胡文濤

摘要：隨著我們國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速度發(fā)展，這幾年來(lái)，在一些比較大型、中型的城市當(dāng)中，軌道交通已經(jīng)成為了城市之中不能缺少的交通系統(tǒng)，軌道交通的使用也變得越來(lái)越寬廣。軌道交通在展開(kāi)創(chuàng)建的時(shí)候通常需要投入大量的成本，加上其運(yùn)行的模式也是比較繁雜。所以，在平時(shí)的正常運(yùn)行管理控制之中，為了能夠保障軌道交通的正常與持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，要充分的發(fā)揮先進(jìn)的通信技術(shù)的最大作用，相關(guān)的單位及工作人員也應(yīng)當(dāng)要高度的重視地鐵信號(hào)系統(tǒng)通信的相關(guān)控制，保障軌道交通的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，促進(jìn)城市的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：地鐵信號(hào)系統(tǒng);通信控制;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言：目前，在計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的助推之下，加之多種多樣的控制技術(shù)也在持續(xù)的改革和更新，地鐵信號(hào)系統(tǒng)通信技術(shù)（又稱(chēng)為CBTC）也得到了一定的發(fā)展。在以往的軌道交通控制當(dāng)中，CBTC這一技術(shù)也得到了廣泛的運(yùn)用，發(fā)展到現(xiàn)在，這一技術(shù)也得到了進(jìn)一步的驗(yàn)證，證實(shí)出了更佳的通信控制成效，實(shí)現(xiàn)了從以往的軌道電路到目前的無(wú)線信道的關(guān)鍵轉(zhuǎn)變。所以，對(duì)于CBTC技術(shù)，相關(guān)的單位及工作人員應(yīng)當(dāng)給予重視，深入的了解這項(xiàng)技術(shù)的，并將其合理的利用，增進(jìn)城市的進(jìn)一步的發(fā)展。

一、地鐵信號(hào)系統(tǒng)通信技術(shù)的子系統(tǒng)架構(gòu)

有線接入網(wǎng)的相關(guān)設(shè)計(jì)。有線接入網(wǎng)主要由路由器和以太網(wǎng)交換機(jī)組成，并與CBTC系統(tǒng)的其他設(shè)備相連。它的主要功能是完成IP分組數(shù)據(jù)的傳輸，通常是點(diǎn)到點(diǎn)，或者是端到端，能夠給地鐵列車(chē)提供連續(xù)的數(shù)據(jù)通信。它具有良好的移動(dòng)性，在CBTC系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。

無(wú)線通訊網(wǎng)的相關(guān)設(shè)計(jì)。為了保證鐵路運(yùn)輸?shù)恼＿\(yùn)轉(zhuǎn)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕擞芯€的網(wǎng)絡(luò)之外，是極其不能缺少無(wú)線通信系統(tǒng)的。CBTC系統(tǒng)當(dāng)中有許多無(wú)線的設(shè)備，其中有AP、車(chē)載設(shè)備、無(wú)線信道設(shè)備等，AP主要是車(chē)載設(shè)備與無(wú)線設(shè)備之間的穩(wěn)定通信。它與有線接入網(wǎng)的另一端和地面骨干網(wǎng)連接，形成完整的通信鏈路，避免丟包等事故。AP通常采用300米左右的間隔來(lái)保證高速列車(chē)運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)傳輸和無(wú)縫切換可以防止無(wú)線單元在使用過(guò)程中出現(xiàn)故障，從而導(dǎo)致整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)的崩潰。如下圖所示，AP通常與兩個(gè)無(wú)線單元一起工作以將風(fēng)險(xiǎn)降至最低。為了減少故障恢復(fù)時(shí)間，列車(chē)上有兩個(gè)以上的AP通信客戶(hù)端。為了減少無(wú)線傳輸?shù)膿p耗，天線應(yīng)采用信號(hào)接收能力強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)材料，一般安裝在車(chē)體上方。每輛車(chē)應(yīng)有一個(gè)獨(dú)立的車(chē)載通信IP。

二、地鐵信號(hào)系統(tǒng)通信技術(shù)的重要技術(shù)探析

（一）無(wú)線快速的切換技術(shù)

為了提高列車(chē)運(yùn)行效率，快速切換技術(shù)非常重要。AP切換時(shí)間通常為為500ms～2s。假如正常列車(chē)以120km/h的速度運(yùn)行，那么在換乘的過(guò)程當(dāng)中，約65m的行駛區(qū)域?qū)⑻幱跊](méi)有辦法斷開(kāi)系統(tǒng)的控制范圍之內(nèi)。一旦這樣的狀況出現(xiàn)，就會(huì)發(fā)生極其嚴(yán)重的交通事故，在這樣的基礎(chǔ)之上，無(wú)線快速切換技術(shù)也就隨之產(chǎn)生。這一技術(shù)能夠保證數(shù)據(jù)在區(qū)間轉(zhuǎn)換過(guò)程中不丟失，有效的保證行車(chē)安全。

