基于车地无线通信的地铁信号系统抗干扰研究

基于车地无线通信的地铁信号系统抗干扰研究

王崇国

王崇国

南京地铁运营有限责任公司江苏南京210012

【摘要】车地无线通信是现今地铁系统运行中的一项主要方式，而在实际以该种方式运行的过程中，可能会受到部分干扰源的影响。对此，在本文中，将就基于车地无线通信的地铁信号系统抗干扰进行一定的研究。

【关键词】车地无线通信；地铁信号；抗干扰

1引言

地铁是我国现今城市建设中的重要内容，近年来获得了较多的建设。而地铁列车实际运行过程中，地铁信号系统可以说是实现地铁稳定、安全运行的重要保证。为了能够避免该系统在实际运行中受到信号的影响，就需要我们能够做好其抗干扰的研究工作。

2车地无线通信传输系统

车地无线系统是地铁信号的一个子系统，其主要由车载路由器、环网接入交换机、车载接收天线、无线传输设备、室内无线服务器等设备组成，并通过车载接收天线以及无线设备将地面同运行列车实现联接，以此使列车能够形成一个良好的信号集成体，其结构如下图所示。

图1车地无线通信系统结构

对于地铁列车来说，该系统所具有的可靠性以及安全性对于列车运行可以说具有十分重要的影响。为了能够对列车安全、高效运行的目标进行实现，就需要对其以下需求进行满足：第一，在地铁运行中，其移动授权以及运行速度都由信号系统控制，如果周围存在干扰因素，就可能会对其信号传输安全产生影响。对此，需要做好干扰因素的排查与防范；第二，在列车运行中，需要以实时的方式对前后车位置信息进行传递，对此，就需要保证这部分信息的高效传输；第三，需要使该系统能够具有较高的数据加密能力以及接入控制能力，以此避免在运行中出现非法接入情况。

3车地无线通信抗干扰的防范

3.1乘客系统防范

乘客信息系统，即PIS，其由车站乘客处理终端、前端设备以及传输通道这几方面组成，以计算机为运行核心的基础上通过车载显示终端以及车站显示终端为到站的乘客提供相关的服务信息。同列车信号系统相同，其在实际运行中都是通过无线网技术的应用对车地连接功能进行实现。而在两者对比方面，信号系统在运行过程中所需传输的数据量较小，占用的带宽也相对较低，相对来说具有较高的运行安全性。而同其相比，乘客信息系统在运行过程中所具有的带宽占据情况以及数据传输量都相对较大，并因此使安全等级相对较低。而由于天线处于列车顶部，在运行中也由于位置相对有限、如果两者距离较近也会因此受到干扰。针对该种情况，我们则可以通过频点隔离措施的应用对该问题进行解决，即在实际运行中对两者的输出频率进行分出。同时，也可以通过PIS系统补空方式，即通过对系统备用通道的应用实现信息的安全运输。而为了能够在此基础上进一步对信号干扰问题进行解决，我们可以将将PIS以及信号系统分别安排2.4GHz以及5.8GHz频段，以此对两者频段进行良好的区分。

3.2多径与多普勒效应

当地铁处于运行状态下，其会由于车载天线频率的变化产生多普勒效应，以此对列车运行的系统安全性产生了一定的影响。针对该问题，我们可以将纠错编码加入到通信系统之中，以此在对数据传输误码率进行降低的同时对列车运行中多普勒效率所带来的影响进行克服。对于地铁隧道来说，其是一个具有多径特点的运行环境，在该环境中，系统无线信号则可以通过多种路径到达接收点。而在这部分信号实际传输时，也可能出现信号倒相情况，使其在到达目的地之后其分量出现了一定的变化，并因此使信号在传输过程汇总出现了失真的情况。对此，我们可以使用正交频复用技术，即通过多子载波交织冗余的方式对数据进行再传递。在该种传递方式中，即使信号中的部分载波在运行中受到了干扰或者出现了偏移情况，接收端也可以通过联合编码的方式对子载波数据进行恢复，以此使该通道所具有的抵抗能力得到增强。

3.3非法接入与无线攻击

在无线网络中，用户只要使用具有无线网卡的设备如手机、电脑等，就能够对无线信号进行搜索。这种情况的存在，就很可能使部分非法用户在侵入到该网络之后对列车发送错误的命令，并因此对列车的安全运行产生了非常大的威胁。在这种情况下，为了能够保证无线系统以安全、稳定的方式运行，则可以通过部分手段的应用尽可能降低非法接入等情况的出现。第一，禁用服务广播。在该种情况下，无线通信以及客户端一定在设置、允许通行之后才能够进入该网络之中，以此避免部分不怀好意的用户侵入网络；第二，使用高层交换机。在该种方式中，通过高层交换机设备的应用则能够将网络分成几个小的区段，以此对用户通过集线器侵入网络的几率进行降低；第三，动态刷新码。该方式通过对登陆密码的动态刷新，则能够降低非法用户破解密码的几率；第四，设置防火墙。通过防火墙的设置避免非法用户进入网络。

3.4同站台换乘干扰

在地铁换乘区域，站台往往为具有敞开特征的空间。由于在该位置具有列车线路的无线区域覆盖，同时还存在着相邻列车线路的无线覆盖。这种情况的存在，就很可能使相邻列车线路的换乘信号频率在实际传输中互相产生干扰。针对此种情况，我们则将信号在频点位置进行区分，即对于相邻线以及本线位置通过不同频点设备的应用对该问题进行防范。在此种方式下，当不同列车信号系统都以相同频段对信号进行传输时，则可以对不同方向天线进行选择，并通过适当方向角的选择进一步降低信号间存在的干扰。

3.5无线干扰防范

为了能够对该问题进行较好的处理，做好干扰源的防范可以说是一项重点工作。在对射频干扰源所存在的因素进行了解之后，则需要将其关闭之后进行处理。而为了能够在系统运行的过程中降低来自无线信号的干扰，也可以对现有无线网的区域覆盖范围进行扩大，以此在提升其范围信号强度的同时避免在射频情况下存在冲突。此外，也需要做好网络参数的配置，根据实际需求对AP频率进行微调，并对其配置参数的正确配置，以此避免在射频位置上出现冲突情况。

4结束语

在上文中，我们对基于车地无线通信的地铁信号系统抗干扰方式进行了一定的研究，需要在实际工作开展中能够把握上述重点，以良好防范对策的应用保障列车的安全稳定运行。

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].铁道标准设计.2012（08）：55-56.

[2]陶伟.列车运行控制系统车地无线通信的频段选择[J].城市轨道交通研究.2012（04）：77-79.