浅谈CBTC系统中的车-地通信技术

CBTC信号系统车地无线通信方式分析作者：马刚李齐超来源：《城市建设理论研究》2013年第34期摘要车地无线通信是地铁信号系统中车载设备与轨旁设备实现信息交换的一种重要方式。

本文介绍了地铁CBCT信号系统常用的三种车地无线通信方式，对它们的特点进行了分析比较，并提出了在工程应用中的建议。

关键词地铁信号系统车地无线通信中图分类号：{TN913.22} 文献标识码： A1 简介我国地铁建设虽然起步较晚，但近些年进入了飞速发展时期。

地铁信号系统是实现行车指挥、列车控制和安全间隔控制技术的总称，它直接关系到地铁的行车安全、运营效率和服务质量[1]。

信号系统应具有高可靠性和高可用性[2]。

当前，国内地铁新建线路普遍采用基于通信的列车自动控制CBTC系统（Communication Based Train Control）。

该系统区别于基于轨道电路的列车控制系统，而利用通信技术实现车地信息交换并实时传递列车定位信息，依靠车载信号设备、轨旁通信设备来实现列车、车站及控制中心之间的信息交换。

系统通过建立车地设备之间双向、连续、高速的通信，使列控信息和列车状态信息可以在车辆和轨旁设备之间进行实时可靠的传输，由此来确定列车的准确位置及前后列车间的相对距离，能够进一步缩小列车追踪间隔，提高运营效率。

移动闭塞ATC系统就车地双向信息交换方式而言，可分为基于交叉感应环线技术的移动闭塞系统和基于无线通信技术的移动闭塞系统。

其中基于无线通信技术的移动闭塞系统是当前信号系统供货商研究的重点，为了满足车地双向通信的需要，必须在线路沿线进行无线场强的覆盖，通常有以下三种传输方式可供选择，即无线电台、裂缝波导管和漏泄同轴电缆。

2 无线传输方式比较下面通过对上述三种无线传输方式进行分析，来比较各自的优缺点和工程适用范围。

2.1无线电台根据IEEE 802.11无线局域网的标准，目前广泛采用的是基于2.4GHz的ISM频带，无线电台方式传输的最大距离约为700米，由于地铁线路多穿行于城市区域，其弯道和坡道较多，增加了无线场强覆盖的难度，为了保证场强覆盖的完整性，保证通信的质量和可靠性，一般在地下线路300米左右设置一套接入点（AP）天线，在地面和高架线路250米左右设置一套。

CBTC系统车地通信切换策略研究CBTC系统（Communication-Based Train Control）是一种先进的列车控制系统，在当今城市轨道交通中得到广泛应用。

