地铁信号系统车-地无线通信干扰分析郑剑锋

地铁信号系统车-地无线通信干扰分析郑剑锋

郑剑锋

天津市地下铁道集团有限公司天津市300380

摘要:地铁在目前的城市交通问题缓解中发挥着重要的作用，各大城市都在积极的进行地铁的规划建设，目的是要改变现阶段的城市交通现状。地铁信号系统在地铁各系统中占了非常重要的地位，对地铁的安全运营起着重要的作用。车-地无线通信传输是地铁信号系统中车与地实现信息互传的一种重要方式，如何确保数据传输在该方式中的安全可靠，则是信号系统的一个重要议题。针对该项议题，通过对车-地无线通信传输的安全性进行分析，列举出当前在地铁运营中的几种主要的车-地无线通信传输干扰源，同时针对各干扰源提出了几种切实可行的安全防护措施。

关键词:地铁；通信信号；数据传输；安全防护

前言：随着社会经济的不断发展和进步,城市人口数量不断激增,这给我们的城市的地面交通带来了巨大的压力,也给人们的生活带来了很大的烦恼。城市轨道交通的出现直接对这一交通问题产生了根本性的改变,对当前的地面交通压力起到了非常大的缓解作用。在地铁的实际使用中,无线通信信号是否稳定将直接影响到整个地铁的安全运行。对于地铁的安全性和稳定性而言,无线通信在实际使用中,由于环境特殊性的影响,这些信号往往得不到较好的保障,在一定程度上影响了数据传输的准确性和可靠性。因此，对地铁信号系统车-地无线通信干扰源进分析防范，确保数据传输的安全可靠具有十分重要的意义。

一、地铁车-地无线通信干扰源分析

1、干扰信号对于无线通信的影响：①减弱无线信号覆盖，一旦无线信号设备受到了干扰，那么信号强度就会受到影响，甚至会中断。对现场的设备维护是需要一段时间才能完成的，那么这段时间的信号必然是终止的，数据的传输也会被打断，设备就不能有效地接收以及发送一些数据信息，这样会给地铁的安全运行带来很大的危害。②缩短基站设备使用寿命，干扰源对于无线通信网络来说，是每一个基站都会遇到的设备问题，一旦出现过多的干扰，会使得设备的使用周期大大减少，增加后期的维修工作量。③增加运营成本，正常的地铁无线网络的数据传输的应用，从根本上能够大大节约成本，提高效率，但是如果后期一旦出现问题，那么对安全运行会造成极大的影响，同时也会增加维修的成本。

2、干扰源产生的因素：①软件故障，软件故障指的是基站的通信设备中的控制单元，传输射频单元多路转换器和线路板，以及开关电源的控制模块，光发送器和接收器控制设备等内部设备，由于程序参数设置不当，导致设备不能正常工作，这就是所谓的软件故障。②硬件故障，硬件包括了基站中所有的设备，例如主板、电源开关、插座、空调等等硬件设备，造成硬件故障有很多种原因，包括人力破坏，环境因素，以及电器设备本身的问题等等。③自身干扰因素，地铁自身的干扰因素主要为通信信号网络系统产生的。根据其干扰频率的不同又可以将它具体分为同频干扰、邻频干扰两种。同频干扰从字面意思可理解为同一个频段上产生的干扰，车地无线通信双向网络在设置无线网络终端时，各个终端之间往往会覆盖产生一些强大的同频干扰，不利于通信网络的正常数据传输。另外一种邻频干扰指系统的通信设备与不同设备间产生的干扰，比如在2.4GHz的ISM频段的几个较近的信道中，如果频率较为接近就会产生一系列的强大的同频干扰。抛开这一点，在发射频率不一样的信道中，无线设备所发出的信号强度往往是处于慢慢减弱的过程，当与无线终端设备距离较远时信号偏弱，信道之间也会产生同样的邻频干扰，这些干扰都会对通信传输产生一些比较明显的影响。④外部干扰因素，车地无线双向通信网络的外部干扰因素一般是由通信设备之外的外部无线设备所产生的，比较常见的有无线路由器、手机、播放器等，随着手机等无线设备的广泛推广，WIFI信号普及应用，极大程度上有利于人们的生活和学习。但是它发射出的信号频率也是2.4GHz，和目前地铁线路的无线信号频率一样，所以这对地铁通讯信号的传输带来了极大的影响。⑤高速移动引起多普勒效应及隧道多径效应,当前地铁行驶速度在80-90km/h，这种高速移动会使在接近和远离信号发送终端时出现频率高低不同步的现象。这种现象会造成系统误码率提升，系统的带宽及频率偏移也受高速移动中的多普勒效应影响，威胁信号系统安全。当地铁行驶在隧道内，无线信号传输时因隧道内多径效应原因使信号传输到达接收点时间不同，隧道内通信由于反射过程及幅度变化出现变弱失真，最后出现通信无法稳定现象。

