組合傳輸在城軌信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘 要：本次研究主要針對(duì)現(xiàn)階段在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中最常用的兩種方式進(jìn)行研究，對(duì)基于WLAN射頻覆蓋的機(jī)制進(jìn)行深入的研究。并與實(shí)際情況相結(jié)合，將波導(dǎo)管與空間自由波進(jìn)行了結(jié)合，并以本次研究工作為基礎(chǔ)，提出了以WLAN技術(shù)為基礎(chǔ)的車地通信在實(shí)際應(yīng)用過程中的前景。

關(guān)鍵詞：組合傳輸；城軌；信號(hào)系統(tǒng)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.113

1 引言

在城市軌道運(yùn)行的過程中，信號(hào)系統(tǒng)占據(jù)著十分重要的地位，可靠、安全的行車是建立在完善的信號(hào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的?，F(xiàn)階段我國(guó)國(guó)內(nèi)在信號(hào)系統(tǒng)中主要使用的是電路來對(duì)車輛的位置進(jìn)行確認(rèn)，但是這種方法在實(shí)際的應(yīng)用過程中，常常會(huì)受到來自軌道電路的長(zhǎng)度的制約。同時(shí)，在信號(hào)進(jìn)行傳送的過程中，無論是電路還是應(yīng)答器，其在通信工作時(shí)都不能夠保證連續(xù)的進(jìn)行，這就造成了對(duì)車輛位置判斷時(shí)出現(xiàn)盲區(qū)。隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)階段無線通信技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，而且我國(guó)在城軌通信過程中也都開始全面的使用無線通信技術(shù)?，F(xiàn)階段我國(guó)在城市軌道交通的通信應(yīng)用中，使用的都是基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的WLAN技術(shù)來完成無線通信的應(yīng)用。

2 組合傳輸技術(shù)的提出

2.1 空間自由波

空間自由波主要指的是在城市軌道交通沿線中，每間隔一定的距離便設(shè)置一個(gè)無線的接入點(diǎn)與天線，該間隔一般情況下為兩百米，由此便可以很好的完成對(duì)城市軌道交通的全覆蓋。

2.2 波導(dǎo)管

現(xiàn)階段所設(shè)置的波導(dǎo)管都是使用的合金材料，在該導(dǎo)管上，每間隔六厘米便需要建立一個(gè)裂縫。這個(gè)裂縫可以將波導(dǎo)管中的電磁波傳送給經(jīng)過的列車，從而實(shí)現(xiàn)了列車與地的通信。該技術(shù)在應(yīng)用的過程中具有很好的覆蓋性，同時(shí)能夠抵抗較強(qiáng)的干擾?，F(xiàn)階段我國(guó)的城市軌道交通中多是采用了上下鋪設(shè)的情況來完成雙向的車地信息傳送。

2.3 組合傳輸技術(shù)的提出

現(xiàn)階段在城市軌道交通的應(yīng)用中，雖然波導(dǎo)管具有著費(fèi)用高、后期維護(hù)成本高以及施工難度大等情況，但是該技術(shù)由于具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，使得許多場(chǎng)合都選擇了該技術(shù)。而空間自由波多是應(yīng)用在一些地下環(huán)境較好的情況。因此，根據(jù)這兩種技術(shù)各自的特點(diǎn)，本次研究以實(shí)際的情況為基礎(chǔ)，提出了將兩種技術(shù)進(jìn)行組合的方式，針對(duì)地下不同的情況，選擇不同的技術(shù)進(jìn)行施工，這樣一來，一方面可以有效的節(jié)約成本，另一方面也能夠保證通信的可靠性。

3 組合傳輸技術(shù)在城軌信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

組合方式的應(yīng)用能夠有效的發(fā)揮出兩種技術(shù)各自的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)地下環(huán)境的不同，選擇更加合適的方式進(jìn)行，有效的降低了施工的成本與維護(hù)的成本，保證了城軌運(yùn)行過程中無線傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

