地鐵信號系統(tǒng)無線通訊傳輸?shù)目垢蓴_措施

左旭濤

（青島地鐵集團有限公司，山東青島 266101）

0 引言

地鐵運營時會應(yīng)用無線通信技術(shù)。該技術(shù)在信息信號傳播方面具備較強的經(jīng)濟性及拓展性，可以實現(xiàn)地鐵信號傳輸效果的提升。當前很多電車啟動時，所產(chǎn)生的瞬時壓力、設(shè)備設(shè)施的阻擋等因素均會對地鐵信號系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生影響，從而威脅地鐵的安全運行。一般情況下，無線通信技術(shù)系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用范圍可分為公網(wǎng)無線通信和專用無線通信兩種，前者的主體為公共移動信號，后者則在軌道交通中廣泛應(yīng)用。當?shù)罔F信號系統(tǒng)處于運行狀態(tài)下，相關(guān)工作人員應(yīng)該清晰地了解地鐵信號系統(tǒng)受何種干擾因素影響，并從系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、地鐵運行安全等層面出發(fā)，針對各類干擾因素制定有效的抗干擾措施，保證地鐵安全運行。

1 地鐵通訊系統(tǒng)信號傳輸?shù)母蓴_源分析

地鐵在運營時，一般通過通信系統(tǒng)傳遞車輛信號，地鐵信號傳輸?shù)募皶r性關(guān)系到地鐵運行整體的安全性。地鐵信號傳輸通常會選擇無線網(wǎng)絡(luò)，當前地鐵常用的無線組網(wǎng)主要包括裂縫波導、WLAN 以及漏泄電纜三種。三種無線組網(wǎng)的對比結(jié)果見表1。

從表1中可以了解到，三種無線組網(wǎng)各有優(yōu)勢及不足。雖然WLAN 及漏泄電纜在抗干擾性方面比較強，但在傳輸?shù)罔F信號時，仍會受到一些干擾源的干擾，若要保證地鐵運行的安全性和穩(wěn)定性，必須對這些干擾源進行分析。

表1 地鐵常用的三種無線組網(wǎng)對比

從地鐵信號傳輸時間方面對無線信號的開放性特征進行研究，此特性導致信息出現(xiàn)安全性問題。所以在應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)時，應(yīng)該開展針對網(wǎng)絡(luò)惡性攻擊的相關(guān)防御工作。隨著科技的不斷發(fā)展，需要對無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀進行全面掌握，同時也要關(guān)注相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展狀況，應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)時，一定要避免無線信號接收及傳輸出現(xiàn)問題。在傳輸局域網(wǎng)信號時，要及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)惡性攻擊，從而避免信號傳輸受到影響。一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攻擊時，地鐵車輛將會無法精準控制，導致地鐵運營出現(xiàn)損失。所以工作人員必須全面分析干擾因素，鎖定干擾源。除了受網(wǎng)絡(luò)惡性攻擊的干擾影響之外，地鐵信號傳輸還會受障礙物、電子設(shè)備信號、多普勒效應(yīng)等多方面因素影響，具體干擾源的控制應(yīng)該結(jié)合實際情況而定。

2 地鐵無線通訊系統(tǒng)的具體要求

地鐵無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是在通信技術(shù)持續(xù)發(fā)展中不斷完善的，目前正逐漸形成網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢，在發(fā)展中通常是以CBTC 信號構(gòu)建地鐵信號通道。CBTC 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 地鐵CBTC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

CBTC 系統(tǒng)在通信領(lǐng)域的關(guān)注度一直比較高，且技術(shù)獨立性比較好。在地面信息與車輛運行信息之中，需要將平衡動態(tài)點予以有效構(gòu)建，并實現(xiàn)技術(shù)框架的整體優(yōu)化。通過CBTC 系統(tǒng)實施獨立項目，對地鐵信號通信系統(tǒng)進行研究，并完成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，還需要關(guān)注各類功放設(shè)備。在研究各類裝置時，需要對系統(tǒng)之中的信息處理器運行狀態(tài)進行全面關(guān)注。當基礎(chǔ)性元件常規(guī)運行實現(xiàn)控制之后，便需要構(gòu)建動態(tài)管理框架，從而保證服務(wù)器能夠有效地應(yīng)用于地鐵無線通信系統(tǒng)之中，使系統(tǒng)獲得更加穩(wěn)定、有效的運行效果。除此之外，還需要依據(jù)相關(guān)標準對地鐵網(wǎng)絡(luò)類別進行劃分，必須明確地鐵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成情況。地鐵車輛的頭尾部都能夠按照地鐵信號傳輸?shù)膶嶋H需求對光纜結(jié)構(gòu)進行增設(shè)，對于光纜結(jié)構(gòu)的選型則可以依照地鐵車輛的信號傳輸要求以及所在區(qū)域開展，但需要保證所選光纜結(jié)構(gòu)必須同信息冗余之間完成對接。