比如，當(dāng)隧道長(zhǎng)度為300m時(shí)，API1和API2可以覆蓋到列車(chē)的共同區(qū)間。列車(chē)在API1區(qū)域快速運(yùn)行的時(shí)侯，能夠保持著與API1的相關(guān)數(shù)據(jù)連接。列車(chē)在公共區(qū)域運(yùn)行時(shí)，仍可使用API1進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，與此同時(shí)，API還應(yīng)當(dāng)要和API2創(chuàng)建數(shù)據(jù)連接。當(dāng)列車(chē)行駛至API2的時(shí)侯，能夠直接的和api2連接，并可在不等待API1斷開(kāi)的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。這樣能夠把切換的時(shí)間可減少到50ms以下，保證列車(chē)高速運(yùn)行時(shí)的實(shí)時(shí)通信。

（二）高依靠性的技術(shù)

CBTC的技術(shù)使用的是雙網(wǎng)冗余的涉及，通信系統(tǒng)和車(chē)載的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等具備物理的隔離，不一樣的傳輸、通訊的系統(tǒng)是互相單獨(dú)運(yùn)作的，能夠一起監(jiān)督與控制列車(chē)，保障行車(chē)的時(shí)候能夠正常的行駛。

網(wǎng)內(nèi)冗余拓?fù)洌褐鞲删W(wǎng)一般通過(guò)光纖與SDH設(shè)備連接。假如骨干網(wǎng)在正常的使用過(guò)程當(dāng)中中產(chǎn)生了問(wèn)題，SDH網(wǎng)絡(luò)能夠在最少的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)傳輸，避免因網(wǎng)絡(luò)傳輸問(wèn)題引發(fā)的事故。站點(diǎn)交換機(jī)通常為2G或更高。與此同時(shí)，與第三鏈路相連，展開(kāi)數(shù)據(jù)交換。這一設(shè)計(jì)當(dāng)中，把第三個(gè)交換機(jī)用作是備用機(jī)，當(dāng)一臺(tái)交換機(jī)在操作中出現(xiàn)錯(cuò)誤或故障時(shí)，第三臺(tái)交換機(jī)可用作備用機(jī)，為避免數(shù)據(jù)中斷，任何時(shí)候只能使用一臺(tái)備用交換機(jī)。通道上的AP將主動(dòng)連接到主機(jī)，主控制器和備控制器可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)的同步相關(guān)的訊息，即使中央設(shè)備的主控制器和備控制器出現(xiàn)問(wèn)題，在CBTC系統(tǒng)中，工作人員根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量AP間距，確保AP間距不超過(guò)覆蓋區(qū)域半徑，讓前后的AP都能夠覆蓋責(zé)任區(qū)。無(wú)線和有線通信設(shè)備在相同的平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)這個(gè)平臺(tái)，能夠?qū)θ康脑O(shè)備進(jìn)行維修、檢查和定位，在最少的時(shí)間之內(nèi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并展開(kāi)維修，從而減少維護(hù)成本，保證軌道交通的正常運(yùn)作。

三、CBTC技術(shù)所有的不足之處

雖然目前廣泛使用的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本可以滿(mǎn)足軌道交通控制的需要，但有關(guān)研究表明，該系統(tǒng)仍存在一些不足的地方。第一，隨著時(shí)代的高速度發(fā)展，未來(lái)信號(hào)系統(tǒng)和列車(chē)的數(shù)據(jù)量和信息量將慢慢增加，所以，在未來(lái)的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)當(dāng)中，大數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯亢涂紤]是不可忽視的。第二，列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，信號(hào)在無(wú)線傳輸?shù)臅r(shí)候會(huì)受到一定程度上的物理效應(yīng)的作用，并且，隨著移動(dòng)速度的提高，多普勒效應(yīng)、多徑效應(yīng)等物理效應(yīng)也會(huì)隨之增加，這必然會(huì)降低WLAN設(shè)備的實(shí)際傳輸速率，所以，一定要保證系統(tǒng)的傳輸速率和整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，目前大部分信號(hào)切換時(shí)間較長(zhǎng)，在傳輸過(guò)程中會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失，而在設(shè)備故障的情況下，恢復(fù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。這個(gè)問(wèn)題可以從無(wú)線AP的布局和無(wú)線頻率的選擇兩個(gè)方面來(lái)解決。CBTC這一技術(shù)的安全系數(shù)比較高、技術(shù)較為靈活與簡(jiǎn)便以及成本不是很高，能夠廣泛的使用到軌道交通當(dāng)中去，雖然這一技術(shù)還存在一些不足的地方，但是以后會(huì)更加的完善。

結(jié)束語(yǔ)：

總體的來(lái)說(shuō)，在目前城市化發(fā)展進(jìn)程的大環(huán)境之下，地鐵顯然已經(jīng)變成了城市發(fā)展道路上不能缺少的交通設(shè)施之一。而地鐵信號(hào)控制系統(tǒng)作為保證地鐵安全行車(chē)的比較關(guān)鍵的技術(shù)，有著極其重要的作用及影響。和以往的控制系統(tǒng)相對(duì)比，CBTC技術(shù)較為靈活與高效，在成本方面也比較的低廉，雖然這一技術(shù)在目前能夠有效的解決某些安全問(wèn)題，但是依舊存在著一些不足之處。所以，相關(guān)的單位及工作者要充分的認(rèn)識(shí)到其重要性及不足之處，對(duì)CBTC的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)深入的研究，這樣能夠有利于保證地鐵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保障城市的持續(xù)發(fā)展。

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