信号。 ３）车载无线网络。每辆列车安装２个无线调制解调器，用于ＣＢＴＣ业务传输，每个无线调制解调器连接２个位于车体上方的天线，用于与轨旁天线进行无线信息传输。为满足列车双向行驶以及在岔区和车辆段等处保持通信，列车每端必须配置两个车载天线。车载无线调制解调器在无线覆盖区域能与无线网络快速完成握手及授权并接入，保证列车正常投入运营及故障恢复满足系统功能、性能及运营效率要求。 １．３ ＤＣＳ无线系统冗余结构 ＤＣＳ无线网络采用冗余结构，由红网和蓝网组成。无线系统的冗余结构能保证当任一轨旁或车载无线设备故障时包括单个接入点的故障、单个轨旁设备电源的故障、单个光交换设备的故障均不影响系统的正常工作。ＤＣＳ无线系统的典型冗余结构，如图１ 所示。图１ ＤＣＳ无线系统的典型冗余结构图 １）正常情况下的连续通信。列车在隧道内运行，列车进入无线单元（Ｂ）和无线单元（Ｃ）的重叠覆盖区域。在该重叠覆盖区域内，车头红网车载无线调制解调器收到由红网接入点（Ｃ）和红网接入点（Ｂ）循环生成的识别信息。车尾蓝色车载无线调制解调器收到由无线单元（Ａ）蓝网接入点（Ａ）循环生成的识别信息 红网车载无线调制解调器将测量并对比收到的功率，如果从红网接入点（Ｃ）接收的功率高于从红网接入点（Ｂ）接收的功率，调制解调器将执行从红网接入点（Ｂ）到红网接入点（Ｃ）的交接。如图２所示。 ９ ４ １
地铁车地无线通信实施方案探讨
地铁车地无线通信实施方案探讨 发表时间：2019-09-11T15:49:08.923Z 来源：《基层建设》2019年第17期作者：董招[导读] 摘要：目前国内轨道交通行业高速发展，地铁车地无线通信一直是地铁通信专业关注的焦点。 中建五局安装工程有限公司湖南省 410000摘要：目前国内轨道交通行业高速发展，地铁车地无线通信一直是地铁通信专业关注的焦点。本文通过分析频段2.4G传输时钟同步车地无线通信方案、频段1.8G近远端机同步车地无线通信方案和频段5.8G-GSU同步车地无线通信方案，提出更适合的频段5.8G分组传输网时钟同步车地无线通信方案，以及未来车地无线通信发展的前景。 关键词：地铁通信；车地无线通信；方案 引言 车地无线通信系统是城市轨道交通的重要基础设施，是地铁安全运营所必须的信息交互系统，系统的通信质量和可靠性直接决定地铁的运营状况，与人们的出行体验息息相关，是城市进行地铁建设时需要重点考虑的问题。近些年，随着车地无线通信技术的发展，形成多种无线通信技术，如何选择合适的车地无线通信技术，满足地铁运营的需要成为设计、施工人员需要重点思考的问题。 1地铁车地无线通信概述 车地无线通信网络是乘客信息系统（简称PIS系统）主干网络的延伸，PIS系统能通过组播方式实现线路播控中心到列车的信息下发，并能实现广播和寻址功能，将特定的信息发送给指定的一列或者几列列车；视频监控系统（简称CCTV系统）也能通过该网络实现将车辆客室监视信息实时上传至中心CCTV服务器，列车驾驶室显示终端能调看对应车站站台屏蔽门侧的监控图像。车地无线网络提供的双向传输有效带宽应能满足列车与中心之间的实时双向数据传输的带宽要求，保证所传图像顺畅清晰，不出现画面中断或者跳播等现象，且系统具有QoS分级控制功能。车地无线网络确保沿轨道线安装的无线接入点和在移动列车上的移动单元之间建立稳定、安全且能避免冲突的连接。在列车高速运行时，不应丢失连接和引起画面质量降低，无线设备应遵循完善的切换机制无缝切换至最合适的接入点。 2地铁车地无线通信整体规划 2.1通信信号各自独立建设LTE单网 通信信号专业各自建设一套LTE硬件传输网络，通信专业单网承载无线调度业务和列车运行紧急数据业务。考虑到信号CBTC系统对无线数据的可靠性、安全性要求更高，必须采用双网冗余的设置方式，则由通信专业为信号专业配置冗余无线数据传输通道，以满足信号系统冗余需求。优点：该方案同样整体降低本工程LTE车地无线信息传输网络的造价，实现资源的整合和充分利用，技术上满足信号系统对车地无线数据传输的要求，节约频带资源的使用宽度。缺点：信号系统与通信系统在无线数据传输系统增加了接口，同时信号系统的冗余通道的可靠性和安全性需要由通信系统保障。 2.2通信独立建设单网，信号专业独立建设冗余双网 通信专业独立建设一套LTE硬件传输网络设备，承载无线调度业务和列车运行紧急数据业务。考虑到信号CBTC系统对无线数据的可靠性、安全性要求更高，必须采用双网冗余的设置方式，信号专业独立建设一套冗余无线数据传输网络设备。优点：该方案通信信号两个系统在无线信息传输系统上完全独立，工程安装、调试，后期的设备维护都相对独立，降低了专业之间的依赖，管理上更为便利。缺点：增加了工程建设的成本，增加了无线频带资源的使用宽度。 3地铁车地无线通信实施方案解析 3.1频段1.8G近远端机同步车地无线通信方案 该方案车地无线通信采用1.8G频段，通过地面无线发射网关+车站近端机+区间光远端发射机的组合模式，地面有线网络中心交换机通过光缆与各站地面无线网管相连，这样能保证无线发射信号的频率一致，基本不存在延时。