其核心技术是通过无线通信实现列车与地面控制中心之间的信息交互。

CBTC系统的有效运行，依赖于良好的车地通信切换策略。

因此，本文将着重研究CBTC系统的车地通信切换策略。

CBTC系统的车地通信切换策略主要包括两个方面的内容：车载设备的通信网络切换和车辆与信号系统的通信切换。

首先，车载设备的通信网络切换是CBTC系统中重要的一环。

在列车运行过程中，列车可能会穿越不同的通信区域，例如隧道、高架等。

这些区域的通信环境会受到各种因素的干扰，如建筑物、地形等。

为了保证列车与地面控制中心之间的通信畅通，车载设备需要及时、准确地切换至最佳的通信网络。

所以，在车载设备的通信网络切换策略中，需要考虑以下几点：首先，根据列车所处的通信区域，判断当前通信网络的质量。

可以通过检测信号的强度、信噪比等指标来评估通信网络的质量。

当信号质量低于某个阈值时，车载设备需要切换至其他可用的通信网络。

其次，车载设备应选择与地面控制中心的通信网络进行切换。

在CBTC系统中，常用的通信网络包括Wi-Fi、GSM-R等。

根据不同的通信要求和网络特性，选择最适合当前场景的通信网络进行切换。

最后，车载设备应考虑通信网络切换的时机。

多次频繁的切换会导致通信中断，影响列车运行的安全性和稳定性。

因此，车载设备需要根据通信网络质量的变化，制定合理的切换策略。

例如，在信号质量低于阈值的情况下，车载设备可以等待一段时间再切换，以避免频繁切换带来的问题。

其次，车辆与信号系统的通信切换也是CBTC系统中的重要环节。

信号系统是CBTC系统中用于向列车发送指令和接收列车状态信息的关键部件。

当列车与前方信号系统通信中断时，车辆需要及时切换至备用信号系统，以保证列车运行的安全性。

在车辆与信号系统的通信切换策略中，需要考虑以下几点：首先，车辆需要实时检测信号系统的状态。

浅谈地铁信号系统车——地通信技术摘要：地铁信号系统作为行车指挥和列车运行控制设备，关系到地铁运行的安全性，是地铁系统的重要组成部分。

车地通信系统作为地铁信号系统的中枢神经，与城市轨道交通系统的安全性，速度，传输能力和效率密切相关。

车—地通信传输技术对于其安全有效运行非常重要。

现在，我们将简要讨论和分析天津地铁3号线信号系统的车地通信技术。

关键词：轨道交通、信号、车地通信一、地铁信号系统数据通信子系统地铁信号系统是保证地铁运行安全的关键控制装置。

由于地铁站之间的距离短，地铁运营密度大，运行间隔小，对信号设备的安全要求高。

如今，地铁信号系统已广泛用于基于通信的列车控制系统（基于通信的列车控制系统，CBTC系统）中。

CBTC系统主要由自动监视子系统（ATS），自动操作子系统ATO和自动保护子系统（ATP）组成。

这三个子系统通过数据通信子系统（DCS）交换数据以实现列车的运行管理。

数据通信子系统（DCS）是CBTC系统的中央神经网络。

它是一种专有的通信系统，由数据传输系统（DTS）和车地通信系统（TWC）组成。

它负责为控制中心，轨旁系统和车载子系统设备之间提供的双向，安全、可靠的数据交换。

二、车—地通信系统在CBTC系统中，使用独立的通信系统来实现地面与车辆之间的双向通信，以及一种可靠的列车定位方法，以克服轨道电路结构中唯一的物理块间隔限制的限制。

列车主动确定其在线路上的位置，并通过“车-地”通信将其报告给轨旁区域控制器。

轨旁区域控制器根据列车的位置信息和联锁路线的状态通过“地面车辆”进行通信向其他列车发送“移动授权”。

在天津地铁三号线，轨旁设备和车载设备的车地无线传输网络采用安全可靠的泄漏电缆传输网络进行车地双向无线通信，并具有高可靠性，高可用性和高可靠性。

车—地铁通信系统由轨旁无线设备和车载无线设备构成。

轨道侧无线设备主要包括轨道侧无线通信处理器RCP，车地无线通信网络核心设备，轨道侧无线接入点（WNRA），信号耦合器，泄漏电缆和信标。

浅谈CBTC系统中的车-地通信技术
黄文彦
【期刊名称】《铁路通信信号工程技术》
【年(卷),期】2009(006)002
【摘要】CBTC技术在我国轨道交通中已经从理论探讨阶段进入到广泛的工程实施阶段.本文针对基于通信的列车控制系统的特点,分析了目前成熟CBTC系统中车一地通信的内容和方式;着重论述了其中无线传播方式的部分,并对各种方式的优缺点进行了比较;最后提出了地铁相关单位在规划阶段需要考虑的问题.
【总页数】3页(P38-40)
【作者】黄文彦
【作者单位】北京交通大学,北京,100044
【正文语种】中文
【中图分类】U2
【相关文献】
1.中车通号自主CBTC信号系统首单突破背后 [J], 陈楠枰 ;邓杰
2.浅谈CBTC系统中车-地通信故障分析 [J], 杨震
3.天津地铁CBTC系统中车-地通信应用比较 [J], 韩佳鑫;
4.CBTC系统中的车一地通信技术分析 [J], 李向荣
5.无线通信技术在城市轨道交通CBTC系统中的应用分析 [J], 李巍
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5G通信技术在城市轨道交通信号车地通信中的应用探讨摘要：目前，城市轨道交通CBTC信号系统采用的车地无线通信技术主要有WLAN技术和TD-LTE无线移动通信技术。

WLAN技术具有成本低廉、技术成熟、极易网络化等优点，但其本身也存在较大缺点，它在列车高速行驶下带宽不足、切换频繁、极易受到外部干扰等，导致系统极易丢包，对城市轨道交通运营稳定性造成影响。

LTE作为第4代移动通信技术，可完成信号CBTC、车载PIS、CCTV等业务的综合承载，且使用1.8 GHz专用频率(1785 ～1805 MHz)，在工程实施阶段经过严格的频段审批、规划和控制，完美地解决了WLAN技术方面的缺陷，在近几年内成为主流技术。

关键词：5G通信技术；轨道交通1 前言随着城市轨道交通在数字化、智慧化和绿色低碳发展领域的不断探索，城市轨道车地通信业务对通信带宽的需求不断提升，LTE系统带宽不足的问题逐渐凸显。

考虑网络建设成本，也迫切需求能够提供一个统一承载多种业务的通信系统，并能够兼顾不同业务对时延、带宽、传输可靠性等的特殊需求。

5G通信技术的出现为上述需求提供了新的解决方案。

2 5G移动通信技术5G作为新一代蜂窝移动通信技术，主要优势在于：增强型移动宽带，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络；较低的网络延迟，可满足用户具有低时延需求的无线传输；极高的可靠性(低于10-9的错误率)，对城市轨道交通车地通信业务具有重大意义。

