邱馳煜

摘要：CBTC系指城市軌道交通在通信的基礎(chǔ)上控制列車的系統(tǒng)，此系統(tǒng)是的數(shù)據(jù)通信體系（DCS）是無線通信，并且是一種車地雙向通信系統(tǒng)，其中無線傳輸?shù)姆€(wěn)定性及可靠性非常關(guān)鍵。鑒于此，本文對地鐵CBTC系統(tǒng)的無線測試進(jìn)行了分析，希望能夠有效提升地鐵CBTC系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：地鐵CBTC系統(tǒng)；無線測試；無線通信性能

如今，隨著社會不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，帶來了非常嚴(yán)峻的交通壓力，因此，地鐵應(yīng)運(yùn)而生，并且漸漸在國內(nèi)各大城市建造。隨著地鐵工程的不斷涌現(xiàn)，地鐵通信系統(tǒng)及控制的重要也就得到顯現(xiàn)。而地鐵CBTC系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性是非常重要的，在一定程度上影響著地鐵服務(wù)的水平及質(zhì)量，甚至?xí)谝欢ǔ潭壬嫌绊懥熊囘\(yùn)行的安全。因此，對地鐵CBTC系統(tǒng)的無線測試進(jìn)行分析是非常有必要的。

1監(jiān)測軟件的設(shè)計

1.1信道跳轉(zhuǎn)過程

通常來說，在CBTC系統(tǒng)的主用通信設(shè)備、備用通信設(shè)備與地鐵電視的PIS設(shè)備分別對應(yīng)的是信道1、信道6與信道11，獨(dú)立的信道，能夠有效防止出現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部干擾的現(xiàn)象，鑒于此，要想使得CBTC系統(tǒng)通信狀況得到監(jiān)測，就要有效監(jiān)測并且詳細(xì)記錄所有信道的實際運(yùn)用情況。在接入點(diǎn)及站點(diǎn)的識別上，可以借助監(jiān)測信道循環(huán)跳轉(zhuǎn)技術(shù)來完成。此外，應(yīng)該有效剖析互聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)施的各項數(shù)據(jù)。

1.2接入點(diǎn)和站點(diǎn)識別過程

首先，監(jiān)測軟件和驅(qū)動模塊共同將讀取指示傳達(dá)出去，之后驅(qū)動模塊就會自動采集物理層的解碼數(shù)據(jù)及有關(guān)信息，這就包括了時間、功率與速率等。最后，監(jiān)測軟件應(yīng)該基于數(shù)據(jù)的MAC層首部數(shù)據(jù)，識別該包數(shù)據(jù)是接入點(diǎn)還是站點(diǎn)中的，要是相應(yīng)的接入點(diǎn)或是根本未出現(xiàn)，就要把接入點(diǎn)或是在列表存儲。

1.3數(shù)據(jù)存儲過程

首先，監(jiān)測軟件會基于相關(guān)指標(biāo)，將PCAP文件的首部數(shù)據(jù)及信息儲存。之后，物理層就會將相應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)及空白指標(biāo)信息傳輸給監(jiān)測軟件。最后，監(jiān)測軟件會存儲每包數(shù)據(jù)的首部數(shù)據(jù)、空口指標(biāo)與相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

2.測試內(nèi)容

本文是測試某市地鐵8號線CBTC系統(tǒng)的無線通信功能，進(jìn)而評價該無線系統(tǒng)的傳輸功能符不符合各種速度列車運(yùn)行控制的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而為列車的實際運(yùn)行奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，能夠?qū)⑼ㄐ畔到y(tǒng)中的問題暴露出來，進(jìn)而及時進(jìn)行妥善處理，能夠有效促進(jìn)8號線的順利運(yùn)行。

2.1隧道中的無線傳輸測試

在該市地鐵8號線CBTC系統(tǒng)項目實施前，由于隧道不能進(jìn)行施工，所以就利用該市地鐵3號線的隧道，進(jìn)行了2.4 GHZ頻段在隧道中的傳輸效果，進(jìn)而為該市地鐵8號線的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計奠定理論基礎(chǔ)，對距離AP從50～750m范圍內(nèi)無線信號的場強(qiáng)及信噪比進(jìn)行了分析及比較。如果AP的覆蓋距離是650m，還是能夠達(dá)到10dB信噪比的標(biāo)準(zhǔn)，由于系統(tǒng)余量限制，再加上CBTC系統(tǒng)要進(jìn)行冗余覆蓋建設(shè)，所以AP的距離最好控制300m。

