探究地铁信号系统无线通信传输抗干扰技术汪强

探究地铁信号系统无线通信传输抗干扰技术汪强

汪强

成都地铁运营有限公司四川成都610000

摘要：随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也越来越迅速，科学技术的发展也有了很大的提高。无线通信因传播空间不依赖物理线路，成本更低、可扩展性更强被广泛应用，地铁上的无线通信设备通常会由于列车的移动改变而受周边环境因素影响很大，而且地铁车体以及轨道大多是密集的钢结构、部分车段存在大型设备阻挡、列车的电机启动的瞬时电压、周围其他同频无线网络的干扰等多种干扰因素，均可能使无线产生信号发生扰动。在这种情况下无线通信网络如何布点、天线如何选配、频段信道如何配置、安装位置如何选定等，对通信技术传输抗干扰技术有非常高的要求。

关键词：地铁信号系统；无线通信传输；抗干扰技术

引言

城市化的进程加快，使城市交通拥挤的问题也越来越严重，进而城市轨道交通得到快速发展。在地铁交通中，无线通信信号的稳定性关系到交通系统指挥以及安全，对于系统的稳定性运输具有决定性影响。由于地铁运行的特殊环境导致通信信号容易受到干扰，如何利用技术手段加强信号的抗干扰能力是关键。

1无线通信技术概述

按照系统的使用范围，可以分为依赖公共移动信号的公网无线通信以及专门用于地铁轨道交通的专用无线通信。地铁的主要通信数据包括车辆/车站实时调度指令、列车运行状况数据、环境实时监控图形数据等，无线通信系统必须具有大数据容量以及可快速移动的特性。随着技术的不断进步，相关的标准也在不断更新。

2通信传输干扰源概述

2.1干扰源存在的必然性

地铁通信主要是指车辆和地面之间的通信，在采用无线通信方式之后，虽然节约了大量的光缆成本，但是也造成信号干扰的困局。所以，通信传输被干扰是不可避免的，特别是对于目前日益复杂的通信网络而言更是如此。无线网络最大的特点就是开放性，在传输过程中，由于受到其他无线信号的干扰会出现丢包和速率降低的问题，同时，也容易受到恶意的网络攻击。通信信号一旦出现故障，将会造成严重的安全事故。

2.2CBTC系统的安全性问题

无线网络的开放性造成其容易受到攻击和干扰的现状。在地铁通信系统中，最主要的是控制和调度类信息。如果出现错误，会导致列车无法正常运行，甚至造成严重安全事故。目前，造成网络干扰主要有乘客无线通信系统对列车的干扰、换乘信号的干扰、乘客所携带和使用的电子产品造成的干扰以及开发区域所受到的其他同频信号的干扰。

2.3干扰源种类

造成地铁通信系统的干扰类型很多，包括乘客所携带的电子产品所产生的无线信号的干扰以及外界非法攻击和站台其他通信信号的干扰。同时，隧道、其他电子设备也会造成信号的干扰，并且对通信设备的物理干扰也会造成系统的不稳定。所以，加强信号抗干扰能力是综合性的工作，必须从各个层面进行维护和防范。

3地铁信号系统抗干扰措施

3.1PIS系统抗干扰措施

对于PIS系统而言，主要的抗干扰措施分为两类，分别是通过频点隔离的方式进行防范和通过补空方式来解决干扰问题。1）频点隔离方式。频点隔离主要是将输出频率进行分离，从而提高系统的抗干扰能力。但是输出频率被分离后，会影响到信号的传输速率，使无线网络传输速率降低，在一定程度上影响到通信传输的效率，严重时会出现信号传输的滞后现象，给列车的运行通信造成不便。2）补空方式。这种方式专门用于PIS系统的防护，具有较强的针对性。实际应用过程中，应该根据不同的PIS参数进行设定，将PIS系统的频率保持在2．4Hz，而将地铁信号系统的频率保持在5．8Hz，从而确保补空的效率，突出补空方式的有效性。

