天津地铁CBTC系统中车—地通信应用比较

摘 要 基于通信的列车控制系统（CBTC）使用无线局域网（WLAN）技术实现轨旁ATP与车载ATP的数据通信，车-地无线通信的信号的覆盖实现方式包含无线电台、漏泄同轴电缆、漏隙波导管。通过对天津地铁4条线路车-地通信解决方案的比较，了解设备的特点及维护方式。

【关键词】无线电台 波导管 漏缆

CBTC的定义：不依赖于轨道电路的、具有高度分辨能力的列车定位方法，连续的、大容量的、双向车-地通信，车载和轨旁处理器执行关键任务。

1 无线局域网在CBTC系统中原理和作用

在CBTC中的应用，通过无线覆盖和冗余结构，实现信号系统内部各子系统间的数据流的高可靠性、可用性双向传输。车-地无线通信是一个单独的网络，对于报文传送来说是完全透明的。

信号系统车-地通信传输系统基于类似IEEE802.11g的专用通信协议，是IEEE802.11g标准草案中5MHz带宽的窄带通信技术。虽然正式标准中删除了这部分内容，但是无线局域网芯片支持5MHz带宽，因此硬件设备不需要改变，只是软件修改就可以实现。车-地无线网络工作在2.4GHz（2.4G-2.4835GHz）开放频段；轨旁无线单元与车载无线单元配置都是冗余的，采用冗余双网设计，双网分别对应有线网络的冗余ATC网。与国家高速铁路信号系统车-地无线通信双向传输采用GSM-R模式不同，在地铁信号系统中，多采用定向天线、漏泄电缆和裂缝波导管模式。

2 天津地铁中无线网络的实现方式

天津地铁6号线的无线网络由信号集成商交控科技设计，其采用14个信道中的两个信道，分别作为红蓝网使用的信道。轨旁设置采用无线电台和定向增益天线完成轨行区信号覆盖。沿线路布置的无线接入点无线电台每隔250米布置，同一接入点同时布置红网和蓝网的网络设备，实现区间任意点位的双网冗余覆盖。根据无线电台的覆盖范围可达500米左右的能力，经过计算实现相邻的三个AP可实现中间无线电台故障时相邻的两个无线电台仍可覆盖该区域，实现无线网络覆盖的双重冗余。

车载设备设置原则：在列车的两端驾驶室分别设置红网车载无线DCS设备和蓝网车载无线DCS设备，车头和车尾的两套设备构成车载网络设备的红蓝网的双网冗余结构，实现列车与轨旁设备的双向通信。

天津地铁2、3号线的庞巴迪CITYFLO650系统采用的车-地无线传输网络与其它无线局域网不同，其通过空间传播的信息不是基于IP地址的，而是每列车配有一个唯一的列车和车辆地址，用于车载设备与轨旁ATP之间的数据通信。轨旁ATP只和固定的轨旁网络电台通信，没有移动的MAC和IP地址介入，虽然也采用2.4GHz无线频段但其在802.11系统协议的基础上增加了专属的私有协议。其无线系统频率规划分配是可编程的，可以按照需求重新配置，防止与其他利用2.4G频段的设备产生冲突，CITYFLO650车-地通信系统把2.4GHz的频段分为10个，具体线路应用使用2.4GHz带宽中的5个频率，确保相邻两个无线区域频率不同。

2/3号线的传输介质采用漏泄同轴电缆，轨行区每隔250米设置无线电台，将电台使用的漏泄同轴电缆沿区间洞顶敷设。列车的两个驾驶室上方分别安装信号接收装置。

3 不同车-地无线通信方式实现的比较

传输介质还有一种波导管形式，波导管可分为普通波导管和裂缝波导管两种。车-地无线通信时，波导管的抗干扰性能更好，但其日常维护较为复杂，对环境更为敏感；漏泄同轴电缆需要沿区间布置，使用卡具在洞顶安装，对日常巡视和紧固要求更为严格；而无线电台方式的灵活性和维护特点使得目前应用较多。

4 综述

天津地铁6号线所采用的无线电台解决方案，网络冗余性实现双重冗余，其通过AES加密算法、隐藏SSID等方式保證网络安全。但其所使用的频段情况将在后续开通的与天津地铁5号线的同台换成站将进行验证，不同厂家信号系统在实际应用中是否可实现无干扰。2/3号线庞巴迪独立的系统设计和私有协议确保了网络安全。

随着技术的发展，LTE技术与传统无线局域网相比，具有延迟降低、分组传送、广域覆盖、高数据速率和移动支持能力强等诸多优势。后续新建线路中，无线通信已开始更多的采用LTE技术。

参考文献

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作者简介

韩佳鑫（1986-），男，河北省定州市人。硕士研究生，工程师，主要从事城市轨道交通信号系统养护维修管理。

作者单位

天津市地下铁道运营有限公司 天津市 300000