基于地铁CBTC系统的无线测试浅析

邱驰煜

摘要：CBTC系指城市轨道交通在通信的基础上控制列车的系统，此系统是的数据通信体系（DCS）是无线通信，并且是一种车地双向通信系统，其中无线传输的稳定性及可靠性非常关键。鉴于此，本文对地铁CBTC系统的无线测试进行了分析，希望能够有效提升地铁CBTC系统的可靠性及稳定性。

关键词：地铁CBTC系统；无线测试；无线通信性能

如今，随着社会不断发展，城市化进程不断推进，带来了非常严峻的交通压力，因此，地铁应运而生，并且渐渐在国内各大城市建造。随着地铁工程的不断涌现，地铁通信系统及控制的重要也就得到显现。而地铁CBTC系统的稳定性及可靠性是非常重要的，在一定程度上影响着地铁服务的水平及质量，甚至会在一定程度上影響列车运行的安全。因此，对地铁CBTC系统的无线测试进行分析是非常有必要的。

1监测软件的设计

1.1信道跳转过程

通常来说，在CBTC系统的主用通信设备、备用通信设备与地铁电视的PIS设备分别对应的是信道1、信道6与信道11，独立的信道，能够有效防止出现系统内部干扰的现象，鉴于此，要想使得CBTC系统通信状况得到监测，就要有效监测并且详细记录所有信道的实际运用情况。在接入点及站点的识别上，可以借助监测信道循环跳转技术来完成。此外，应该有效剖析互联网通信设施的各项数据。

1.2接入点和站点识别过程

首先，监测软件和驱动模块共同将读取指示传达出去，之后驱动模块就会自动采集物理层的解码数据及有关信息，这就包括了时间、功率与速率等。最后，监测软件应该基于数据的MAC层首部数据，识别该包数据是接入点还是站点中的，要是相应的接入点或是根本未出现，就要把接入点或是在列表存储。

1.3数据存储过程

首先，监测软件会基于相关指标，将PCAP文件的首部数据及信息储存。之后，物理层就会将相应的监测数据及空白指标信息传输给监测软件。最后，监测软件会存储每包数据的首部数据、空口指标与相应的数据。

2.测试内容

本文是测试某市地铁8号线CBTC系统的无线通信功能，进而评价该无线系统的传输功能符不符合各种速度列车运行控制的标准，进而为列车的实际运行奠定数据基础，能够将通信系统中的问题暴露出来，进而及时进行妥善处理，能够有效促进8号线的顺利运行。

2.1隧道中的无线传输测试

在该市地铁8号线CBTC系统项目实施前，由于隧道不能进行施工，所以就利用该市地铁3号线的隧道，进行了2.4 GHZ频段在隧道中的传输效果，进而为该市地铁8号线的无线网络设计奠定理论基础，对距离AP从50～750m范围内无线信号的场强及信噪比进行了分析及比较。如果AP的覆盖距离是650m，还是能够达到10dB信噪比的标准，由于系统余量限制，再加上CBTC系统要进行冗余覆盖建设，所以AP的距离最好控制300m。

2.2型式试验和EMC测试

如果无线器材是设置在列车上及地面，就应该耐受高低温，其实际能够正常运行的温度范围应该是-25～70℃，在实际测试的过程中，根据铁道部的机车信号器材的指标，标准号TB/T3021-2001，测试之后，该市8号线CIA系统选择的无线器材达标。

城市轨道交通线路及车辆具备非常复杂的电磁环境，尤其是列车上，存在非常多的电磁辐射，鉴于此，一定要保障无线器材不能被电磁辐射所干扰，当然也不能影响其他器材，应该针对CBTC系统中的无线器材，开展电磁兼容性测验，根据铁道部TB/T3073- 2003进行测试，最终结果显示该市地铁8号线CBTC系统中的无线器材满足EMC要求。

2.3场强覆盖测试

为了使得CBTC系统无线传输性能得到提升，AP所得到的信噪比一定要超过10dB；由于在隧道里存在多径效应，所以信号的稳定性不高，特别是还存在列车移动及其他因素的干扰。在进行场强覆盖测验的工程中，沿线的信噪比应该控制在30dB以上。从最终的测试结果发现，该市地铁8号线的无线场强覆盖是达标的。

2.4乒乓切换的预判和定位

基于对该市地铁8号线的场强测验结果，能够评价出现乒乓切换与相应切换地点的可能性，在评价乒乓切换方法的时候，应该设定切换措施是：车载无线电台（STA）和信噪比最大的AP有效关联，STA接收到APi信号的信噪比为Si，在下一时刻STA在同一信道上接收到另一个APj，STA接收到APj信号的信噪比为Sj，如果Sj-Si>3dB，则STA切换至APj。要是存在多个AP被检测到了，要是最大值和其他值之间的差距均超过3dB，就表示相较于其他信号来说，该AP的信号强度更大一些，STA关联至该AP，出现乒乓切换情况的几率非常小；要是存在和最大值之间差距在3dB以内的信号，就表示有AP的信号强度和STA没有很大区别，现今对AP关联的实际信号强度，都是在信号快衰落的基础上，所以能够得出乒乓切换出现的几率相对较大。

3.测试结论

依照该市地铁8号线无线测试的各项数据及相应的结果，能够做出下列结论：

（1）考虑到CBTC系统的实际需求，无线器材的稳定、可靠性一定要得到保障，还要对地铁线路的条件及环境有较高的适应性，所以一定要运用过型式试验及EMC测试。

（2）由于地铁隧道存在波导作用，在隧道中的无线传输不会被微波视距传播所影响。

（3）在地铁隧道中存在非常严重的多径效应，并且具备非常大的场强波动，鉴于此，应该运用抗多径的方式。

结语：

运用CBTC监测软件有效进行CBTC系统的无线测试，能够掌握盲区的情况，并且不断完善网络，使得CBTC无线通信系统通信信息能够及时显示，并且做到妥善记录，这就会在很大程度上促进CBTC器材稳定性、可靠性的提升，并且能够有效优化空中电波秩序。

参考文献：

[1]庞文湛.CBTC系统在隧道情景下无线通信干扰的研究[D].华南理工大学，2014.

[2]姜富强.CBTC系统数据存储单元的设计与实现[D].浙江大学，2011.

[3]李洁.CBTC系统与PIS共存问题的研究[D].北京交通大学，2011.