地铁CBTC系统的无线测试解析.docx
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地铁CBTC系统的无线测试解析
都市快轨交通・第23卷第2期2010年4月《机电工程●doi:
10.3969/j.issn.1672。
6073.2010.02.023
地铁CBTC系统的无线测试
吴海峰1（1.中国铁路通信信号集团公司北京
赵红礼2
100071;2.北京交通大学北京100044
摘要论述无线传输在基于通信的列车控制（CBTC系统中的创新和重要作用。
对北京地铁10号线进行CBTC系统中的无线测试,包括无线传榆测试、场强覆盖测试等,发现问题并提出改进措施,从而对CBTC系统的工程实施进行指导。
关键词地铁基于通信的列车控制（CBTC数据通信系统无线测试
中图分类号U231+.7文献标志码A
文章编号1672。
6073（201002—0097‘02
1项目背景
北京地铁10号线（含奥运支线采用了基于通信的列车控制（communicationbasedtraincontrol,CBTC系统,在该系统中采用了基于IEEE802.3标准的有线局域网和IEEE802.1l标准的无线局域网的数据通信系统（datacommunicationsystem,DCS。
由于DCS实现了车-地之间双向、实时、大量的数据传输,从而使移动闭塞的CBTC系统的功能得以实现。
在CBTC系统中,通信的一方是高速移动中的车载无线设备,无线传输受多径衰落、传播损耗、阴影衰落和多普勒频移的影响,使通信性能下降,同时列车高速运行对数据传输的实时性、可靠性提出了更高的要求。
而在北京地铁10号线之前,国内还没有成功采用2.4GHz频段IEEE802.11标准的无线局域网应用于CBTC系统的案例,对于如何在CBTC系统中进行无线网络覆盖设计还没有经验,因此无线测试就很重要。
在CBTC系统工程实施前进行无线测试,可以确定无线的设计方案和无线接入点（accesspoint,AP的布置。
在工程实施后的无线测试,可以对系统的无线覆盖进行优化,调整系统的设计方案。
收稿日期:
2009—07-13修回日期:
2009-08—16
作者简介:
吴海峰,男.工程师,从事轨道交通信号系统的研究和工程实施.wuhaifen91972@126.corn
对北京地铁lO号线CBTC系统的无线通信性能进行测试,可以为判定该无线系统的传输性能是否满足不同速度列车运行控制的要求提供实测数据支持,及时发现通信系统中可能存在的问题,并提出合理化改善建议,因此对lO号线的顺利开通具有重要现实意义。
2测试内容
2.1隧道中的无线传输测试
在北京地铁10号线CBTC系统工程实施之前,因为隧道还不具备条件,因此利用北京地铁5号线的隧道测试了2.4GHz频段在隧道中的传输性能,以指导北京地铁10号线的无线网络设计。
在测试中,测试了距离AP从50~750m之间无线信号的场强和信噪比,图l为在隧道中的信噪比随距离变化的曲线。
图1信噪比随距离的变化曲线
由图1可以看出,在地铁隧道中,当AP的覆盖距离为650m时仍然可以满足10dB信噪比的要求,考虑到系统的余量以及CBTC系统要求的冗余覆盖设计,因此建议AP的距离以300m左右为宜。
另外,还测试了不同速度下的传输速率、丢包率和越区切换的中断时间,见表1。
从测试结果可以看出,随着移动速度的增加,丢包率有所增加,但是增加不多,在70km/h的移动速度下完全可以满足CBTC系统的要求。
URBANRAPIDRAILTRANSIT97
万方数据
都市快轨交通・第23卷第2期2010年4月
表1不同移动速度下的丢包率和切换时间
黔
移动速度/（km/h
藐
静态
3050
70
丢哺%
切篙裟嚣:
以1
0.00l
50
0.06580.07676
0.093
85
2.2型式试验和EMC测试
安装在列车上和地面的无线设备必须满足高低温的要求,要求无线设备在一25—70℃的环境温度范围内能够正常工作。
