左旭濤

（青島地鐵集團(tuán)有限公司，山東青島 266101）

0 引言

地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)會(huì)應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)。該技術(shù)在信息信號(hào)傳播方面具備較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性及拓展性，可以實(shí)現(xiàn)地鐵信號(hào)傳輸效果的提升。當(dāng)前很多電車啟動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的瞬時(shí)壓力、設(shè)備設(shè)施的阻擋等因素均會(huì)對(duì)地鐵信號(hào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，從而威脅地鐵的安全運(yùn)行。一般情況下，無(wú)線通信技術(shù)系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用范圍可分為公網(wǎng)無(wú)線通信和專用無(wú)線通信兩種，前者的主體為公共移動(dòng)信號(hào)，后者則在軌道交通中廣泛應(yīng)用。當(dāng)?shù)罔F信號(hào)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)下，相關(guān)工作人員應(yīng)該清晰地了解地鐵信號(hào)系統(tǒng)受何種干擾因素影響，并從系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、地鐵運(yùn)行安全等層面出發(fā)，針對(duì)各類干擾因素制定有效的抗干擾措施，保證地鐵安全運(yùn)行。

1 地鐵通訊系統(tǒng)信號(hào)傳輸?shù)母蓴_源分析

地鐵在運(yùn)營(yíng)時(shí)，一般通過(guò)通信系統(tǒng)傳遞車輛信號(hào)，地鐵信號(hào)傳輸?shù)募皶r(shí)性關(guān)系到地鐵運(yùn)行整體的安全性。地鐵信號(hào)傳輸通常會(huì)選擇無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)前地鐵常用的無(wú)線組網(wǎng)主要包括裂縫波導(dǎo)、WLAN 以及漏泄電纜三種。三種無(wú)線組網(wǎng)的對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1中可以了解到，三種無(wú)線組網(wǎng)各有優(yōu)勢(shì)及不足。雖然WLAN 及漏泄電纜在抗干擾性方面比較強(qiáng)，但在傳輸?shù)罔F信號(hào)時(shí)，仍會(huì)受到一些干擾源的干擾，若要保證地鐵運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，必須對(duì)這些干擾源進(jìn)行分析。

表1 地鐵常用的三種無(wú)線組網(wǎng)對(duì)比

從地鐵信號(hào)傳輸時(shí)間方面對(duì)無(wú)線信號(hào)的開(kāi)放性特征進(jìn)行研究，此特性導(dǎo)致信息出現(xiàn)安全性問(wèn)題。所以在應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)該開(kāi)展針對(duì)網(wǎng)絡(luò)惡性攻擊的相關(guān)防御工作。隨著科技的不斷發(fā)展，需要對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行全面掌握，同時(shí)也要關(guān)注相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展?fàn)顩r，應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，一定要避免無(wú)線信號(hào)接收及傳輸出現(xiàn)問(wèn)題。在傳輸局域網(wǎng)信號(hào)時(shí)，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)惡性攻擊，從而避免信號(hào)傳輸受到影響。一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攻擊時(shí)，地鐵車輛將會(huì)無(wú)法精準(zhǔn)控制，導(dǎo)致地鐵運(yùn)營(yíng)出現(xiàn)損失。所以工作人員必須全面分析干擾因素，鎖定干擾源。除了受網(wǎng)絡(luò)惡性攻擊的干擾影響之外，地鐵信號(hào)傳輸還會(huì)受障礙物、電子設(shè)備信號(hào)、多普勒效應(yīng)等多方面因素影響，具體干擾源的控制應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況而定。

2 地鐵無(wú)線通訊系統(tǒng)的具體要求

地鐵無(wú)線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是在通信技術(shù)持續(xù)發(fā)展中不斷完善的，目前正逐漸形成網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢(shì)，在發(fā)展中通常是以CBTC 信號(hào)構(gòu)建地鐵信號(hào)通道。CBTC 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 地鐵CBTC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

