浅析车地无线通信传输系统构成及原理

技术与市场技术应用２０１９年第２６卷第６期

浅析车地无线通信传输系统构成及原理

万　建

（深圳地铁运营集团有限公司，广东深圳５１８０００）

摘　要：重点对深圳地铁１１号线信号系统车地无线通信传输系统构成及原理进行分析，皆在为相关工作提供参考。

关键词：ＣＢＴＣ；ＡＰ；ＤＣＳ；ＴＲＥ

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０１９．０６．０６６

　引言

随着无线通信技术的发展。基于自由空间传输的无线传输技术在ＣＢＴＣ系统中得到了应用。无线的频点一般采用共用的２．４ＧＨＺ或５．８ＧＨＺ频段，采用接入点（ＡＰ）天线作为和列车进行通信的手段。

　车地无线通信传输系统构成及原理

１．１　无线网络的构成

ＤＣＳ无线网络用于承载车载和轨旁ＣＢＴＣ系统间信号数据流的通信，它由位于轨旁的无线接入点（ＡＰ）、功分器、轨旁定向天线，及车载无线天线、车载无线调制解调器组成。１．２　无线网络系统原理

１）车地双向通信网络。每个ＴＲＥ（轨旁无线设备）由红网、蓝网接入点组成，此红、蓝接入点与其各自的无线网络相连接。无线网采用８０２．１１ｇｑ协议，采用带宽为６ＭＨｚ的窄带技术，红网采用中心频率为２．４７２ＧＨｚ，蓝网采用频点２ ４１７ＧＨｚ。

２）轨旁无线网络。ＴＲＥ是配置于轨旁的无线传输设备，用于与车载无线设备之间进行无线通信。ＴＲＥ箱内主要有２个无线调制解调器、２个电源转换器、２个光电转换器。红色、蓝色无线调制解调器分别连接到各自的功分器上，功分器连接到定向天线上用于传输射频（ＲＦ）信号。

３）车载无线网络。每辆列车安装２个无线调制解调器，用于ＣＢＴＣ业务传输，每个无线调制解调器连接２个位于车体上方的天线，用于与轨旁天线进行无线信息传输。为满足列车双向行驶以及在岔区和车辆段等处保持通信，列车每端必须配置两个车载天线。车载无线调制解调器在无线覆盖区域能与无线网络快速完成握手及授权并接入，保证列车正常投入运营及故障恢复满足系统功能、性能及运营效率要求。

１．３　ＤＣＳ无线系统冗余结构

ＤＣＳ无线网络采用冗余结构，由红网和蓝网组成。无线系统的冗余结构能保证当任一轨旁或车载无线设备故障时包括单个接入点的故障、单个轨旁设备电源的故障、单个光交换设备的故障均不影响系统的正常工作。ＤＣＳ无线系统的典型冗余结构，如图１

所示。图１　ＤＣＳ无线系统的典型冗余结构图

１）正常情况下的连续通信。列车在隧道内运行，列车进入无线单元（Ｂ）和无线单元（Ｃ）的重叠覆盖区域。在该重叠覆盖区域内，车头红网车载无线调制解调器收到由红网接入点（Ｃ）和红网接入点（Ｂ）循环生成的识别信息。车尾蓝色车载无线调制解调器收到由无线单元（Ａ）蓝网接入点（Ａ）循环生成的识别信息

红网车载无线调制解调器将测量并对比收到的功率，如果从红网接入点（Ｃ）接收的功率高于从红网接入点（Ｂ）接收的功率，调制解调器将执行从红网接入点（Ｂ）到红网接入点（Ｃ）的交接。如图２所示。

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技术应用ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＭＡＲＫＥＴ

Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．６，２０１

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图２　车地无线通信示意图

２）故障情况下的通信。如果一个无线网络故障，另一个并不受影响。如果一个车载调制解调器故障，另一个也不受影响。当轨旁ＴＲＥ内的红网ＡＰ故障时，车头的红网ｍｏｄｅｍ将关联到轨旁蓝网ＡＰ上，继续与轨旁通信。

