地铁车辆段列车调头线的网络切换方案探讨

朱 震高 彬

（1.中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055；2.上海富欣智能交通控制有限公司，上海 201203）

地铁车辆段列车调头线的网络切换方案探讨

朱 震1高 彬2

（1.中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055；2.上海富欣智能交通控制有限公司，上海 201203）

城市轨道交通信号系统目前基本上均采用基于无线通信的列车控制系统（CBTC），车辆段设置的供列车调头使用的灯泡线给信号系统的网络通信带来难题。针对此问题，提出网络切换方案，并对地面4天线的部署方式进行探讨，对存在的问题进行分析，为实现灯泡线信号车地通信的连续性和有效性提供技术依据。

信号系统；基于无线的列车控制；轨旁无线接入点

1 概述

目前，我国许多城市均开展了大规模的城市轨道交通建设工作，信号系统作为城市轨道交通系统中指挥行车最重要的设备系统，已由传统的固定闭塞技术发展到移动闭塞技术，目前已基本采用基于通信的列车控制系统（CBTC）。越来越多的地铁车辆段设置了车辆调头线，俗称“灯泡线”，供列车调头使用，以减少车轮偏磨带来的一系列问题。列车调头后，列车头尾发生改变，这给信号系统的网络切换带来新问题，本文就信号系统的网络切换问题进行探讨。

2 车头、车尾单元A/B网切换方式的描述

在CBTC模式下，安装在列车上的信号系统车载控制设备实时接收来自轨旁AP天线的地面控制信息，车载设备通过计算得出该列车的目标移动授权点并实时计算出速度运行曲线完成列车的自动控制。

1）采用车头、车尾单元A/B网不切换的方式

在如图1所示的轨旁AP天线部署方式下，列车沿箭头方向运行时，车载控制设备迎着轨旁AP天线的正方向接收信号，车地通信正常。当列车在“灯泡线”调头后，车载天线B将无法继续接收来自B网的地面信号，列车的正常运行受到影响。

图1 车头、车尾单元A/B网不切换工作的原理图

2）采用车头、车尾单元A/B网切换的方式

首先，网切换时工作原理：需配置两个独立的列车车载终端，分别设置A/B网的IP地址，车辆在进行调头作业时，需启动车载服务器上的切换应用程序，以实现通过执行SNMP（Simple Network Management Protocol ）写操作将A/B网车载终端设备的参数进行互换，互换的内容包括：连接的SSID（Service Set Identifier）、工作频点、车载终端设备的IP地址。然后手动切换两个车载终端的网线，再次运行应用程序并通过SNMP读取操作对调换后的结果进行验证，如图2所示。

为使列车调头后在下行线路仍能够实现正常的车地通信功能，需要对列车两端的信号系统车载单元的A/B网进行切换。如图3所示，在进行网络切换后，车载A网天线激活工作，可与轨旁AP进行正常车地通信，控制列车的正常运行。

3 “轨旁4天线”部署方式描述

如图4所示，“轨旁4天线”部署方式布置此设备时列车在调头后可以不用进行车头、车尾车载单元的切换。

当采用“轨旁4天线”部置方式时，同一网络内后方轨旁AP前瓣的发射信号会直接被前方轨旁AP的前瓣接收，因而相邻轨旁AP之间的同频干扰概率增加，对列车正常车地通信的影响也将大大增加。

采用“轨旁4天线”部置方式时，两个定向天线需要通过分离器分别连接，轨旁AP天线的发射功率经过分离器后将大大缩小每根无线天线的信号覆盖范围。此时，若要实现相邻轨旁AP无线信号的增强，需增加轨旁AP的部置密度（采用原轨旁AP部署密度时将无法保障轨旁AP信号的重叠覆盖）。

4 两种方式的优缺点及投资分析

1）“轨旁4天线”方式

采用此方式时需要增加地面设备:轨旁AP天线、光电缆、用电量引起的投资及轨旁设备的维护工作量。相应增加的投资约不超过信号系统投资的3.5%。由此带来的好处将是不会影响设备的稳定性及效率。

2）A/B网切换方式

当采用单天线时，由于轨旁AP选用定向天线，网络中轨旁AP天线的指向方向相同，后方轨旁AP前瓣的发射信号只会到达前方轨旁AP的后瓣。另外，定向天线具有良好的前后比（Front to Back Ratio），因此相邻轨旁AP之间的同频干扰概率很低，对列车正常的车地通信影响很小。

采用此方式时不需要增加地面设备，人工切换车头、车尾单元A/B网。由此人工操作的方式可能会对信号设备的可靠性、可维修性、可用性和安全性（RMAS）带来很大的风险，影响到信号设备寿命，但相对来说也会节省投资。

3）结论

综上所述，采用“轨旁4天线”方式会增加工程投资，但投资增加相对有限，不会有太大的变化，增加的工作量也在可承受范围内。而网切换方式带来对设备的稳定性及行车效率的影响则更加突出。故推荐采用“轨旁4天线”方式。

5 结束语

通过上述技术分析可知，列车在掉头线调头后，信号系统车载AP天线的网络切换问题可以得到有效解决，但在实际应用中仍需结合工程实际、现场条件等进行确定可行的方案，确保车地双向通信的有效性、可靠性和连续性。

[1]中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家发展和改革委员会.建标104-2008 城市轨道交通工程项目建设标准[S].北京：国家计划出版社，2008.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中华人民共和国国家标准化管理委员会.GB/T12758-2004 城市轨道交通信号系统通用技术条件[S].北京：国家计划出版社，2004.

At present, Communication Based Train Control (CBTC) system is mainly applied in urban rail transit, the bulb line which used for train turning around in depot brings problems to signaling network communications. This article focuses on the problems, puts forward the network switching scheme, and discusses the setting mode of four antennas through analysis of the problems, for providing technical basis for the train-ground communication continuity and effectiveness of the bulb line.

signal system; CBTC system; AP (Access Point)

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.03.015

2014-06-12）