CBTC 系統(tǒng)在通信領(lǐng)域的關(guān)注度一直比較高，且技術(shù)獨(dú)立性比較好。在地面信息與車輛運(yùn)行信息之中，需要將平衡動(dòng)態(tài)點(diǎn)予以有效構(gòu)建，并實(shí)現(xiàn)技術(shù)框架的整體優(yōu)化。通過(guò)CBTC 系統(tǒng)實(shí)施獨(dú)立項(xiàng)目，對(duì)地鐵信號(hào)通信系統(tǒng)進(jìn)行研究，并完成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，還需要關(guān)注各類功放設(shè)備。在研究各類裝置時(shí)，需要對(duì)系統(tǒng)之中的信息處理器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面關(guān)注。當(dāng)基礎(chǔ)性元件常規(guī)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)控制之后，便需要構(gòu)建動(dòng)態(tài)管理框架，從而保證服務(wù)器能夠有效地應(yīng)用于地鐵無(wú)線通信系統(tǒng)之中，使系統(tǒng)獲得更加穩(wěn)定、有效的運(yùn)行效果。除此之外，還需要依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地鐵網(wǎng)絡(luò)類別進(jìn)行劃分，必須明確地鐵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成情況。地鐵車輛的頭尾部都能夠按照地鐵信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)際需求對(duì)光纜結(jié)構(gòu)進(jìn)行增設(shè)，對(duì)于光纜結(jié)構(gòu)的選型則可以依照地鐵車輛的信號(hào)傳輸要求以及所在區(qū)域開(kāi)展，但需要保證所選光纜結(jié)構(gòu)必須同信息冗余之間完成對(duì)接。

例如，地鐵車輛通常會(huì)采用有線設(shè)備對(duì)無(wú)線AP、周邊環(huán)境以及服務(wù)器進(jìn)行整合。自由波是傳輸介質(zhì)的一種，受其支持可實(shí)現(xiàn)地鐵車輛與地面之間的信號(hào)傳遞。當(dāng)前，我國(guó)在開(kāi)展軌道交通信息化建設(shè)工作中，要求無(wú)線通信系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)，一定要明確沿線地區(qū)存在的通信干擾因素，并采取有效措施對(duì)這些因素進(jìn)行處理，從而降低對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)造成的干擾影響，確保系統(tǒng)能夠按照實(shí)際工作需求傳遞地鐵信號(hào)。通過(guò)合理調(diào)配，減輕外部因素對(duì)通信系統(tǒng)造成的干擾影響。同時(shí)，為了確保無(wú)線通信系統(tǒng)能夠支撐地鐵車輛的安全有效運(yùn)行，還要保證地面調(diào)度中心能夠同地鐵車輛之間形成雙向信息傳輸，使該系統(tǒng)能夠以無(wú)線列控的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳遞。該系統(tǒng)在地鐵車輛中應(yīng)用時(shí)，還要確保信號(hào)越區(qū)系統(tǒng)能夠及時(shí)切換。系統(tǒng)還需要達(dá)到故障安全要求，即在地鐵運(yùn)行時(shí)，即便系統(tǒng)發(fā)生故障，也能夠保證地鐵車輛運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。此外，地鐵通信非常需要無(wú)線通信系統(tǒng)的支持，所以在地鐵通信之中，應(yīng)該明確無(wú)線通信系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況，確保該系統(tǒng)能夠有效地適用于綜合通信平臺(tái)，并滿足地鐵各部門的實(shí)際需求，使該系統(tǒng)具備一定的獨(dú)立性，從而便于地鐵調(diào)度的安全性、快捷性。

3 地鐵信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線通訊傳輸?shù)目垢蓴_技術(shù)措施

目前，針對(duì)地鐵信號(hào)傳輸采用的主流抗干擾技術(shù)措施包括PIS 技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)以及站臺(tái)換乘信號(hào)傳輸抗干擾技術(shù)三種。

3.1 地鐵PIS 技術(shù)