2.2型式試驗和EMC測試

如果無線器材是設(shè)置在列車上及地面，就應(yīng)該耐受高低溫，其實際能夠正常運(yùn)行的溫度范圍應(yīng)該是-25～70℃，在實際測試的過程中，根據(jù)鐵道部的機(jī)車信號器材的指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)號TB/T3021-2001，測試之后，該市8號線CIA系統(tǒng)選擇的無線器材達(dá)標(biāo)。

城市軌道交通線路及車輛具備非常復(fù)雜的電磁環(huán)境，尤其是列車上，存在非常多的電磁輻射，鑒于此，一定要保障無線器材不能被電磁輻射所干擾，當(dāng)然也不能影響其他器材，應(yīng)該針對CBTC系統(tǒng)中的無線器材，開展電磁兼容性測驗，根據(jù)鐵道部TB/T3073- 2003進(jìn)行測試，最終結(jié)果顯示該市地鐵8號線CBTC系統(tǒng)中的無線器材滿足EMC要求。

2.3場強(qiáng)覆蓋測試

為了使得CBTC系統(tǒng)無線傳輸性能得到提升，AP所得到的信噪比一定要超過10dB；由于在隧道里存在多徑效應(yīng)，所以信號的穩(wěn)定性不高，特別是還存在列車移動及其他因素的干擾。在進(jìn)行場強(qiáng)覆蓋測驗的工程中，沿線的信噪比應(yīng)該控制在30dB以上。從最終的測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該市地鐵8號線的無線場強(qiáng)覆蓋是達(dá)標(biāo)的。

2.4乒乓切換的預(yù)判和定位

基于對該市地鐵8號線的場強(qiáng)測驗結(jié)果，能夠評價出現(xiàn)乒乓切換與相應(yīng)切換地點(diǎn)的可能性，在評價乒乓切換方法的時候，應(yīng)該設(shè)定切換措施是：車載無線電臺（STA）和信噪比最大的AP有效關(guān)聯(lián)，STA接收到APi信號的信噪比為Si，在下一時刻STA在同一信道上接收到另一個APj，STA接收到APj信號的信噪比為Sj，如果Sj-Si>3dB，則STA切換至APj。要是存在多個AP被檢測到了，要是最大值和其他值之間的差距均超過3dB，就表示相較于其他信號來說，該AP的信號強(qiáng)度更大一些，STA關(guān)聯(lián)至該AP，出現(xiàn)乒乓切換情況的幾率非常??；要是存在和最大值之間差距在3dB以內(nèi)的信號，就表示有AP的信號強(qiáng)度和STA沒有很大區(qū)別，現(xiàn)今對AP關(guān)聯(lián)的實際信號強(qiáng)度，都是在信號快衰落的基礎(chǔ)上，所以能夠得出乒乓切換出現(xiàn)的幾率相對較大。

3.測試結(jié)論

依照該市地鐵8號線無線測試的各項數(shù)據(jù)及相應(yīng)的結(jié)果，能夠做出下列結(jié)論：

（1）考慮到CBTC系統(tǒng)的實際需求，無線器材的穩(wěn)定、可靠性一定要得到保障，還要對地鐵線路的條件及環(huán)境有較高的適應(yīng)性，所以一定要運(yùn)用過型式試驗及EMC測試。

（2）由于地鐵隧道存在波導(dǎo)作用，在隧道中的無線傳輸不會被微波視距傳播所影響。

（3）在地鐵隧道中存在非常嚴(yán)重的多徑效應(yīng)，并且具備非常大的場強(qiáng)波動，鑒于此，應(yīng)該運(yùn)用抗多徑的方式。

結(jié)語：

運(yùn)用CBTC監(jiān)測軟件有效進(jìn)行CBTC系統(tǒng)的無線測試，能夠掌握盲區(qū)的情況，并且不斷完善網(wǎng)絡(luò)，使得CBTC無線通信系統(tǒng)通信信息能夠及時顯示，并且做到妥善記錄，這就會在很大程度上促進(jìn)CBTC器材穩(wěn)定性、可靠性的提升，并且能夠有效優(yōu)化空中電波秩序。

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