无线电

短期调整 长期规范——地铁轨道交通信号控制系统无线电干扰隐患的解决思路

作者:电子信息产业网来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2013-05-17 09:01我要评论

浙江省经济和信息化委员会无线电管理局


“十二五”时期是浙江省地铁轨道交通车辆发展的加速期。杭州、宁波、温州等3个城市的轨道交通规划已获国家批准,台州、绍兴等城市也在积极推进地铁轨道交通建设规划。


然而,深圳“WiFi信号逼停地铁”事件为现有轨道交通系统的安全运行敲响了警钟。为了解决轨道交通无线调度系统面临的无线电干扰隐患问题,浙江省经信委无线电管理局及杭州市无线电管理局、宁波市无线电管理局,分别赴杭州市地铁集团有限责任公司、宁波市轨道交通集团有限公司,就浙江省城市轨道交通信号控制系统使用频率及技术体制等问题展开调研。


安全隐患分析


浙江省地铁空间的电磁环境主要由2.4GHz的CBTC系统车地双向无线通信、5.8GHz乘客信息服务、800MHz集群地铁调度、350MHz公安集群、公众移动蜂窝通信网等共5个无线电系统组成。


所谓CBTC系统是通过轨边系统和无线信标将列车位置和速度等参数通过无线实时传至控制中心,从而根据每个列车的速度和位置自动控制前后车间距,确保安全和行车效率的系统。CBTC系统的车地双向无线通信系统与列车运行控制直接相关,一旦发生干扰可能会使列车降级运行、紧急制动甚至造成安全事故。


调研结果发现,与深圳一样,浙江省在建、拟建的CBTC系统和曾发生事故的3条深圳地铁线路均使用了相同的2.4GHz频段。


(一)目前CBTC系统使用的2.4GHz频段不受保护。


2.4GHz频段是国际电联确定的工科医辐射频段,规定在设备符合一定条件时可以免执照使用,无需审批。既然是免执照,就需要承担一定的条件,其中一个条件就是,既不能对其他业务产生干扰,也必须忍受对自身的干扰。


(二)随着技术发展和2.4GHz使用设备的增加,地铁CBTC系统潜在无线电干扰可能性增大。


2.4GHz频段是全球性的频段,在其上开发的产品具有全球通用性,各种无线产品均可使用此频段。近年来,随着技术的不断发展,一些短距离、微功率无线设备也可以使用这个频段。国际WiFi联盟致力于开发基于IEEE802.11系列的各种短距离连接的设备和应用。据深圳市地铁集团有限公司的干扰测试表明,当车厢内出现大于9个WiFi便携式路由器时,CBTC系统无线电通信将产生中断,就可以迫使列车紧急制动。


解决方法和建议


解决城市轨道交通CBTC系统的无线电频率使用中存在的问题,对浙江省城市轨道交通运营安全具有十分重要的意义。


(一)针对浙江省各条城市轨道交通建设处于不同进展时期的现实状况,我们认为宜采取“短期调整,长期规范”的思路来解决城市轨道交通CBTC系统的无线电频率干扰问题。


1.基于现有技术体制和设备,调整频率配置方案。


据了解,浙江省城市轨道交通信号系统每公里造价约800万元,为了最大限度保护现有投资,采取调整频率配置方案来避开CBTC系统的无线电干扰隐患是较为可行的权宜之计。


频率配置的调整可采用两种形式,一种是“调偏”,另一种是“互易”。“调偏”和“互易”虽然在技术上可行,但都需要国家无线电管理部门相关政策的支持。


2.基于现有技术体制,更换射频无线电设备,将CBTC系统无线电业务迁移到非免执照使用的相应频段。


为避免外界干扰,CBTC系统无线电业务可利用800MHz数字集群频段、230MHz数传频段,乃至900MHz的铁路GSM-R等需经批准才能使用的频段。此方案沿用了CBTC系统的通信技术体制,继承了现有CBTC系统通信体制的成熟经验,相对技术风险较小。但是,该方案亦有缺陷,一是既有的射频无线电设备的投资将蒙受损失;二是支持迁移频段的设备成熟度可能不够,未经工程实践的检验;三是更换频段后,现有规划的组网方案可能需要调整,频段的变更将使得传输模型需要重新计算,从而变更现有无线发射点设置等;四是工期相较于第一种方案明显增加。


3.摒弃现有技术体制,采用新的无线传输技术体制。


现有CBTC通信技术是依靠局域网的方式进行控制信号的传输。城市轨道交通是在国家铁路技术的基础上逐渐发展变化而来的,因此两者之间无论是设计力量、技术规范、设备标准,都一直存在高度的关联性。那么,城市轨道交通信号控制系统何不利用铁路GSM-R技术或其他通信手段呢?


铁路GSM-R目前可实现的应用包括列车无线调度、公务(管理、施工、维护)移动、安保移动、应急语音通话等话音通信。应用于轨道交通项目,将完全能够适应轨道交通的应用要求。可以省去现有的800MHz集群系统,总体成本还有可能下降。不但如此,一旦地铁采用GSM-R制式,将有利于铁道和地铁的行业整合,还能够促进资源共享和产业发展。


(二)建议尽快制定标准,加强轨道交通的行业监管。


目前,国内有CBTC系统的在建线路34条,CBTC系统开通线路26条,不仅浙江地区CBTC系统存在“无线电干扰”问题,整个国内的CBTC系统都面临类似问题。


之所以造成这种局面的根本原因是国内城市轨道交通行业缺乏相关的标准。CBTC系统的核心技术来源于国外的几家厂商,这使得城市轨道交通信号控制的系统结构、性能、传输、控制、设备特性等都受制于生产商,无法做到通用和互通。因此,需要加大在轨道交通行业制定标准的工作力度,前期可以考虑依靠行业协会制定行业标准,这也是我国城市轨道交通未来发展的需要。只有加强行业监管,制定相应技术标准,才能保证轨道交通列车控制系统的经济、安全、可靠。加快制定国内标准,还可以促进城市轨道交通系统的国产化进程。


 


责任编辑:电子信息产业网
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