對(duì)地鐵信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線通訊傳輸?shù)目垢蓴_技術(shù)進(jìn)行研究，需要對(duì)各種技術(shù)的結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行分析，全面掌握地鐵信號(hào)傳輸?shù)臋C(jī)制，還要掌握運(yùn)行結(jié)構(gòu)的整體狀況，從而有效構(gòu)建系統(tǒng)信號(hào)傳輸機(jī)制。目前，地鐵信號(hào)系統(tǒng)無(wú)線通訊傳輸采用的PIS 抗干擾技術(shù)便是在我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，該技術(shù)的抗干擾效果良好。PIS 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用之中通常包含信號(hào)補(bǔ)空以及隔離技術(shù)參數(shù)兩個(gè)方面。其中，隔離技術(shù)參數(shù)處于信號(hào)傳輸階段，能夠在PIS 技術(shù)結(jié)構(gòu)下提升該技術(shù)結(jié)構(gòu)與參數(shù)框架組件之間的合理性。PIS 技術(shù)應(yīng)用時(shí)會(huì)將輸出頻率分離，從而在預(yù)防干擾源方面可發(fā)揮有效作用，能夠?qū)⒏蓴_源信號(hào)減弱，從而使信號(hào)傳輸順利進(jìn)行，從而達(dá)到技術(shù)運(yùn)行目標(biāo)。而信號(hào)補(bǔ)空也處于信號(hào)傳輸階段，可通過(guò)這種方式對(duì)一些不良信號(hào)進(jìn)行處置和隔離，所以信號(hào)補(bǔ)空主要是為了對(duì)不良信號(hào)的干擾進(jìn)行處置，但需要保證工作的對(duì)象為PIS 系統(tǒng)。在應(yīng)用抗干擾技術(shù)時(shí)，技術(shù)參數(shù)必須具備一定針對(duì)性，應(yīng)于信號(hào)抗干擾項(xiàng)目處于運(yùn)行狀態(tài)下采取這種處理方法。工作人員在地鐵通信系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，必須全面了解廠商提供的PIS 參數(shù)，結(jié)合PIS 系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)建處理庫(kù)，從而對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行完全掌控。在開(kāi)展針對(duì)性控制過(guò)程中，還要確保運(yùn)行的參數(shù)框架能夠?qū)π盘?hào)傳輸?shù)膶?shí)際需求予以滿足，工作人員應(yīng)用PIS 技術(shù)開(kāi)展信號(hào)傳輸時(shí)，還需要使PIS 系統(tǒng)與地鐵信號(hào)系統(tǒng)兩者的頻率控制在2.4～5.8Hz 范圍內(nèi)，從而提升信號(hào)傳輸時(shí)的抗干擾效果。PIS 系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖2所示。

圖2 地鐵PIS 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

3.2 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)

若要對(duì)無(wú)線AP 的防范措施進(jìn)行分析，并將其防范內(nèi)容清晰明了，需要展開(kāi)適當(dāng)性調(diào)控操作，使管控結(jié)構(gòu)的整體管理效果得到優(yōu)化。在這一過(guò)程中，可將整體運(yùn)行的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之達(dá)到合理范圍，從而使運(yùn)行參數(shù)更加合理、穩(wěn)定，進(jìn)而保證管理參數(shù)和系統(tǒng)均能夠滿足實(shí)際地鐵信號(hào)傳輸?shù)男枨?。所以，?yīng)該從實(shí)際需求著手，為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)控框架的優(yōu)化以及整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)得到有效限制，必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入者的數(shù)量進(jìn)行控制。采取實(shí)時(shí)監(jiān)控以及全面分析，使針對(duì)性管控措施予以落實(shí)，從而實(shí)現(xiàn)限制效果的提升。在實(shí)際工作中，還應(yīng)該將媒體向子層接入的技術(shù)進(jìn)行掌控，使其應(yīng)用效果得到提升，從而確保這項(xiàng)技術(shù)能夠在實(shí)際工作中發(fā)揮足夠的穩(wěn)定性，為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化提供支持。

工作人員還需要掌握構(gòu)建系統(tǒng)采用的方法方式，并掌握系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的管控需求，同時(shí)要求工作人員在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要制定完善的管控方案，從而提升對(duì)系統(tǒng)的管控力度，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理的時(shí)效性以及功能性。工作人員為了對(duì)無(wú)線網(wǎng)區(qū)域開(kāi)展細(xì)致的處理，可對(duì)交換機(jī)的層數(shù)機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)惡意信號(hào)進(jìn)行有效防護(hù)。保證車輛運(yùn)行時(shí)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中不會(huì)被網(wǎng)絡(luò)惡意信號(hào)的侵襲而受到干擾。由此可見(jiàn)，采取無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，并對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域控制實(shí)現(xiàn)精細(xì)化處理，可有效提升信號(hào)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