例如，地鐵車輛通常會采用有線設(shè)備對無線AP、周邊環(huán)境以及服務(wù)器進行整合。自由波是傳輸介質(zhì)的一種，受其支持可實現(xiàn)地鐵車輛與地面之間的信號傳遞。當前，我國在開展軌道交通信息化建設(shè)工作中，要求無線通信系統(tǒng)在應(yīng)用時，一定要明確沿線地區(qū)存在的通信干擾因素，并采取有效措施對這些因素進行處理，從而降低對無線通信系統(tǒng)造成的干擾影響，確保系統(tǒng)能夠按照實際工作需求傳遞地鐵信號。通過合理調(diào)配，減輕外部因素對通信系統(tǒng)造成的干擾影響。同時，為了確保無線通信系統(tǒng)能夠支撐地鐵車輛的安全有效運行，還要保證地面調(diào)度中心能夠同地鐵車輛之間形成雙向信息傳輸，使該系統(tǒng)能夠以無線列控的形式來實現(xiàn)信息傳遞。該系統(tǒng)在地鐵車輛中應(yīng)用時，還要確保信號越區(qū)系統(tǒng)能夠及時切換。系統(tǒng)還需要達到故障安全要求，即在地鐵運行時，即便系統(tǒng)發(fā)生故障，也能夠保證地鐵車輛運行的安全性和穩(wěn)定性。此外，地鐵通信非常需要無線通信系統(tǒng)的支持，所以在地鐵通信之中，應(yīng)該明確無線通信系統(tǒng)的實際應(yīng)用情況，確保該系統(tǒng)能夠有效地適用于綜合通信平臺，并滿足地鐵各部門的實際需求，使該系統(tǒng)具備一定的獨立性，從而便于地鐵調(diào)度的安全性、快捷性。

3 地鐵信號系統(tǒng)無線通訊傳輸?shù)目垢蓴_技術(shù)措施

目前，針對地鐵信號傳輸采用的主流抗干擾技術(shù)措施包括PIS 技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)以及站臺換乘信號傳輸抗干擾技術(shù)三種。

3.1 地鐵PIS 技術(shù)

對地鐵信號系統(tǒng)無線通訊傳輸?shù)目垢蓴_技術(shù)進行研究，需要對各種技術(shù)的結(jié)構(gòu)框架進行分析，全面掌握地鐵信號傳輸?shù)臋C制，還要掌握運行結(jié)構(gòu)的整體狀況，從而有效構(gòu)建系統(tǒng)信號傳輸機制。目前，地鐵信號系統(tǒng)無線通訊傳輸采用的PIS 抗干擾技術(shù)便是在我國科學技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，該技術(shù)的抗干擾效果良好。PIS 技術(shù)在實際應(yīng)用之中通常包含信號補空以及隔離技術(shù)參數(shù)兩個方面。其中，隔離技術(shù)參數(shù)處于信號傳輸階段，能夠在PIS 技術(shù)結(jié)構(gòu)下提升該技術(shù)結(jié)構(gòu)與參數(shù)框架組件之間的合理性。PIS 技術(shù)應(yīng)用時會將輸出頻率分離，從而在預(yù)防干擾源方面可發(fā)揮有效作用，能夠?qū)⒏蓴_源信號減弱，從而使信號傳輸順利進行，從而達到技術(shù)運行目標。而信號補空也處于信號傳輸階段，可通過這種方式對一些不良信號進行處置和隔離，所以信號補空主要是為了對不良信號的干擾進行處置，但需要保證工作的對象為PIS 系統(tǒng)。在應(yīng)用抗干擾技術(shù)時，技術(shù)參數(shù)必須具備一定針對性，應(yīng)于信號抗干擾項目處于運行狀態(tài)下采取這種處理方法。工作人員在地鐵通信系統(tǒng)運行時，必須全面了解廠商提供的PIS 參數(shù)，結(jié)合PIS 系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)建處理庫，從而對數(shù)據(jù)信息進行完全掌控。在開展針對性控制過程中，還要確保運行的參數(shù)框架能夠?qū)π盘杺鬏數(shù)膶嶋H需求予以滿足，工作人員應(yīng)用PIS 技術(shù)開展信號傳輸時，還需要使PIS 系統(tǒng)與地鐵信號系統(tǒng)兩者的頻率控制在2.4～5.8Hz 范圍內(nèi)，從而提升信號傳輸時的抗干擾效果。PIS 系統(tǒng)拓撲圖如圖2所示。

圖2 地鐵PIS 系統(tǒng)拓撲圖

3.2 無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)

