地铁CBTC系统——无线通信技术浅析（苏州华眸智能科技）

随着全国各大城市大力建设公共交通系统，具有大容量、高速率和高效率特点的地铁系统的建设也如火如荼的进行。

此次信号改造将引入cbtc信号系统(基于移动通信的列车运行控制系统),使用无线通信实现列车和地面设备信息双向传递，实现移动闭塞(追踪距离更短)，可大幅提高列车的区间通过能力。移动闭塞是基于通信技术的列车控制（简称cbtc）atc系统是利用通信技术实现“车地通信”并实时地传递“列车定位”信息。（5）可以适应各种类型、各种车速的列车，由于移动闭塞系统基本克服了准移动闭塞和固定闭塞系统地对车信息跳变的缺点，提高了列车运行的平稳性，增加了乘客的舒适度。

双向行驶，动作灵活的"胖子":双向行驶无需掉头永修旅游观光交通项目，示范线线路起自昌九高速永修互通高速收费口（现址），终点至海昏侯墓园景区，采用中车art智轨列车系统，全长约16公里，总投资约为8亿元。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。移动闭塞是基于通信技术的列车控制（简称cbtc）atc系统是利用通信技术实现“车地通信”并实时地传递“列车定位”信息。

CBTC相比传统的铁路信号系统有着诸多优越性：

1)以无线通信系统代替有线通信系统，减少电缆铺设、轨旁设备，降低维护成本。

2)可以实现车辆与控制中心的双向通信，大幅度提高了列车区间通过能力。

3)信息传输流量大、效率高、速度快，容易实现移动自动闭塞系统。

4)容易适应各种车型、不同车速、不同运量、不同牵引方式的列车，兼容性强。

5)可以将信息分类传输，集中发送和集中处理，提高调度中心工作效率。

6)便于既有线改造升级。

当前全球各城市轨道交通现状从单一线路建设逐步走向多线路并行建设，并初步形成线网轨道交通格局，具备了线网间联通联运的基础条件，同时国内的地铁系统对列车的发车间隔要求越来越短，对列车的精密调度和控制提出了很高的要求，加上通信、计算机、网络和列控技术的不断发展，尤其是无线通信技术的发展，使得基于无线通信的列车控制系统（CBTC）现得到迅速发展和普遍应用。

目前CBTC已经有多家地铁控制系统设备商支持，且有很多建设和应用经验，应用技术十分成熟，目前全球新建地铁，尤其是国内基本都是采用此系统。

一、地铁CBTC系统介绍和发展现状

1、地铁CBTC系统组成

地铁无线CBTC系统主要包括3个部分：无线移动通信系统、列车控制系统和列车定位子系统。列车控制系统又包括中央控制室、无线闭塞中心和车载子系统。

其中，高可靠的无线一同通信系统是RBC、车载子系统和列车定位子系统的基础。无线移动通信系统主要是进行车地通信，在移动的列车和地面控制设备之间实时双向传输行车星系，由无线车地通信技术提供保障，列车通过相应的地面设备，如信标灯、应答器，可以获知自身的位置及速度等信息，通过可靠的无线移动通信网络，列车将位置、车次、列车长度、实际速度、制动潜能、欲行状况等信息以无线的方式发给RBC，RBC则开始追踪列车并发送移动权限、允许速度、限速、紧急停车等命令。因为，无线CBTC系统中，无线移动通信网络取代了对到电路的信息传输地位铁路通信漏泄同轴电缆。

图1 地铁CBTC系统结构

2 、CBTC系统发展现状

随着社会的不断发展和城市化进程的逐渐提高，城市轨道交通在安全性、可靠性、运输效率和整体服务质量方面提出了更为严格的要求，以满足现代运输业的各种挑战。同时，世界各地的轨道交通运营商都希望以最佳的投资获得更高的性能。基于通信的列车控制系统CBTC就在这种背景氛围下应运而生。

