地铁信号系统车―地无线通信传输抗干扰问题分析

地铁信号系统车―地无线通信传输抗干扰问题分析地铁信号系统车―地无线通信传输抗干扰问题分析

中图分类号：TP273文章编号：1009-2374〔2022〕17-0092-02DOI：10.13535/jki.11-4406/n.2022.17.044

1地铁车-地无线通信传输系统概括

地铁无线传输系统错综复杂，作为主要地铁信号传输之一的车-地无线通信系统开始随着国家技术的快速进步，逐渐形成车-地无线通信传输的独立信号传输网。车-地形式的无线传输信号系统主要由车轨旁的无线AP及地铁车体所载天线将地面信号进行连接，使整个车-地信号系统合理运作。地铁无线传输系统结构图如图1所示：

2车-地无线通信传输应需平安规范

车-地无线传输系统作为列车状态信息和列车移动时授权信息的关键，直接决定了地铁行车效率和平安性，必须保证车-地无线传输系统的几种平安性需求。

2.1车-地无线传输平安可靠可利用性

无线传输信号系统作为地铁平安控制系统，掌控地铁行驶速度及移动授权，车-地无线传输系统受到任何干扰都会使无线传输信号出现无法可靠执行的问题，使地铁无法平安正常行驶，因此严格要求信号系统数据平安传输规范是保证地铁平安运行的关键。

2.2地铁信号数据传输必须实时

地铁属运行性有线无线联合传输系统，追踪地铁运行信息，前后车状态需进行实时传递。如果地铁运行中系统数据信息传输出现时间无法实时传输，所出现的时差将整个影响信号系统效率，时差越长效率越受影响，假设行驶出现紧急情形时势必会影响地铁行驶平安。

2.3高速移动无线传输必须满足系统信息速率

地铁运行常处于最高时速80～90km的行驶状态。地铁在快速行驶时，将会受到多径效应等原因影响，降低系统信息实时传递效率。车-地无线传输必须在这种情况下保证设备正常传输，保证无线传输系统平安运行。

2.4地铁移动中传输数据丢包及无线网接入源问题

车-地无线通信传输时会因为列车行驶速度在高速情况从而导致数据出现丢包活数据重复发送现象，作为影响系统运行效率原因之一，情况严重时会直接导致地铁因所接收信息不完整被迫停止运行，给运行效率和乘客造成影响。无线传输系统属于开放式传输空间，假设不法分子使用与地铁系统设备相同的网络设备极有可能强制介入，扰乱系统平安运行。地铁无线局域网平安性及保密性必须加强控制，才能保障车-地无线信号传输

平安。

3地铁信号传输干扰源分析

地铁运行时采取的无线信息传输因其开放式很容易受到干扰，如乘客所带电子设备干扰、列车信号和乘客信息系统干扰、站台换乘时信号频率及高速移动时多普勒效应及多径效应干扰等。

3.1信号及乘客信息信号干扰

乘客信息系统由多媒体网络依靠计算机用显示车站终端满足乘客所需位置信息的效劳系统。因其与地铁车-地无线传输信号系统的相同性，在列车顶部安装位置与列车平安系统接收天线较近，极易出现信号干扰现象。

3.2同站台换乘频率干扰问题

地铁中同台换乘情况极为普遍，当两条线路用同样的传输方式传输时，本线信号和另线信号覆盖极易出现矛盾干扰，站台属于开放式空间而无线传输系统信号电磁波的穿透力和反射力也会对信号产生干扰。

3.3乘客所带电子设备干扰

目前无线网已经越来越普遍，人们所携带的电子设备越来越多。无线网因其开放式导致无线信号很容易被乘客所带电子设备搜索到，使地铁信号系统信息及系统加密信息泄漏。倘假设有不法分子用非法技术入侵地铁无线传输信号网，控制行车信息，使地铁行驶处于极大的危险中。

3.4无线区域协议或频段相同电子设备干扰

无线信号传输系统属于开放式，车-地无线传输系统线路周围的电子产品人地铁周围家用无线设备、商用无线设备和运营商热点设备、乘客所带手机、电子蓝牙设备等都会对信号造成物理干扰。

3.5高速移动多普勒效应及隧道多径效应

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端时出现频率上下不同的现象。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是高速移动中的多普勒效应影响，威胁信号系统平安。地铁形式隧道内，无线信号传输时因隧道内多经通道原因使信号传输达到接收点时间不同，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。

4车-地无线信号传输系统干扰防备办法

4.1无线信号及乘客信息系统防备办法

乘客信息系统属于PIS系统，因为位置与无线信号接收安装较近较易使信号受到干扰。鉴于PIS系统传输数据多，信号系统数据传输少，可由此点作出将频点进行隔离，将两者输出频率别离的措施。但此种办法在实用性试验时难度较大，也会影响带宽。应尽量以改变不同频段的信号系统作为出发点，完善无线信号及乘客信息系统干扰问题。

4.2同站台换乘频率干扰防备办法

同站台换乘频率干扰主要是因为站台空间较为开放式，可以采取下列方式进行防备：

4.2.1可以车-地无线传输系统采取将信号系统频点辨别开，将本线和相邻县频点信息采用不同的信号制式设备。可将其中一个频段提升使用5GHz以上频段，可以有效增加频点使用灵活性。4.2.2车-地通信方式的改变也可以改善同站台频率干扰现象。如无线电台方式在本线使用，相邻线采用感应环线等。也可以将本线和相邻线均采用非无线电台信息传输系统方式，如使用波导管、感应环线、漏缆，可以均匀改善无线覆盖性，将线路干扰降到不影响系统平安行驶的最小程度，使同站台换成频率问题得到解决。

4.2.3选择适宜方向角安置定向天线，站台空间开放，环境混乱复杂造成的各种干扰无法准确控制。假设根据线路指定相应角度的定向天线，增强轨道的实用信号，削弱干扰方向信号，可以有效保证通信质量及安

全性。

4.3非法入侵无线干扰解决办法

地铁属于公共开放场合，无线通信也处于局域网。应采取相应办法避免各类人群侵入窃听加密信息，如：

4.3.1设置禁用标志播送功能，禁止客户端接入地铁AP。设置媒体介入允许用户，避免非法介入。

4.3.2使用更高强度交换机，将网络区段分解小段，减少非法用户链接集线器的可能性，避免信息数据被监测。

4.3.3将密码设置更高级动态化。设置防火墙或检测系统监测无线网络入侵情况。

4.4开放空间相同协议干扰和多普勒及多径效应干扰解决办法

4.4.1开放空间非主动攻击可采取二层控制技术控制干扰。多普勒效应因高速影响参数及系统误码率，可采取将纠错码应用到通信系统中，有效降低误码率，增加通信系统的准确性。

4.4.2由于地铁隧道的多径性，车-地无线传输信号出现的失真和衰弱现象可采取OFDM技术，增强信号对干扰抵制力，也可采取正交频分复办法使多子载波交织传输信号数据，即使出现丧失情况也接收端可通过联合编码复原数