二、车－地无线双向通信传输过程的抗干扰措施

1、排除自身干扰因素的措施，由于随机误差产生的车地通信系统干扰，这一点是不可避免的，但可以减少和削弱，如果想消除干扰因素，相关部门需要有一定的技术手段和方法，通过合理的规划和安装终端的位置及调整无线传输功率，降低其在同频率时产生的干扰。如果在通信信号传播中出现了此类问题，一定要遵循合理的科学手段和要求，可在多信道的选择过程中，选择一些合理，距离较远的信道进行使用，如选择l,6,13这3个信道，就可以很好的避开一些繁琐的问题。与此同时，采用一些合理的调频技术，也有助于提高系统的抗干扰能力。

2、排除外部干扰因素的措施：①地铁沿线外部网络的管理方面。外部的干扰主要来自于外部的网络设备，所以网络建设的相关部门一定要严格要求，在网络建设时注意对附近的地铁线路的影响，建立起科学合理的管理制度，将我国地铁的网络系统进行一个合理的规划，平衡网络资源的使用。除此以外，还要对乘客的安全意识进行教育和管理，在乘车过程中尽可能不要选择与地铁无线信号相同频率的手机发射器，这样才可以有效的处理好乘车安全问题。②维护人员素质培养。想要更好的对地铁线路无线通信传输进行一个有效的管理。那么企业在选取工作和维修设备人员时就一定要慎重再慎重，首先要进行前期的培训，其次一定要具备应对临时突发的问题的能力，而且在奖惩制度方面也一定要做到位。③设备环境，一个无线发射器的自然环境如果不好，那么后期再多的维护和保养，也无法大幅度的提高一个基站的使用寿命，更加不用说减少设备发生故障的几率，所以对一个基站来说，使用的环境一定是最为重要的，首先一定要保持周围环境的干净整洁，其次要避免潮湿的地区，尤其是一些酸碱度比较高的地区，基站设备一定要避免在以上地区出现，同时也要保障无线发射设备的供电稳定性，一定要有备用的电源，一旦发生断电现象时，能及时切换到备用电源。④多普勒效应干扰防范，在具体的信号传输防干扰中，需要做的工作是对多普勒效应的干扰做防范。从具体的分析来看，此干扰防范主要有两方面的措施：第一是开放空间非主动攻击可以采用二层控制技术进行干扰的控制。此技术的利用能够有效的将误码率降低，从而增加通信系统的准确性。第二是利用OFDM技术对车-地无线传输信号出现的失真和衰弱现象做防范，利用此技术，信号可以得到增强，其抗干扰的能力也有显著的提升，信号传输的误码等问题得到有效的解决。

结束语

地铁车－地无线传输系统的完善是提高地铁运营的重中之重,本文对各类信号干扰源进行了分析,并提出对应防范措施。随着社会科技进步及无线信号发展完善,相信可以更好地将车一地无线传输系统做出更完善的防护措施,为地铁运行及乘客提供更安全的保障。

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