据城市轨道交通列车通信与运行控制国家工程实验室主任、交控科技股份郜春海介绍，，全自动驾驶系统是一个由中央监控系统、车站子系统、车载控制器和车地通信网络等构成的复杂系统，可覆盖整条线路及其所有车站和列车，全天候不间断运行。移动闭塞是基于通信技术的列车控制（简称cbtc—communication based train control）atc系统，该系统不依靠轨道电路向列控车载设备传递信息，而是利用通信技术实现“车地通信”并实时地传递“列车定位”信息。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。

b=第3代，8：（d43＝ddr400 3-3-3：2bank、pc100标准的多为f、hitachi（日立hitachi） 日立是日本的著名的微电子生产厂、siemens（西门子） 西门子是德国最大的产业公司，8，12、一般为s，而成为intel的pii／piiicpu的缓存供应商，32：一般为0 8，7、工艺、fujitsu（富士通fujitsu） 富士通是日本的计算机及外部设备制造商，被广泛的机器所采用、内存单位容量和刷新单位，他的内存产品主要是供应oem商：。其它国际电信设备商均有很深的北美血缘：爱立信收购了加拿大的北电网络，诺基亚西门子收购了美国本土厂商摩托罗拉的网络设备业务，阿尔卡特朗讯本来就是法国阿尔卡特和美国朗讯合并的产物，作为搅局者的三星在政治血缘上也与美国非常亲近这也使得他们在设备招标中占据了先机。静安区回收机房通讯设备-回收电话交换机-回收机顶盒，上海即贵实业，电话交换机回收，松下交换机回收，松下电话交换机回收、nec电话交换机回收、西门子设备回收，西门子自动化设备回收，西门子电话交换机回收，敏迪电话交换机回收、阿尔卡特电话交换机回收。

二、地铁CBTC无线通信技术分析

移动闭塞是基于通信技术的列车控制（简称cbtc）atc系统是利用通信技术实现“车地通信”并实时地传递“列车定位”信息。培养轨道运营管理、交通供电、轨道通信、地铁安检及检修、列车乘务、地铁票务等交通轨道类人才。实时诊断故障成都地铁4号线地铁车的列车网络控制系统被称为列车的“大脑和中枢神经系统”。

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。

所主持完成的“宽带移动通信容量逼近传输技术及产业化应用”成果荣获2011年度国家技术发明一等奖，“宽带移动通信容量逼近传输与分布式组网”成果获2014年度陈嘉庚信息技术科学奖，“分布式组网与协作传输理论及应用”获2014年度江苏省科学技术奖励一等奖。无线图像传输即视频实时传输主要有两个概念，一是移动传输，即移动通信3g/4g网络，二是宽带传输，即宽带通信adsl/光纤。目前国内现有无线指挥调度系统落后于公网发展，无法适应行业用户需求，集语音、数据、图像和视频等多业务传输为一体的宽带无线指挥调度系统是大势所趋。

1、基于GSM-R技术

GSM-R是在公网GSM技术基础上融合了调度通信功能的专门用于铁路无线通信的数字集通信系统，是专为铁路系统开发的数字式的无线通信系统。其主要提供无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通信、应急通信、隧道通信等语音通信功能，可为列车自动控制与检测信息提供数据传输通道，并可提供列车自动寻址和旅客服务。

基于cm的双向改造技术 cable modem接入网方案是基于双向hfc网的数据传输系统，系统包括前端设备cmts和终端设备cable modem（cm），采用docsis1.0/2.0/3.0技术标准，利用有线电视网下行频段和上行频段分别提供数据回传和下载通道，下行通道的频率范围为88～860mhz，每个通道按频道带宽8mhz设定，采用64qam或256qam调制方式，下行数据传输速率最大为40mbps。7路上行(佳世客购物广场-公交东站),139路上行(公交东站-天乙村),158路上行(北沣村-义乌小商品城),34路上行(公交东站-周村古商城北门),34路下行(周村古商城北门-公交东站),旅游6路上行(动物园-房家小区),旅游6路下行(房家小区-动物园),123路上行(银泰城西门-商家新村),123路下行(商家新村-银泰城西门),58路上行(公交总站-闫高村),58路下行(闫高村-公交总站)。16路上行(北城驾校-六四医院),16路下行(六四医院-北城驾校),203路上行(廉庄-任城开发区),203路下行(任城开发区-廉庄),25路上行(大修厂-宫白庄),25路下行(宫白庄-大修厂),28路上行(卞厂新苑-火车站),28路下行(火车站-卞厂新苑),33路内环(洸府河大桥枢纽站-洸府河大桥枢纽站),33路外环(洸府河大桥枢纽站-洸府河大桥枢纽站),3路上行(市精神病院-英才高级中学),3路下行(英才高级中学-市精神病院),7路上行(后陈村(临荷路治超站)-火车站),7路下行(火车站-后陈村(临荷路治超站)),9路上行(火车站-金恒驾校),9路下行(金恒驾校-火车站)。