3.2站台换乘信号干扰的防范

有时，站台换乘信号频率会变得和通信信号频率相近，这时，就会对地铁通信系统造成严重的干扰，解决这个问题可以从两个方面进行考虑。一方面是将通信系统的信号制式独立，同时以此来区分不同的信号频点，避免同频外来信号所造成的干扰；另一方面可以改变地面和机车之间的通信方式，以此来避免同频段内信号的干扰现象。首先，通过选择不同计划方向天线的方式提高信号的抗干扰能力；其次，可以通过调整定向天线的方向角来提高信号的抗干扰性能；最后，所采用的载波侦听多址协议要具有冲突避免的功能，提高信号稳定性。

3.3无线攻击和非法接入的防范措施

无线通信的开发性很强，容易遭到非法攻击和接入，加强系统消除非法接入的能力对于维护系统安全性具有非常重要的意义。1）可以采用SSID广播功能，从而降低恶意入侵的可能性。2）设置网关参数，对接入无线网络的人员进行有效的限制和监控，利用媒体接入子层网络的技术手段，对接入网络人员名单进行控制。通过严格把控接入人员的权限来降低非法入侵接入的几率。3）通过细化无线网的区域结构，增加交换机层数，提高网络防攻击能力。这种方式能够很大程度地提高网络安全，防止非法用户的接入。4）密码系统采用动态刷新的方式，从而提高密码安全性，防止密码被破获。5）在网络系统内容设立检测和警报系统，定期对网络潜在的漏洞进行检测，并及时监督，检查是否有非法入侵的痕迹等。6）提高防火墙性能，减少防火墙漏洞，从而阻止非法用户的侵入。7）定时对网络系统进行升级并及时检测，在发现系统漏洞时要进行补充。8）要定时对相关硬件设施以及服务器进行检修和升级，提高网络运行的效率和稳定性能，通过先进设备来保障通信网络的抗干扰能力。9）加强网络管理工作人员的规范操作，避免不规范造成的网络漏洞和故障。

3.4多径隧道效应的干扰防护措施

多径隧道效应是造成地面和机车通信衰减的主要原因之一。它不仅会严重影响到通信系统的安全性，也使系统运行稳定性降低，使信号在传输过程中容易造成信息丢失的问题。所以，提高多径隧道效益干扰的防护能力，能够有效地提高系统的整体稳定性能。在实际应用中，可以利用多种电子波交互的方式进行数据的传输，提高传输效率的同时也提高传输的稳定。

3.5其他抗干扰措施

地铁的电气设备在运行过程中也会对通信的设备、信号造成一系列的干扰，这类属于电磁干扰的范畴。解决这类干扰问题首先是对大功率电气设备进行有效的隔离，防止其在工作中产生的电磁信号对无线通信造成干扰。其次，对相关设备进行维护，保障其在额定频率内工作，防止因设备故障而造成电磁干扰问题。再次，维护供电网络的稳定，不稳定的供电网络也会造成信号发射装置的故障，使信号频率不稳定，给通信系统造成一定影响。最后，在通信线路外层安装屏蔽网，防止有线信号对无线信号造成干扰。

结语

随着新一代无线通信对无线宽带通信网络提出新的长距离、高移动、更大传输速率的军用、民用特殊应用场景的需求，尤其是以5G60GHz毫米波通信技术为代表的移动通信崛起的当下，针对地铁系统无线通信的理论研究与系统设计将会面临更多挑战，开展面向长距离、高移动的无线宽带系统的基础理论和关键技术研究，这将成为新一代宽带移动通信抗干扰研究最具潜力的方向之一。

参考文献：

［1］李文占．浅析轨道交通通信系统的设计要点［J］．中国交通运输，2011（4）：37-38．

［2］王至中．高速列车通信抗干扰设计要点分析［J］．工程与技术，2016（17）．

［3］常琪．浅析地铁通信系统检修管理过程研究［J］．电工技术，2013（6）：115．

［4］胡小丽．地铁信号系统安全问题的具体研究［J］．通讯世界，2016（7）：72－73．

［5］杨梦云，地铁信号系统安全性能分析［J］．科技创新与应用，2016（26）：29．