车地无线通信技术在地铁CBTC信号系统中的应用.docVIP

精品论文 参考文献 车地无线通信技术在地铁CBTC信号系统中的应用 深圳市地铁集团有限公司 广东深圳 518100 摘要：对地铁CBTC信号系统的关键技术车地无线通信的应用现状进行了介绍，分析了车地无线通信的原理。根据实际运营情况分析，发现了车地无线通信存在的不足和问题，并结合深圳地铁3号线工程案例，提出了专用频段通用制式进行技术优化的方案。 关键词：车地无线通信；CBTC；信号系统；漏缆 1 车地无线通信系统的组成 TWC分别由网络核心设备、TWC轨旁设备（WNRA、漏缆或LoS天线等）、车载无线通信设备组成，并负责地面ATC设备和车载ATC设备之间的数据通信。 Bombardier CITYFLO 650信号系统的数据传输系统根据环境的不同采用两种类型的无线通信系统，每种类型的天线系统都各有自身的特点。从而保证信号系统能够在任何一种情形下达到最大的无线覆盖率和最小的通讯丢失。 TWC是实现车地间通信的高可靠性、连续性的通信系统，同时也是实现车地间通信的数据传输实时性、安全性、可靠性及抗干扰能力的安全系统。两个无线接入点的距离现场范围控制在300到600米之间。其中，漏缆等同于一个通过功率分配器与同轴电缆相连的定位天线。电缆内部只有一小部分的能量转变为辐射能。选择相邻漏泄段之间的合适间距，以便为不同频段提供满意的效果。事实证明，10到50米之间的间距可满足1000MHz以内的所有情形的无线通信。而采用定向天线的两个特点是增益和前后比抑制。增益能显著地提高链路余量，而前后比抑制能有效的减小远离天线发射孔的干扰源。在隧道和站台区域以外，采用可视天线进行信息传输，WNRA A和WNRA B分别与独立的天线进行连接。天线安装在轨旁天线柱的顶部，WNRA A和WNRA B不共用天线或天线柱。这样做是为了防止遭遇雷击导致单点故障。 2 车地无线通信的原理 TWC子系统是一个无线通信系统，其用于提供列车和轨旁ATP之间的无线通信。TWC采用全冗余设计，具有很高的可靠性，可以克服单点故障，数据传输速度较快。TWC子系统具有其自身的数据网络，无线网络设备提供与轨旁ATP之间的通信，并与所有的轨旁分布式数据无线装置WNRA相连接。TWC无线网络设备和轨旁ATP设置在同一房间内，TWC子系统可以被看成一个“黑盒子”，通过该系统，特定格式的数据信息能够在一定的传输速度和容错率下进行双向传输。在系统中无线通信采用2.4GHZ的扩频RF来完成。如图1，TWC子系统通信原理显示了这些设备在CITYFLO 650 ATC系统中的具体位置。 图1 TWC无线网络示意图 无线通信处理器（RCP）位于TWC子系统的信息传输路径的始端和终端。RCP分别作为区域ATC和车载ATC设备的组成部分，将从ATO和ATP计算机提取的数据打包形成一个列车控制数据包（ATC数据包），然后将数据包发送给TWC网络核心设备或移动数据电台MDR。ATC数据包通过位于区域控制站的TWC网络核心设备进行传输，再由TWC网络核心设备向安装在轨旁的无线网络组件WNRA传输数据。该传输使用UDP/IP协议，再通过WNRA、RF设备、漏缆等，将RF信息传送给车载移动数据电台MDR。 3 车地无线通信系统的应用情况 深圳地铁3号线工程范围为：深圳市地铁龙岗线（3号线）为深圳市轨道交通二期工程线路，连接福田罗湖中心区、布吉、横岗以及龙岗中心城，形成连接城市中心区和东部发展轴的客运干线。全长41.9公里，其中包括30个车站、29个区间、1座车辆段、1座停车场、2个主变电站，总投资约159亿元。高架段段起自草埔站，止于双龙站；地下段水贝至红岭站，以及西延段红岭站至益田站。 3.1 无线传输丢失 在正常的运行模式下，列车接收一个移动授权限制报文，该报文可以保证列车安全的运行。该移动授权限制报文随着每个无线报文更新，一般是每秒钟更新一次。 如果由于干扰作用或暂时性无线通讯中断，列车损失一个或两个无线通信报文，列车将以允许的速度继续运行至最后一个已知的移动授权限制点，并且一旦无线通信重新建立了，列车将得到一个更新的移动授权限制报文，从而可以无干扰的继续它的运行。 如果由于某些原因，无线通讯中断变成永久性的，列车在运行至上一个已知的移动授权限制点之前，采用常用制动停车，列车司机可以切换至人工驾驶模式继续运行。 3.2 无线网络健康诊断及故障恢复 Bombardier无线通信子系统按照频率将线路分为不同的无线区域，每个