3.1 組合傳輸?shù)臒o線覆蓋范圍分析

針對(duì)不同的外界環(huán)境，因地制宜的進(jìn)行無線覆蓋范圍的設(shè)計(jì)。對(duì)于城軌來講，主要可以分為高架與隧道兩個(gè)方面。其中，在高架段，主要使用的是波導(dǎo)管技術(shù)，而在聯(lián)系段，則主要使用的是空間自由波技術(shù)。這主要是因?yàn)椋涸诟呒軈^(qū)域，由于會(huì)受到較多的外界干擾，同時(shí)波導(dǎo)管能夠十分方便的裝在水泥道床上，從而有效的保證了在高架區(qū)域上無線傳輸?shù)目煽啃?；而?duì)于隧道來講，由于其并不會(huì)受到外界太多的干擾，可以較為方便的完成空間自由波的安裝所以可以選擇在隧道中使用空間自由波技術(shù)。而對(duì)于停車場(chǎng)等位置，也可以使用空間自由波技術(shù)以有效的節(jié)約成本，保證通信的可靠。

3.2 組合傳輸在使用過程中的要素分析

3.2.1 軌道旁無線設(shè)備要素

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。在整體的信號(hào)系統(tǒng)中，配備了兩個(gè)具有四十八個(gè)端口的交換機(jī)，每一個(gè)端口都可以提出100Mb/s的以太網(wǎng)連接，以此來達(dá)到與AP的連接，在硬件設(shè)備設(shè)置好之后，需要對(duì)整體進(jìn)行一定的優(yōu)化。

無線AP。該設(shè)置主要完成車與地間的雙向交流，使用的為IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)。該設(shè)備可安裝于隧道中的墻壁上。其中，每一個(gè)點(diǎn)都需要具有兩臺(tái)AP和四個(gè)定向的天線，從而有效的保證軌道通信具有最大的覆蓋率。在高架區(qū)域安裝的設(shè)備上，除了需要安裝AP外，還需要安裝避雷器、饋線等裝置。

3.2.2 車載無線設(shè)備分析

車載的無線都是使用的基于IEEE802.11g的標(biāo)準(zhǔn)來完成對(duì)無線數(shù)據(jù)進(jìn)行收發(fā)的。該無線電臺(tái)主要安裝在每一列車的前后，并與AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使用骨干的網(wǎng)絡(luò)來完成對(duì)信息的收發(fā)過程。

在列車上，無線電臺(tái)都需要配置四副天線，在這四副天線中，其中的兩副是空間自由波的天線，需要放置在列車前后兩端的上方；另外兩副則是波導(dǎo)管天線，需要放置在列車的下方，從而完成對(duì)波導(dǎo)管信號(hào)的接收與發(fā)送。列車在運(yùn)行的過程中，通過這些裝置來接受控制信息，接受到的信息會(huì)傳送到駕駛室內(nèi)的處理器對(duì)這些信息進(jìn)行有效的處理。同時(shí)，處理后的信息也通過天線傳送回軌道旁邊的接收裝置。

3.3 無線AP的分布分析

在軌道邊的設(shè)置的無線AP能夠接受或者發(fā)送所有已經(jīng)經(jīng)過誰的信息，但是當(dāng)工作的這一點(diǎn)共覆蓋率提升到了一個(gè)極限后，車載的電臺(tái)便會(huì)與另外的AP進(jìn)行工作。只有在軌道旁邊設(shè)置了合理的AP布置方案后，才能夠有效的保證信號(hào)在傳送與接受過程中具有較好的效果。因此，在方案的制定上，一定要綜合的考慮地形，周邊的環(huán)境以及對(duì)AP進(jìn)行維護(hù)時(shí)的條件等，另外，為了能夠進(jìn)一步的控制多徑效應(yīng)所造成的影響，在AP的設(shè)置上又需要提升其設(shè)置的密度，但是AP密度的提升勢(shì)必會(huì)影響到隧道內(nèi)信號(hào)的反射，所以在設(shè)置的過程中，需要對(duì)這兩方面進(jìn)行綜合的考慮，以保證AP的設(shè)置位置處于最佳。

4 總結(jié)

隨著我國(guó)城市范圍的不斷擴(kuò)大，許多城市都開始大范圍的修建城市軌道交通系統(tǒng)。本文首先對(duì)空間自由波與波導(dǎo)管兩個(gè)通信技術(shù)進(jìn)行了分析，并根據(jù)實(shí)際的情況，提出了將兩種技術(shù)進(jìn)行結(jié)合的組合傳輸技術(shù)，以期能夠用最低的成本來保證城市軌道交通通信的可靠性。

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作者簡(jiǎn)介：錢偉強(qiáng)（1982-），男，河北行唐人，本科，講師，研究方向：城市軌道交通信號(hào)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息管理。endprint