3.3 站臺(tái)換乘信號(hào)傳輸抗干擾技術(shù)

對(duì)信號(hào)傳輸通信技術(shù)以及地鐵站臺(tái)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，可與分析結(jié)果相結(jié)合，使工作人員能夠?qū)@兩方面內(nèi)容進(jìn)行全面的掌握。同時(shí)還可以依照車輛運(yùn)行的實(shí)際需求，制定完備的管控技術(shù)措施，對(duì)站臺(tái)換乘信號(hào)傳輸抗干擾技術(shù)進(jìn)行合理的運(yùn)用，從而使車輛運(yùn)行時(shí)所受到外界因素的干擾得以有效減少。運(yùn)用該技術(shù)能夠大幅度提升防范機(jī)制的應(yīng)用效果和工作水平，要求工作人員必須加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的掌握程度和應(yīng)用水平。除此之外，還需要保證該技術(shù)運(yùn)行時(shí)所對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率要與地鐵信號(hào)發(fā)出的頻率控制在同等層次上。工作人員為了提升管理時(shí)效性，必須結(jié)合實(shí)際工作需求和系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際狀況，構(gòu)建相應(yīng)的處理機(jī)制，還要考慮換乘信號(hào)對(duì)信號(hào)傳輸強(qiáng)度產(chǎn)生的干擾，并采取各種措施進(jìn)行干預(yù)，從而實(shí)現(xiàn)抗干擾效果的提升。

3.4 地鐵信號(hào)傳輸抗干擾的優(yōu)化措施

除上述技術(shù)措施之外，還可采取一些優(yōu)化措施加強(qiáng)抗干擾的效果。首先，需要對(duì)專網(wǎng)技術(shù)以及專用無(wú)線頻譜進(jìn)行有效整合。在整合的過(guò)程中，需要保證操作合理合規(guī)，其目的在于提升無(wú)線通信系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的可靠性?？蓪?duì)固定的頻段進(jìn)行關(guān)注，同時(shí)做出調(diào)整，避免同頻或雜波摻雜其中。 其次，可對(duì)IEEE820.11 標(biāo)準(zhǔn)之中涉及私有協(xié)議進(jìn)行合理化利用。采取解調(diào)技術(shù)對(duì)信道優(yōu)先級(jí)力度加大，在私有協(xié)議下，對(duì)解調(diào)技術(shù)進(jìn)行靈活應(yīng)用，從而提升地鐵信號(hào)傳輸中的抗干擾效果。再次，可將分頻特殊性予以提升，使地鐵信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性得到改善，并且能夠避免同頻設(shè)備對(duì)信號(hào)傳輸形成干擾。最后，對(duì)空間和頻率分集，采取空間分集這一方法能夠有效接收無(wú)線信號(hào)，從而使抗干擾信號(hào)得以增強(qiáng)，有利于地鐵信號(hào)傳輸，而頻率分集的作用在于實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率段數(shù)據(jù)的收發(fā)，可以控制頻率出現(xiàn)失真的信號(hào)，使之出現(xiàn)的頻率減少，從而有效避免這部分信號(hào)產(chǎn)生的干擾，并提高地鐵信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院透咝?。此外，工作人員還可以結(jié)合地鐵運(yùn)行的實(shí)際情況，采取其他抗干擾控制方法，而并非局限于上述抗干擾技術(shù)和方法。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地鐵運(yùn)行中需要通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。信號(hào)在傳輸中容易受外界因素干擾，所以必須采取有效的抗干擾技術(shù)方法，對(duì)外界因素產(chǎn)生的干擾予以規(guī)避。采用了PIS 技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)、站臺(tái)換乘信號(hào)傳輸抗干擾技術(shù)以及一些抗干擾優(yōu)化措施，可在一定程度上發(fā)揮抗干擾效用。但在具體工作中，還需要結(jié)合實(shí)際情況，適當(dāng)采取措施提升抗干擾效果。