为解决列车高速在区间行驶时，列车基站信号接收器频繁切换信号源，出现不断跟信号源通讯握手的死循环模式，导致无法正常进行通信状态。区间基站采用无线接收基站和光远端发射机，在对应列车内配置车载无线接收网关、车载无线发射网关和车载通信控制器。该方案无线接收和发射通道分开，但能很好的解决高速行驶时无线信号越区切换通信故障问题。该方案带宽仍然有限，一般为30M左右，其中控制中心设备可调看单列车6路监控图像（带宽需求在12M左右），而列车播控系统能播放直播信号（带宽需求在6M左右）。但通过地面无线发射网关+车站近端机+区间光远端发射机的模式，控制中心能够实时调看低码流列车监控图像。该方案，区间光远端发射机一般800m左右安装一个，天线覆盖范围较远，但是为保持同步并解决信号越区切换问题，各站无线发射网关需敷设光缆与地面有线网络中心交换机相连，光缆数量非常大，施工成本较高。 3.2频段2.4G传输时钟同步网车地无线通信方案 该方案车地无线通信采用2.4G频段，轨旁基站与车载基站之间无线使用IEEE802.11n用于覆盖列车运行沿线，无线骨干连接带宽可达到15Mbps，而区间基站与车站交换机有线信息传输网之间的连接有效带宽为100Mbps。传输系统采用数字同步多业务传送平台（简称MSTP）和时钟同步网络（简称BITS），即MSTP+BITS同步传输方案。车站车地无线系统通过传输系统分配的1000M光通道传输至控制中心，关键在于该传输系统能提供严格的时钟同步功能，保证区间基站发射信号的同步，以至于列车行驶跨越无线覆盖区间时，基站发射信号保持同步。区间无线基站与无线管理交换机无线控制器模块之间通过有线网络进行互联，采用CAPWAP标准隧道协议，同时，在保证802.11安全的前提下采用集中控制分布式转发。 4城市轨道交通中常见的车地无线通信技术 4.1TRainCom-MT技术 该技术是由德国公司研发的城市轨道交通专用通信系统，能够在高速移动环境下保持良好的通信效率和质量，车地最大通信传输速度可达16Mb/s。但是，该系统受到保密性协议的限制，其系统升级和开发只能依靠德国公司实现，市场维护和选择方面相对教差，在国内中的应用相对较少。 4.2LTE无线传输技术 LTE无线传输技术是当前应用最为广泛的车地无线通信技术，是在3G的基础上发展而来的，通过对空中接入技术的改进和增强，在保有3G原有技术优势的同时，实现无线传输的低延迟、高传输速度、分组传输、向下兼容和光域覆盖。因其技术优势，LTE无线传输技术在郑州、深圳等多个城市轨道交通中有所应用。
城市轨道交通cbtc信号系统工程施工质量安全监控继续教育
城市轨道交通cbtc信号系统工程施工质量安全监控继续教育 一、单选题【本题型共6道题】 1.监理在施工阶段安全监控的主要工作不包含（）。 A．检查和审批施工单位施工组织设计 B．检查施工单位现场安全监控情况 C．按照防火防爆的有关规定，检查设置危险品库临时性构造物内，易燃易爆物品堆放间距 D．检查施工单位现场文明安全施工情况，是否符合安全文明施工管理要求 用户答案：[A] 得分：10.00 2.工程质量主要风险来源不包括（）。 A．建设单位要求抢工期 B．设计单位设计质量不高，“错、漏、碰、缺”问题严重 C．监理单位不按规定程序和标准进行质量验收 D．施工单位非关键岗位个别职工业务素质不高 用户答案：[D] 得分：10.00 3.城市轨道交通CBTC信号系统采用的先进的闭塞方式是（），最短追踪间距为40m，前后量列车追踪时间间隔由120-90s不等，最短时间可以是60s。 A．固定闭塞方式 B．准移动闭塞方式 C．电话闭塞方式 D．移动闭塞方式 用户答案：[D] 得分：10.00 4.监理在施工准备阶段主要工作不包含（）。 A．编制并报批监理规划 B．结合实际情况，编制监理细则 C．开工前，熟悉和掌握质量控制的技术标准、依据等 D．与施工单位一起现场测量已施工桩位 用户答案：[D] 得分：10.00
5.城市轨道交通CBTC信号系统技术设备在地铁运输系统中的作用有（）。 A．保证地铁运输环境湿度、温度和舒适度的关键性设备 B．保证行车安全、提高运输旅客效率，实现行车指挥和列车运行自动化 C．实现地铁下火灾自动报警和联动 D．实现地铁设备间门禁的自动控制 用户答案：[B] 得分：10.00 6.城市轨道交通信号发展过程看，地面与车载设备的安全信息传输方式大致经历了三个过程顺序正确的是（）。 A．数字轨道电路----模拟轨道电路----无线双向通信 B．模拟轨道电路----无线双向通信----数字轨道电路 C．模拟轨道电路----数字轨道电路----无线双向通信 用户答案：[C] 得分：10.00 二、多选题【本题型共2道题】 1.工程质量各验收层级主要有（）。 A．分部工程验收 B．单位工程验收 C．现场安全措施工作验收 D．竣工验收 用户答案：[AD] 得分：2.00 2.CBTC信号系统的核心关键技术有（）。 A．列车定位技术 B．列车追踪技术 C．车地双向传输技术 D．列车控制技术 E．联锁控制技术 用户答案：[AD] 得分：2.00