浅析地铁既有线路PIS与CBTC无线网网络干扰防护

谢大昕

摘 要：地铁轨道交通是现代都市公共交通中的重要组成部分，尤其是对于一些大型、特大型都市通过进行地铁建设将有助于缓解城市拥堵所带来的交通压力，保障民众的正常出行。地铁系统由多部分所组成，各部分之间相互协作共同保障地铁安全、高效的运行。地铁PIS与CBTC系统的信号传输主要依靠的是无线传输网络，在对既有地铁线路运营的过程中，需要结合PIS系统和CBTC系统的信号传输需求与传输特点来做好无线网络优化，确保信号传输质量与传输效率。

关键词：地铁；PIS CBTC；无线网络

中图分类号 ：U285 文献标志码：A

0 前言

PIS系统与CBTC系统是地铁运行中的两大重要系统，目前部分新建地铁线路采用LTE综合承载方案避免PIS与CBTC的干扰问题，但许多运营线路仍然采用基于802.11b或是802.11g标准的WLAN方案承载PIS及CBTC业务，应用过程中需要积极做好基于WLAN的无线组网技术的应用，以确保PIS系统与CBTC系统与地铁主控系统之间的信号传输与控制。在地铁PIS系统与CBTC系统无线组网的过程中需要结合网络运行速率、无线系统的信号传输安全以及信号传输的实时性等多个方面进行考虑，并注意相邻无线组网系统之间的信号干扰防护。

1 既有地铁线路PIS系统与CBTC系统无线组网技术

PIS系统在构建过程中以多媒体网络为网络结构框架，采用计算机来作为网络计算核心以车载终端与车站终端为交互端实现地铁系统与乘客之间的信息服务与信息共享。PIS系统在应用的过程中结合地铁的实际运行情况向乘客反馈列车运行的相关信息（如列车预计到站时间、站点换乘信息等）。此外，PIS系统还可以借助于各信息终端播报天气、广告以及新闻资讯等的实时信息。PIS系统还可以与地铁系统中的无线网络系统相配合将列车各车厢中的实时监控画面传输至控制中心方便对于地铁各运行列车的实时监控，并根据所监测到的信息来掌握各车厢内乘客流量的变化特点便于对地铁列车的运行进行智能调控。

在PIS系统无线网络构建上采用WLAN方式时，将沿地铁沿线布设无线AP设备，各AP设备与配置在车站的交换机相连接用于与AP设备之间的通信，无线控制设备将配置在控制中心，行驶的地铁列车上安装无线通信天线与无线接入设备用于与AP设备之间的双向通信.CBTC系统的构建于运行监控借助于无线通信网络，实现地面设备与地铁列车之间的双向通信，现行的CBTC系统无线网络构建主要基于802.11b或是802.11g标准， 在CBTC系统无线网络构建上以无线AP下的组网结构为主要方案.PIS系统的无线网络搭建对于带宽有着一定的要求且能够支持快速移动通信及漫游切换.在PIS系统无线带宽的计算上主要分为车载视频信息与车载监控视频两大部分，由于车载视频与监控的信息量较大对图像采用MPEG编码时最小带宽需要达到13MHz。

2 既有地铁线路PIS系统与CBTC系统无线网络对比与信号干扰

2.1 既有地铁线路PIS系统与CBTC系统无线网络构建对比

地铁PIS系统其主要用于地铁与乘客之间的信息交互，其宗旨在于提高乘客的乘坐体验，因此要求地铁PIS系统无线网络构建以保持信号传输质量避免无故中断。相较于地铁PIS系统CBTC系统对于信号的传输速率较低，其传输速率达到45kbps～110kbps即可满足需求，但是其对于无线信号的安全性和信号传输的实时性要求较高。

2.2 地铁PIS系统与CBTC系统所面临的干扰与安全防护

在地铁PIS系统无线网络构建中为避免信号干扰地铁PIS系统主要采用两种方式对信号干扰进行规避：地铁PIS系统分别采用802.11a与802.11b/g技术，并通过将地铁PIS系统无线网络的频点与信号系统的频点进行错落布置与错开使用，用以保障地铁PIS系统的安全性。其中使用802.11a技术时其频段主要分布在5.8GHz，这一频段与信号系统的2.4GHz频段相差较大，两者之间并不会产生信号干扰。如采用这一方式进行避免信号干扰能够优化地铁PIS系统与信号系统之间接口更加优化。

802.11b/g技术带宽较小其无法满足地铁PIS系统对于带宽的需求，而工程中常采用的802.11g技术其与地铁CBTC系统的工频段相重叠同样为2.4GHz，802.11g技术是一种相对成熟的技术，其优点是无需进行频段申请即可使用，而不足之处则是其使得地铁PIS系统与CBTC系统之间的接口更趋复杂，由于地铁PIS系统与CBTC系统同处于2.4GHz频段需要进行频点协调并解决好信号系统之间的干扰。根据国家的相关规定可以使用的2.4GHz频段上只有3个不重叠的频点，而处于这3个频点上时无线信号系统之间可以同时运行且相互之间无干扰。

在地铁CBTC系统无线网络构建时为避免AP设备之间的同频干扰提高无线信号系统的稳定性在地铁CBTC系统构建中将采取相邻AP设备不同信道的布设原则。地铁PIS系统与CBTC系统中的任一系统都将会采用2.4GHz频段上3频点中的两个，而另一系统则使用1个频点。当地铁PIS系统占用1个频点时，地铁PIS系统所使用的频点应为6，而CBTC系统所使用的AP设备将占据频点1和频点11，在AP设备的布设上不论是轨旁还是车载AP设备都应采用小角度定向天线来进行信号的双向传输。

采用定向天线可以减少信号在隧道中的反射，从而使得多径干扰问题得到一定的优化。在地铁PIS系统使用频点6和11时，CBTC系统将使用同频频1，在干扰防护相需要采用天线极化方案。地铁PIS系统与CBTC系统的天线极化方式需要有着较大的差异用以避免同频信号干扰，地铁PIS系统与CBTC系统采用两种不同的极化方式实现难度较大并未在地铁PIS系统与CBTC系统无线网络构建中加以应用。

3 地铁无线WiFi信号干扰测试

WiFi是现代通信中重要方式之一，将WiFi应用于地铁中将为民众提供极大的便利。需要注意的普通WiFi信号与PIS系统通信同采用的是2.4GHz的公共频段，当普通手机转换的WiFi热点在大数据通信时将会极大地占用2.4GHz的公共频段，进而影响到PIS系统的无线信号传输，尤其是当地铁车辆中有多人使用手机WiFi热点时这一现象更加明显突出。为做好地铁PIS系统无线信号的传输，需要对WiFi信号的影响进行评估，通过使用静态和动态测试发现构建WiFi热点时其对PIS系统的信号传输会产生一定的影响，造成PIS系统的图形信号产生轻微抖动，但并不影响PIS系统的正常使用。在地铁WiFi建设时需要采取积极的措施来避免其与PIS系统、CBTC系统之间的无线干扰，通过合理规划三者之间的通信频段用以确保无线信号传输的稳定性与可靠性。

结语

地铁PIS系统与CBTC系统无线网络的构建是地铁信息系统建设中的重点也是难点。本文在分析地鐵PIS系统与CBTC系统无线网络结构特点的基础上对如何做好既有地铁线路PIS系统与CBTC系统无线网络的构建并做好信号干扰防护。地铁将引入WiFi建设用以方便民众出行，在WiFi建设中需要做好PIS和CBTC的共存处理，确保无线信号传输质量。

参考文献

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