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移动通信在城市轨道交通中的应用 陈黎洁 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室 摘要 本文针对城市轨道交通的特性，参考现有的文献、研究报告对铁路上无线通信系统的分 析，分析比较了 802.11、802.16 在城市轨道交通中的应用，认为通信制式性能的提高随之带 来的即是成本的提高，因此，是否一定需要在城市轨道交通中使用 802.16 及其他新的通信制 式还有待商榷。 1 介绍 1.1 轨道交通列车运行控制的发展 铁路信号发展初期利用钢轨作为媒体构成轨道电路传递信息，形成列车运行控制系统， 列车运行在轨道上，轨道电路自动检测到列车的存在，保证行车安全。 进入信息时代后，列车与地面控制者和管理者之间必须有双向信息传送，其目的是进一 步保证安全，提高运输效率和提供更多的运行实时信息。轨道电路在传输上述信息过程中有 极大的困难。首先轨道电路难以实现列车对地面的传送。其次，轨道电路在实现地面对列车 传输的信息量极为有限，由于高频作用下轨道会产生集肤效应，传输信息频率实际只能在 3KHz 以下，这对于列车在不同速度下实现列车超速防护(ATP) 、列车自动控制(ATC) 、列车自 [1] 动操纵(ATO)的功能有极大的限制。因此，发展通信技术代替轨道电路是事物发展的规律 。 基于通信的列车控制（Communication Based Train Control ，CBTC ）最初以无线自动闭塞 系统出现，列车运行控制系统的关键技术包括列车完整性检查、测速、定位及车地信息传输， 其中车地信息传输是系统核心问题之一。目前，车地信息传输方式主要包括轨道电路、轨道 环线、查询应答器、无线通信等。无线通信的最大优点是可以双向连续传输大容量信息，除 用于列车运行控制外，还可用于调度指挥信息，可以满足铁路信息化对固定设备与移动体间 大容量信息交换的需要，以便实现轨道交通的综合自动化。近年来，随着无线通信技术的飞 速发展，无线通信的可靠性、可用性大大提高，CBTC是今后轨道交通列车运行控制系统的发 [2] 展趋势 。 1.2、城市轨道交通对通信的要求 近年来，CBTC （基于通信的列车运行控制，Communication Based Train Control ）成为许 多地铁、轻轨项目中列控系统的解决方案，并出现了使用无线数据传输系统的新型CBTC系统。 区域控制中心 速度，位置 移动授权 移动闭塞 图1-1 CBTC 基本原理 图1-1 表示了CBTC 的基本原理。列车在闭塞区间内运行时，通过查询应答器或里程计装 置实现列车位置和速度的测定，利用无线通信基站将列车位置、速度信息发送给区域控制中 心。区域控制中心周期的将目标位置、速度及线路参数等信息形成移动授权（Move Authority ， MA ）发送给后行列车。后行列车收到信息后，根据前车运行状态、线路参数、本车运行状态、 列车参数，采用一定得算法，并根据信号故障— 安全原则，比较、选择的方式，预期列车在 一个信息周期末的状态能否满足列车追踪间隔的要求，从而确定合理的驾驶策略，实现列车 在区段内高速、平稳地以最优间隔追踪运行。 由于无线通信传输的是列车状态信息及移动授权信息，对于行车安全及行车效率至关重 要。为保证整个系统的可靠、安全、有效，无线通信系统的设备必须满足以下可用性要求： （1） 越区切换不影响系统的可靠性 地面无线访问点必须在轨道沿线形成一个有重叠的无缝覆盖区（如图 1-2 所示)保证车载 无线设备 SA 在任何位置都能正常通信。列车移动时，SA 从AP1 的纯粹覆盖范围A 进入到 AP1 与AP2 重叠覆盖范围B ，在进入AP2 的纯粹覆盖范围C 之前，SA 必须进行切换，终止 与AP 1 的关联，并与AP2