基于车地无线通信的地铁信号系统抗干扰研究

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  摘要:在地铁信号系统中,为了实现车载信息的相互传输,必须采用车载无线通信传输。然而,当车载地面无线通信传输受到车站某些干扰源的影响时,会在一定程度上影响数据传输的准确性和可靠性,从而影响地铁运行的效率和安全。本文首先分析的是车地无线双向通信系统简介,接下来详细介绍了信号干扰对于无线通信的影响,最后对抗干扰措施进行详细阐述,希望通过本文的分析研究,给行业内人士以借鉴和启发。
  关键词:地铁信号系统;无线传输;干扰源;措施
  随着国内经济建设的不断发展,各个城市地铁建设的步伐也在不断加快。信号系统作为控制列车运行的关键系统,其安全越来越被人们所高度重视。其中代表着目前信号系统发展趋势的CBTC(基于通信的移动闭塞信号控制系统)信号控制系统,首当其冲地成为了人们关注的重点。与传统固定闭塞、准移动闭塞相比,基于无线通信的移动闭塞CBTC信号系统通过其部署在列车以及轨旁的无线设备,有效地实现了车-地间连续的双向通信,使控制中心可以根据列车实时的速度和位置,动态计算和调整列车的最大制动距离,缩短行车间隔,从而更为有效地提高运营效率和进一步确保列车的运行安全。
  1车地无线双向通信系统简介
  1.1应用技术与通信媒介
  地铁信号系统中车地无线双向通信系统的技术支持环节主要应用的是无线局域网相关技术,无线局域网技术的应用对于地铁信号系统实现无线通信传输具有重要作用,要实现无线通信需要建立通信媒介,在地铁信号系统中车地无线双向通信的主要媒介包括无线电台、泄漏电缆、泄漏波导管等。
  1.2系统组成与功能配置
  地铁信号系统中车地无线双向通信系统根据工作需要采用的是双网冗余系统配置,一般情况下通信系统主要由车载无线系统及地面无线系统组成。其中地面无线系统的主要功能是进行信息的接收与发送,具体用于车载信息的接收,并将其有效、准确地转发至地面设备。
  2信号干扰对于无线通信的影响
  2.1减弱无线信号覆盖
  一旦无线信号的设备受到了干扰,那么所反射的信号强度就会受到影响,甚至会受到中断。可是对这些现场的设备维护是需要一段时间才能完成的,那么这段时间的信号必然是终止的,数据的传输也会被打断,这样设备就不能有效地接收以及发送一些数据信息,这样会给地铁的安全运行带来很大的危害。
  2.2缩短基站设备使用寿命
  干扰源对于无线通信网络来说,是对基础设备每一个不同的基站都会遇到的设备问题,一旦出现过多的干扰和打乱,那么后期的维修只会使得设备的使用周期大大减少。
  2.3增加运营成本
  正常的地铁无线网络的数据传输的应用,从根本上能够大大节约成本,提高效率,但是如果后期一旦出现问题,那么对安全运行会造成极大的影響,同时也会增加维修的成本。
  3抗干扰措施
  3.1自身干扰解决措施
  自身干扰由地铁信号无线通信系统自身引起,不可避免,但是通过一定的技术方法将其降低到可接受范围以内。对于自身同频干扰,可以通过合理布设无线终端的位置以及合理设置无线终端的发射功率等方法来降低自身同频干扰。对于自身邻频干扰,由于2.4GHz共有13个信道可供选择,应该尽可能选择频率范围没有重叠,相距较远的信道,如信道1、6、11就是3个没有任何重叠的信道。同时可以采取DSSS直序扩频、FHSS跳频扩频等各种技术方法来提高系统抵御邻频干扰的能力。
  3.2多普勒效应和多径效应的安全防范
  地铁在高速运行时,由于车载天线频率不断发生变化而造成多普勒效应从而影响了信号系统的安全性。针对多普勒效应可以采用在通信系统中加入纠错编码,这个技术可以降低数据传输的误码率,克服多普勒效率带来的影响。由于地铁隧道属于典型的多径信道环境,无线信号可以通过不同的路径到达接收点,在信号传输过程中由于信号倒相导致到达接收点的信号分量发生变化,使得信号失真造成多径效应。对于多径效应可以采用正交频分复用的技术,利用多子载波交织冗余同时传递数据,在数据传输过程中,即使某个子载波出现频率偏移或是被干扰,接收端通过子载波的联合编码还是可以恢复子载波数据,增强了信道快衰落的抵抗能力。
  3.3同站台换乘频率干扰的安全防范
  对于地铁换乘车站,由于站台区域为敞开空间,在站台层的区域范围内就存在本线的无线场强覆盖,又存在相邻线无线场强覆盖,同时电磁波存在反射和穿透的能力,这就使得同站台换乘信号频率受到干扰。因此可以采用信号系统无线通信的频点上进行区分,即本线和相邻线使用不同频点的信号制式设备。
  3.4维护人员素质培养
  想要较好的对地铁线路无线通信的传输进行一个有效的管理。那么企业在选取工作和维修设备的人员的时候就一定要慎重再慎重,首先要进行前期的培训,其实也一定要具备一些应对临时突发的问题的能力而且在奖惩制度方面也一定要做到位,如果员工勤劳踏实肯干,那么就需要给予适当的奖励,反之,如果员工懒惰焦躁,偷工减料的话,那么就需要施加一些相应的惩罚措施;而且为了提高工作人员的积极性,还可以定期的举行一些比赛,比如说带有奖金的应对临时突发问题的处理比赛等等。
  3.5设备环境
  一个无线发射器的自然环境如果不好,那么后期再多的维护和保养,也无法大幅度的提高一个基站的使用寿命,更加不用说减少设备发生故障的几率,所以对一个基站来说,使用的环境一定是最为重要的,首先一定要保持周围环境的干净整洁,其次要避免一些潮湿的地区,尤其是一些酸碱度比较高的地区,这些设备一定要避免在以上地区出现,同时也一定要保障无线发射设备的供电稳定性,一定要有备用的电源,一旦发生断电的现象,就一定要及时供应;最后就是要和当地的维修站点和物业处理好关系,只有这样,后期人们才会第一时间的帮助抢修。
  3.6地铁沿线外部网络的管理方面
  外部的干扰主要来自于外部的网络设备,所以与网络建设相关的部门一定要严格要求,注意好这附近的地铁线路安排,建立起科学合理的管理制度,将我国地铁的网络系统进行一个合理的规划,平衡网络资源的使用。
  4结语
  由于地铁信号系统的车-地无线通信传输系统关系着列车的运行安全及运营效率,因此保证其安全、可靠的运行就势在必行。
  参考文献:
  [1]朱光文.地铁信号系统中车-地无线通信传输的抗干扰研究[J].道标准设计,2012(8):112-115.
  [2]邱鹏,李亮.关于CBTC系统无线通信抗干扰技术的研究[J].现代城市轨道交通,2009(6):52-55.
  [3]郜春海.基于通信的轨道交通列车运行控制系统[J].现代城市轨道交通,2007(2):9-12.
  (作者单位:成都地铁运营有限公司)
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