朱 震高 彬

（1.中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055；2.上海富欣智能交通控制有限公司，上海 201203）

地鐵車輛段列車調(diào)頭線的網(wǎng)絡(luò)切換方案探討

朱 震1高 彬2

（1.中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055；2.上海富欣智能交通控制有限公司，上海 201203）

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)目前基本上均采用基于無線通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC），車輛段設(shè)置的供列車調(diào)頭使用的燈泡線給信號(hào)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信帶來難題。針對(duì)此問題，提出網(wǎng)絡(luò)切換方案，并對(duì)地面4天線的部署方式進(jìn)行探討，對(duì)存在的問題進(jìn)行分析，為實(shí)現(xiàn)燈泡線信號(hào)車地通信的連續(xù)性和有效性提供技術(shù)依據(jù)。

信號(hào)系統(tǒng)；基于無線的列車控制；軌旁無線接入點(diǎn)

1 概述

目前，我國許多城市均開展了大規(guī)模的城市軌道交通建設(shè)工作，信號(hào)系統(tǒng)作為城市軌道交通系統(tǒng)中指揮行車最重要的設(shè)備系統(tǒng)，已由傳統(tǒng)的固定閉塞技術(shù)發(fā)展到移動(dòng)閉塞技術(shù)，目前已基本采用基于通信的列車控制系統(tǒng)（CBTC）。越來越多的地鐵車輛段設(shè)置了車輛調(diào)頭線，俗稱“燈泡線”，供列車調(diào)頭使用，以減少車輪偏磨帶來的一系列問題。列車調(diào)頭后，列車頭尾發(fā)生改變，這給信號(hào)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)切換帶來新問題，本文就信號(hào)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)切換問題進(jìn)行探討。

2 車頭、車尾單元A/B網(wǎng)切換方式的描述

在CBTC模式下，安裝在列車上的信號(hào)系統(tǒng)車載控制設(shè)備實(shí)時(shí)接收來自軌旁AP天線的地面控制信息，車載設(shè)備通過計(jì)算得出該列車的目標(biāo)移動(dòng)授權(quán)點(diǎn)并實(shí)時(shí)計(jì)算出速度運(yùn)行曲線完成列車的自動(dòng)控制。

1）采用車頭、車尾單元A/B網(wǎng)不切換的方式

在如圖1所示的軌旁AP天線部署方式下，列車沿箭頭方向運(yùn)行時(shí)，車載控制設(shè)備迎著軌旁AP天線的正方向接收信號(hào)，車地通信正常。當(dāng)列車在“燈泡線”調(diào)頭后，車載天線B將無法繼續(xù)接收來自B網(wǎng)的地面信號(hào)，列車的正常運(yùn)行受到影響。

圖1 車頭、車尾單元A/B網(wǎng)不切換工作的原理圖

2）采用車頭、車尾單元A/B網(wǎng)切換的方式

首先，網(wǎng)切換時(shí)工作原理：需配置兩個(gè)獨(dú)立的列車車載終端，分別設(shè)置A/B網(wǎng)的IP地址，車輛在進(jìn)行調(diào)頭作業(yè)時(shí)，需啟動(dòng)車載服務(wù)器上的切換應(yīng)用程序，以實(shí)現(xiàn)通過執(zhí)行SNMP（Simple Network Management Protocol ）寫操作將A/B網(wǎng)車載終端設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行互換，互換的內(nèi)容包括：連接的SSID（Service Set Identifier）、工作頻點(diǎn)、車載終端設(shè)備的IP地址。然后手動(dòng)切換兩個(gè)車載終端的網(wǎng)線，再次運(yùn)行應(yīng)用程序并通過SNMP讀取操作對(duì)調(diào)換后的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，如圖2所示。

為使列車調(diào)頭后在下行線路仍能夠?qū)崿F(xiàn)正常的車地通信功能，需要對(duì)列車兩端的信號(hào)系統(tǒng)車載單元的A/B網(wǎng)進(jìn)行切換。如圖3所示，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切換后，車載A網(wǎng)天線激活工作，可與軌旁AP進(jìn)行正常車地通信，控制列車的正常運(yùn)行。