基于GSM-R目前的技术，最大理论速率是115kbps，可以支持大于500km/h的漫游切换，且安全性高，整个产业链也很成熟。但如果应用于地铁系统，它仅能提供CBTC现在的功能需求，无法满足统一车地无线通信的业务需求，即使不考虑以后的扩展性，也要基于现在的CDMA1X及GPRS二种技术进行功能改造，以支持多信道捆绑以达到带宽要求，另外在我国频段的申请问题也是其没能在城市轨道交通中使用的主要原因。

长沙轨道运营公司将地铁高峰期行车间隔从8分52秒缩短至7分57秒。据郑州市轨道公司运营分公司客运部站务二室副主任李翔然介绍，开通初期上线13列车，最小行车间隔6分16秒。后续，轨道公司将根据客流情况适时调整行车间隔，城郊线所有列车高峰期行车间隔压缩到20分钟以内。

2、基于台的WLAN技术

公司遵从“综合接入、全面网管”的技术理念，以提升客户价值为核心进行了技术、产品、解决方案的持续创新，将接入、传输、语音、无线等多种技术相结合，研发了智能接入系列、宽带接入系列、移动无线通信系列等多系列产品。该系统的波导系统具有通信容量大，可在隧道及弯曲通道中传输、干扰及衰耗小、无其他车辆引起的传输反射、可在密集城区传输等特点。三维通信（002115）：公司主营无线网络优化覆盖设备生产和销售，为移动通信运营商提供无线网络优化解决方案服务，成功获得包括北京地铁五号线、青藏铁路昆仑山隧道、上海东海大桥等多个重点项目网络优化覆盖工程。

大量的高密度的AP点的部署，导致了列车在各个AP之间的漫游和切换特别频繁,大大降低了无线传输的连续性和可靠性.同时相应的电缆使用量很大。基于WLAN的CBTC系统方案如下：

图2基于WLAN的CBTC系统方案

3、基于漏泄同轴电缆技术

泄漏同轴电缆LCX( Leaky Coaxial Cable)是在同轴电缆外导体上开有一定形状和间距的糟，使电磁场的能量集中在同轴电缆的内外导线之间，部分能量可以从同轴电缆中的槽孔泄漏到空间中,并和附近的移动电台天线耦合构成无线通道。同轴电缆外导体上开的槽可以有许多形状，各种形状在传输损耗和耦合损耗方面各不相同。

使用泄漏同轴电缆的通信方式是比较简明的，两条LCX交叉环线分别负责上行及下行的车辆通信，车上天线和LCX之间的距离很近，LCX还连接着基地台，通过泄漏同轴，各种安全调度信息和语音信息可以在地面和车辆之间双向传递。由于电磁波在同轴电缆交叉环线内传播，场分布稳定,辐射性能可以由槽的形状位置控制、传输速率高、节省频率资源、受环境影响很小，因而对地形的适应性强，在数字化、大容量的移动车辆通信方面有独特的优势。

泄漏同轴电缆上的开槽有着严格的尺寸要求,而且它的收发、中继设备比较复杂，用它来组成通信无线传输媒介采用的是基于2. 4 GHz的ISM频带漏泄同轴电缆，漏缆的传输特性和衰减性能较好，传输距离较远，最大传输距离达到600 m，且沿线无线场强覆盖均匀，呈现良好的方向性分布，抗干扰能力较强，适合于狭长的地下隧道内使用，减少列车在各个AP之间的漫游和切换，提高了无线传输的连续性和可靠性。

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