１．４　无线系统传输性能

ＤＣＳ无线系统为ＣＢＴＣ系统在正线区间线路、车站正线、折返线、停车线、联络线、车辆段出／入段线和车辆段内试车线、停车场出／入场线范围内均装设车－地连续双向通信设备，实现无线网络的连续、冗余、重叠覆盖。并在车辆段／停车场的列检库布置车地通信设备，便于列车出库前实现列车的自检。ＤＣＳ无线网络能实现在最高列车运行速度１３５ｋｍ／ｈ条件下的无缝切换。无线系统可靠性如下：ＭＴＴＲ≤３０ｍｉｎ，可用性指标大于９９．９９９８％；ＭＴＢＦ≥２．５×１０５ｈ。

１．５　无线系统抗干扰能力

１）调制方式：ＤＣＳ采用ＯＦＤＭ的无线调制技术，用于车－地无线链路。ＯＦＤＭ具有很强的抗多径干扰能力、抗脉冲干扰能力和抗背景干扰能力。ＯＦＤＭ采用最先进的多载波传输技术，将无线频谱划分为许多载波，并将低速数据调制到载波上进行传输。

２）频点选择：８０２．１１ｇ协议定义了２．４ＧＨｚ频段内的１３个可用信道。深圳地铁１１号线信号系统ＤＣＳ无线系统计划采用双频点方案，选择第２个信道２４１７ＭＨｚ和第１３个信道２４７２ＭＨｚ，项目实施时可能会根据项目具体无线环境调整，满足项目的抗干扰性能需求。２．４ＧＨｚ自由无线方案具备平滑升级到５．８ＧＨｚ、５．９ＧＨｚ频段的能力，如需升级只需变更轨旁及车载天线即可，无需变更轨旁ＡＰ及车载ｍｏｄｅｍ设备。

３）线路频点布置规则：ＤＣＳ无线子系统２．４Ｇ方案选用８０２．１１ｇ中的第２个频段（２４１７ＭＨｚ）和第１３个频段（２４７２ＭＨｚ）用于ＣＢＴＣ无线传输，这样的选择满足了频谱遮罩要求，并在２．４ＧＨｚ频段的两个频点之间预留了足够的带宽避免和其它２．４ＧＨｚ无线系统频段之间可能造成的频谱干扰。

　结语

移动闭塞是基于通信技术的列车控制（简称ＣＢＴＣ）ＡＴＣ系统，利用通信技术实现车地通信并实时地传递列车定位信息。通过车载设备、轨旁通信设备实现列车与车站或控制中心之间的信息交换，完成速度控制。系统通过建立车地之间连续、双向、高速的通信，使列车命令和状态可以在车辆和地面之间进行实时可靠的交换，并确定列车的准确位置及列车间的相对距离，保证列车的安全间隔。

参考文献：

［１］　范清刚．地铁信号系统中车地无线通信传输抗干扰分析［Ｊ］．江西建材，２０１７（８）．

［２］　彭显辰．基于ＬＴＥ技术的车地无线通信传输方案在城市轨道交通中的应用［Ｊ］．电子测试，２０１７（１１）．

（上接第１４８页）

县实际：可建设２个年消耗２０万ｔ的秸秆生物质发电厂。

２）加大宣传力度．主要宣传打捆离田、秸秆粉碎还田分别对种植大豆、玉米、小麦等主要农作物产量的影响及利弊。

３）增加打捆机械的补贴额度。市县两级财政应在国补的基础上再进行叠加等额补贴，调动农民的购机积极性。

４）建秸秆生物质发电厂在我县乃至其他地区是长远发展趋势。但政府对该项目优惠政策要有３～５年的连续性，针对性。并加大秸秆回收力度，对回收的秸秆进行补贴。

５）采取一定的行政干预措施。因为一项新技术的推广和应用往往需要经过很长一段时间，只有农民从中直接或间接受益，才能被接受或默认，所以必要时需采取一定的行政干预措施才能见效快。

作者简介：

李林（１９６７－），男，毕业于安徽农业大学，农业机械化专业，站长，高级工程师，从事农机推广工作３２年。

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