基于地鐵CBTC系統(tǒng)的無(wú)線測(cè)試淺析

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(chē)的系統(tǒng)，此系統(tǒng)是的數(shù)據(jù)通信體系（DCS）是無(wú)線通信，并且是一種車(chē)地雙向通信系統(tǒng)，其中無(wú)線傳輸?shù)姆€(wěn)定性及可靠性非常關(guān)鍵。鑒于此，本文對(duì)地鐵CBTC系統(tǒng)的無(wú)線測(cè)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(wú)線測(cè)試；無(wú)線通信性能

如今，隨著社會(huì)不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，帶來(lái)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(guó)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?chē)運(yùn)行的安全。因此，對(duì)地鐵CBTC系統(tǒng)的無(wú)線測(cè)試進(jìn)行分析是非常有必要的。

1監(jiān)測(cè)軟件的設(shè)計(jì)

1.1信道跳轉(zhuǎn)過(guò)程

通常來(lái)說(shuō)，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(duì)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(cè)，就要有效監(jiān)測(cè)并且詳細(xì)記錄所有信道的實(shí)際運(yùn)用情況。在接入點(diǎn)及站點(diǎn)的識(shí)別上，可以借助監(jiān)測(cè)信道循環(huán)跳轉(zhuǎn)技術(shù)來(lái)完成。此外，應(yīng)該有效剖析互聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)施的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

1.2接入點(diǎn)和站點(diǎn)識(shí)別過(guò)程

首先，監(jiān)測(cè)軟件和驅(qū)動(dòng)模塊共同將讀取指示傳達(dá)出去，之后驅(qū)動(dòng)模塊就會(huì)自動(dòng)采集物理層的解碼數(shù)據(jù)及有關(guān)信息，這就包括了時(shí)間、功率與速率等。最后，監(jiān)測(cè)軟件應(yīng)該基于數(shù)據(jù)的MAC層首部數(shù)據(jù)，識(shí)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(chǔ)。

1.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程

首先，監(jiān)測(cè)軟件會(huì)基于相關(guān)指標(biāo)，將PCAP文件的首部數(shù)據(jù)及信息儲(chǔ)存。之后，物理層就會(huì)將相應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及空白指標(biāo)信息傳輸給監(jiān)測(cè)軟件。最后，監(jiān)測(cè)軟件會(huì)存儲(chǔ)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(cè)試內(nèi)容

本文是測(cè)試某市地鐵8號(hào)線CBTC系統(tǒng)的無(wú)線通信功能，進(jìn)而評(píng)價(jià)該無(wú)線系統(tǒng)的傳輸功能符不符合各種速度列車(chē)運(yùn)行控制的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而為列車(chē)的實(shí)際運(yùn)行奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，能夠?qū)⑼ㄐ畔到y(tǒng)中的問(wèn)題暴露出來(lái)，進(jìn)而及時(shí)進(jìn)行妥善處理，能夠有效促進(jìn)8號(hào)線的順利運(yùn)行。

2.1隧道中的無(wú)線傳輸測(cè)試

在該市地鐵8號(hào)線CBTC系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)施前，由于隧道不能進(jìn)行施工，所以就利用該市地鐵3號(hào)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(hào)線的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)，對(duì)距離AP從50～750m范圍內(nèi)無(wú)線信號(hào)的場(chǎng)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(yàn)和EMC測(cè)試

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

城市軌道交通線路及車(chē)輛具備非常復(fù)雜的電磁環(huán)境，尤其是列車(chē)上，存在非常多的電磁輻射，鑒于此，一定要保障無(wú)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(duì)CBTC系統(tǒng)中的無(wú)線器材，開(kāi)展電磁兼容性測(cè)驗(yàn)，根據(jù)鐵道部TB/T3073- 2003進(jìn)行測(cè)試，最終結(jié)果顯示該市地鐵8號(hào)線CBTC系統(tǒng)中的無(wú)線器材滿(mǎn)足EMC要求。

2.3場(chǎng)強(qiáng)覆蓋測(cè)試

為了使得CBTC系統(tǒng)無(wú)線傳輸性能得到提升，AP所得到的信噪比一定要超過(guò)10dB；由于在隧道里存在多徑效應(yīng)，所以信號(hào)的穩(wěn)定性不高，特別是還存在列車(chē)移動(dòng)及其他因素的干擾。在進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)覆蓋測(cè)驗(yàn)的工程中，沿線的信噪比應(yīng)該控制在30dB以上。從最終的測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該市地鐵8號(hào)線的無(wú)線場(chǎng)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(duì)該市地鐵8號(hào)線的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)驗(yàn)結(jié)果，能夠評(píng)價(jià)出現(xiàn)乒乓切換與相應(yīng)切換地點(diǎn)的可能性，在評(píng)價(jià)乒乓切換方法的時(shí)候，應(yīng)該設(shè)定切換措施是：車(chē)載無(wú)線電臺(tái)（STA）和信噪比最大的AP有效關(guān)聯(lián)，STA接收到APi信號(hào)的信噪比為Si，在下一時(shí)刻STA在同一信道上接收到另一個(gè)APj，STA接收到APj信號(hào)的信噪比為Sj，如果Sj-Si>3dB，則STA切換至APj。要是存在多個(gè)AP被檢測(cè)到了，要是最大值和其他值之間的差距均超過(guò)3dB，就表示相較于其他信號(hào)來(lái)說(shuō)，該AP的信號(hào)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?。灰谴嬖诤妥畲笾抵g差距在3dB以?xún)?nèi)的信號(hào)，就表示有AP的信號(hào)強(qiáng)度和STA沒(méi)有很大區(qū)別，現(xiàn)今對(duì)AP關(guān)聯(lián)的實(shí)際信號(hào)強(qiáng)度，都是在信號(hào)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(duì)較大。

3.測(cè)試結(jié)論

依照該市地鐵8號(hào)線無(wú)線測(cè)試的各項(xiàng)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(shí)際需求，無(wú)線器材的穩(wěn)定、可靠性一定要得到保障，還要對(duì)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(guò)型式試驗(yàn)及EMC測(cè)試。

（2）由于地鐵隧道存在波導(dǎo)作用，在隧道中的無(wú)線傳輸不會(huì)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(chǎng)強(qiáng)波動(dòng)，鑒于此，應(yīng)該運(yùn)用抗多徑的方式。

結(jié)語(yǔ)：

運(yùn)用CBTC監(jiān)測(cè)軟件有效進(jìn)行CBTC系統(tǒng)的無(wú)線測(cè)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(wú)線通信系統(tǒng)通信信息能夠及時(shí)顯示，并且做到妥善記錄，這就會(huì)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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