若要對無線AP 的防范措施進行分析，并將其防范內(nèi)容清晰明了，需要展開適當性調(diào)控操作，使管控結(jié)構(gòu)的整體管理效果得到優(yōu)化。在這一過程中，可將整體運行的參數(shù)進行調(diào)節(jié)，使之達到合理范圍，從而使運行參數(shù)更加合理、穩(wěn)定，進而保證管理參數(shù)和系統(tǒng)均能夠滿足實際地鐵信號傳輸?shù)男枨蟆Ｋ?，?yīng)該從實際需求著手，為了實現(xiàn)監(jiān)控框架的優(yōu)化以及整個無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到有效限制，必須對網(wǎng)絡(luò)接入者的數(shù)量進行控制。采取實時監(jiān)控以及全面分析，使針對性管控措施予以落實，從而實現(xiàn)限制效果的提升。在實際工作中，還應(yīng)該將媒體向子層接入的技術(shù)進行掌控，使其應(yīng)用效果得到提升，從而確保這項技術(shù)能夠在實際工作中發(fā)揮足夠的穩(wěn)定性，為無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)優(yōu)化提供支持。

工作人員還需要掌握構(gòu)建系統(tǒng)采用的方法方式，并掌握系統(tǒng)運行過程中的管控需求，同時要求工作人員在系統(tǒng)運行時要制定完善的管控方案，從而提升對系統(tǒng)的管控力度，進而有效實現(xiàn)系統(tǒng)管理的時效性以及功能性。工作人員為了對無線網(wǎng)區(qū)域開展細致的處理，可對交換機的層數(shù)機制進行優(yōu)化，從而對網(wǎng)絡(luò)惡意信號進行有效防護。保證車輛運行時，無線網(wǎng)絡(luò)信號在傳輸?shù)倪^程中不會被網(wǎng)絡(luò)惡意信號的侵襲而受到干擾。由此可見，采取無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，并對無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域控制實現(xiàn)精細化處理，可有效提升信號傳輸?shù)陌踩浴?/p>

3.3 站臺換乘信號傳輸抗干擾技術(shù)

對信號傳輸通信技術(shù)以及地鐵站臺的運行結(jié)構(gòu)進行研究，可與分析結(jié)果相結(jié)合，使工作人員能夠?qū)@兩方面內(nèi)容進行全面的掌握。同時還可以依照車輛運行的實際需求，制定完備的管控技術(shù)措施，對站臺換乘信號傳輸抗干擾技術(shù)進行合理的運用，從而使車輛運行時所受到外界因素的干擾得以有效減少。運用該技術(shù)能夠大幅度提升防范機制的應(yīng)用效果和工作水平，要求工作人員必須加強對該技術(shù)的掌握程度和應(yīng)用水平。除此之外，還需要保證該技術(shù)運行時所對應(yīng)的信號頻率要與地鐵信號發(fā)出的頻率控制在同等層次上。工作人員為了提升管理時效性，必須結(jié)合實際工作需求和系統(tǒng)運行的實際狀況，構(gòu)建相應(yīng)的處理機制，還要考慮換乘信號對信號傳輸強度產(chǎn)生的干擾，并采取各種措施進行干預(yù)，從而實現(xiàn)抗干擾效果的提升。

3.4 地鐵信號傳輸抗干擾的優(yōu)化措施

除上述技術(shù)措施之外，還可采取一些優(yōu)化措施加強抗干擾的效果。首先，需要對專網(wǎng)技術(shù)以及專用無線頻譜進行有效整合。在整合的過程中，需要保證操作合理合規(guī)，其目的在于提升無線通信系統(tǒng)運行過程中的可靠性?？蓪潭ǖ念l段進行關(guān)注，同時做出調(diào)整，避免同頻或雜波摻雜其中。 其次，可對IEEE820.11 標準之中涉及私有協(xié)議進行合理化利用。采取解調(diào)技術(shù)對信道優(yōu)先級力度加大，在私有協(xié)議下，對解調(diào)技術(shù)進行靈活應(yīng)用，從而提升地鐵信號傳輸中的抗干擾效果。再次，可將分頻特殊性予以提升，使地鐵信號傳輸?shù)膶崟r性得到改善，并且能夠避免同頻設(shè)備對信號傳輸形成干擾。最后，對空間和頻率分集，采取空間分集這一方法能夠有效接收無線信號，從而使抗干擾信號得以增強，有利于地鐵信號傳輸，而頻率分集的作用在于實現(xiàn)對不同頻率段數(shù)據(jù)的收發(fā)，可以控制頻率出現(xiàn)失真的信號，使之出現(xiàn)的頻率減少，從而有效避免這部分信號產(chǎn)生的干擾，并提高地鐵信號傳輸?shù)目煽啃院透咝浴４送?，工作人員還可以結(jié)合地鐵運行的實際情況，采取其他抗干擾控制方法，而并非局限于上述抗干擾技術(shù)和方法。

4 結(jié)語

綜上所述，地鐵運行中需要通過無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)信號的傳輸。信號在傳輸中容易受外界因素干擾，所以必須采取有效的抗干擾技術(shù)方法，對外界因素產(chǎn)生的干擾予以規(guī)避。采用了PIS 技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)、站臺換乘信號傳輸抗干擾技術(shù)以及一些抗干擾優(yōu)化措施，可在一定程度上發(fā)揮抗干擾效用。但在具體工作中，還需要結(jié)合實際情況，適當采取措施提升抗干擾效果。