3 “軌旁4天線”部署方式描述

如圖4所示，“軌旁4天線”部署方式布置此設(shè)備時(shí)列車在調(diào)頭后可以不用進(jìn)行車頭、車尾車載單元的切換。

當(dāng)采用“軌旁4天線”部置方式時(shí)，同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)后方軌旁AP前瓣的發(fā)射信號(hào)會(huì)直接被前方軌旁AP的前瓣接收，因而相鄰軌旁AP之間的同頻干擾概率增加，對(duì)列車正常車地通信的影響也將大大增加。

采用“軌旁4天線”部置方式時(shí)，兩個(gè)定向天線需要通過分離器分別連接，軌旁AP天線的發(fā)射功率經(jīng)過分離器后將大大縮小每根無線天線的信號(hào)覆蓋范圍。此時(shí)，若要實(shí)現(xiàn)相鄰軌旁AP無線信號(hào)的增強(qiáng)，需增加軌旁AP的部置密度（采用原軌旁AP部署密度時(shí)將無法保障軌旁AP信號(hào)的重疊覆蓋）。

4 兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)及投資分析

1）“軌旁4天線”方式

采用此方式時(shí)需要增加地面設(shè)備:軌旁AP天線、光電纜、用電量引起的投資及軌旁設(shè)備的維護(hù)工作量。相應(yīng)增加的投資約不超過信號(hào)系統(tǒng)投資的3.5%。由此帶來的好處將是不會(huì)影響設(shè)備的穩(wěn)定性及效率。

2）A/B網(wǎng)切換方式

當(dāng)采用單天線時(shí)，由于軌旁AP選用定向天線，網(wǎng)絡(luò)中軌旁AP天線的指向方向相同，后方軌旁AP前瓣的發(fā)射信號(hào)只會(huì)到達(dá)前方軌旁AP的后瓣。另外，定向天線具有良好的前后比（Front to Back Ratio），因此相鄰軌旁AP之間的同頻干擾概率很低，對(duì)列車正常的車地通信影響很小。

采用此方式時(shí)不需要增加地面設(shè)備，人工切換車頭、車尾單元A/B網(wǎng)。由此人工操作的方式可能會(huì)對(duì)信號(hào)設(shè)備的可靠性、可維修性、可用性和安全性（RMAS）帶來很大的風(fēng)險(xiǎn)，影響到信號(hào)設(shè)備壽命，但相對(duì)來說也會(huì)節(jié)省投資。

3）結(jié)論

綜上所述，采用“軌旁4天線”方式會(huì)增加工程投資，但投資增加相對(duì)有限，不會(huì)有太大的變化，增加的工作量也在可承受范圍內(nèi)。而網(wǎng)切換方式帶來對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性及行車效率的影響則更加突出。故推薦采用“軌旁4天線”方式。

5 結(jié)束語

通過上述技術(shù)分析可知，列車在掉頭線調(diào)頭后，信號(hào)系統(tǒng)車載AP天線的網(wǎng)絡(luò)切換問題可以得到有效解決，但在實(shí)際應(yīng)用中仍需結(jié)合工程實(shí)際、現(xiàn)場(chǎng)條件等進(jìn)行確定可行的方案，確保車地雙向通信的有效性、可靠性和連續(xù)性。

[1]中華人民共和國建設(shè)部，中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì).建標(biāo)104-2008 城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：國家計(jì)劃出版社，2008.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T12758-2004 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)通用技術(shù)條件[S].北京：國家計(jì)劃出版社，2004.

At present, Communication Based Train Control (CBTC) system is mainly applied in urban rail transit, the bulb line which used for train turning around in depot brings problems to signaling network communications. This article focuses on the problems, puts forward the network switching scheme, and discusses the setting mode of four antennas through analysis of the problems, for providing technical basis for the train-ground communication continuity and effectiveness of the bulb line.

signal system; CBTC system; AP (Access Point)

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.03.015

2014-06-12）