5G技术在城市轨道交通领域产业化发展将依赖于以下技术。

(1)MEC移动边缘计算。

采用基于移动通信网络的全新的分布式计算方式，部署在网络边沿，提供计算和存储等功能，使一定的网络服务和网络功能脱离核心网络，实现成本优化、时延降低、流量优化、物理安全和缓存效率增强等目标。

(2)切片技术。

将5G网络划分为不同特征的切片子网络，为不同应用场景提供SLA(服务等级协议)保障的连接、服务定制化、相互隔离、时延和丢包可控、端到端的“专网”，满足多样化的场景需求。

车地无线通信技术在地铁CBTC信号系统中的应用摘要：对地铁CBTC信号系统的关键技术车地无线通信的应用现状进行了介绍，分析了车地无线通信的原理。

根据实际运营情况分析，发现了车地无线通信存在的不足和问题，并结合深圳地铁3号线工程案例，提出了专用频段通用制式进行技术优化的方案。

关键词：车地无线通信；CBTC；信号系统；漏缆1 车地无线通信系统的组成TWC分别由网络核心设备、TWC轨旁设备（WNRA、漏缆或LoS天线等）、车载无线通信设备组成，并负责地面ATC设备和车载ATC设备之间的数据通信。

Bombardier CITYFLO 650信号系统的数据传输系统根据环境的不同采用两种类型的无线通信系统，每种类型的天线系统都各有自身的特点。

从而保证信号系统能够在任何一种情形下达到最大的无线覆盖率和最小的通讯丢失。

TWC是实现车地间通信的高可靠性、连续性的通信系统，同时也是实现车地间通信的数据传输实时性、安全性、可靠性及抗干扰能力的安全系统。

两个无线接入点的距离现场范围控制在300到600米之间。

其中，漏缆等同于一个通过功率分配器与同轴电缆相连的定位天线。

电缆内部只有一小部分的能量转变为辐射能。

选择相邻漏泄段之间的合适间距，以便为不同频段提供满意的效果。

事实证明，10到50米之间的间距可满足1000MHz以内的所有情形的无线通信。

而采用定向天线的两个特点是增益和前后比抑制。

增益能显著地提高链路余量，而前后比抑制能有效的减小远离天线发射孔的干扰源。

在隧道和站台区域以外，采用可视天线进行信息传输，WNRA A和WNRA B分别与独立的天线进行连接。

天线安装在轨旁天线柱的顶部，WNRA A和WNRA B不共用天线或天线柱。

这样做是为了防止遭遇雷击导致单点故障。

2 车地无线通信的原理TWC子系统是一个无线通信系统，其用于提供列车和轨旁ATP之间的无线通信。

TWC采用全冗余设计，具有很高的可靠性，可以克服单点故障，数据传输速度较快。

CBTC 车- 地无线通信技术探究作者：秦长江胡正阳来源：《中国新通信》 2018年第1期【摘要】随着LTE 技术在轨道交通领域的应用，相较于WLAN 的优势也日渐显现，本文结合徐州地铁3 号线，探究CBTC 系统车-地无线通信组网方案，并给出漏缆合设方案。

【关键词】 CBTC LTE 综合承载漏缆合设一、CBTC 车- 地无线通信现状1.1 无线局域网（WLAN）技术WLAN 技术商用化至今，相较于有线网络,终端设备接入具有安装简单、灵活性强、可移动和易扩展等优点，已在国内轨道交通CBTC 车- 地无线通信中得到广泛应用。

但是，WLAN 技术的信道利用率低，覆盖距离小且所处频段高，不适宜采用漏缆敷设，无线覆盖效果较差；另外，其工作于公用频段 2.4GHz，导致其在轨道交通车- 地无线通信数据传输过程中会存在切换频繁、易受干扰、吞吐量下降及时延过长等缺陷，可能致使CBTC 数据丢失，通信中断而出现紧急停车事故，深圳、西安等城市均出现过紧急停车的情况。

因此，基于车- 地通信的稳定性和安全性考虑，轨道交通一直在寻求新技术的突破。

1.2 LTE 技术目前LTE 技术在PIS 和CCTV 等方面的运用中表现优异，相较WLAN 技术固有的抗干扰性不强的缺陷，其被赋予了极大的期待。

特别是工业和信息化部发布了《重新发布1785-1805MHz 频段无线接入系统频率使用事宜的通知》工信部无[2015]65 号后，各地城市轨道交通部门纷纷申请LTE 专用频段。

目前上海5 号线、重庆（4、5 号线、环线）、沈阳（9、10 号线）、南京宁高二期、宁波3 号线、济南R1 线等均已经招标确定CBTC 采用LTE 组网技术，天津也有线路拟采用LTE 技术，极大促进了其技术的发展。

LTE 技术促进了3G 向4G 的平稳演进，采用OFDM 和MIMO 技术作为其无线网络演进的唯一标准，基于包优化的演进型无线接入架构及全IP 化的扁平化的网络结构，保证了信令数据和业务数据的传输安全。