测试时参照铁道部的机车信号设备标准,标准号TB/T3021--2001。
经过测试,北京地铁10号线CBTC系统采用的无线设备符合要求。
城市轨道交通线路和车辆的电磁环境比较复杂,特别是列车上有很多电磁辐射,因此要保证无线设备不受电磁辐射的影响,且对其他设备也没有电磁辐射的影响。
为此,需要对CBTC中采用的无线设备进行电磁兼容性（electro
magnetic
compatibility,EMC测试,
测试要按照铁道部TB/T3073~2003行业标准进行。
经过测试,北京地铁10号线CBTC系统采用的无线设备符合EMC要求。
2.3场强覆盖测试
要满足CBTC系统无线传输的要求,AP接收的信噪比必须大于10dB。
考虑到在隧道里由于多径效应的影响使信号不稳定,以及列车的移动和其他干扰的影响,因此要有一定的衰落余量。
在场强覆盖测试时,要求沿线的信噪比大于30dB。
图2是北京地铁10号线万柳车辆段一芍药居站之间无线信噪比的测试情况,测试结果表明,北京地铁10号线的无线场强覆盖基本满足要求。
的地点。
在进行乒乓切换的判断时,需对切换策略做如下假设:
假定车载无线电台（STA已关联至信噪比最大的APi,STA接收到APi信号的信噪比为Si;在下一时刻STA在同一信道上接收到另一个APi,STA接收到APi信号的信噪比为si,如果Jsi—Si>3dB,则STA切换至APi。
如果在某一时刻检测到多个AP（接收信号的信噪比大于特定门限,则可判断所有接收信号信噪比集合中的最大值与其他值的差距。
如果最大值与其他值的差距都大于3dB,则说明该AP的信号强度远大于其他信号,STA关联至该AP,发生乒乓切换的概率较低;如果存在与最大值差距小于3dB的信号,则说明有AP的信号强度接近于STA当前关联AP的信号强度,基于信号快衰落的特性,则判定发生乒乓切换的概率较高。
图3是奥运支线的一个测试结果,可以看出奥运支线某些AP的架设位置不合理,导致场强覆盖不合理。
如果采用依据信噪比门限的切换策略,则出现乒乓切换的几率较高。
时间/s
图3乒乓切换的预判和定位
3测试结论
根据北京地铁10号线CBTC系统无线测试的数据和结果,可以得到如下结论:
1由于CBTC系统的要求,所采用的无线设备必须能够高稳定、可靠地工作,且能够适应地铁线路的环境条件,因此必须经过型式试验和EMC测试。
2因为地铁隧道的波导效应,在隧道中的无线传输不受微波视距传播的限制。
图2劢…一芍……一噪比
大名焉萎羹譬艺麓姚髓场嗽撒
2.4乒乓切换的预判和定位
4在地铁隧道中,AP的布置以300m左右为宜,根据对北京地铁lO号线（含奥运支线的场强测试但在干扰严重的区段（如车站、弯道可以适当缩短。
结果,可以判断是否会发生乒乓切换以及可能发生切换
（下转第108页
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URBANRAPIDRAIL
TRANSIT
万方数据
都市快轨交通・第23卷第2期2010年4月
成的影响程度也不同,~般情况下接触线线面会出现拉弧烧伤痕迹,严重时可能出现接触线局部烧融。
对柔性接触网而言,这种情况下存在断线的可能性,必须进行处理;对刚性接触网而言,如接触线线面烧伤出现麻点、不光滑,虽不至于影响运行,但当后续列车通过时容易出现托弧,同时也会增大机械磨耗。
另外,拉弧产生的热量会使接触线局部发热、材质变软、易被磨损,因此当后续列车通过时,该处接触线就很容易出现磨耗。
这也是造成刚性接触网局部磨耗严重的一个原因。
4绪语
城市轨道行车密度大,影响范围广,请点、停电所涉及的程序较多,需要的时间也较多。
正线发生直流开关跳闸故障后,接触网专业需要第一时间启动应急预案,组织故障处理人员,准备抢修工器具、材料及备件;除此之外,还应首先派技能等级较高的2~3人携带简单工器具前往故障现场进行前期准备工作,搜集故障信息,根据相关信息初步判断故障原因及故障点,以缩短故障处理时间,尽量减少对列车运营的影响。
参考文献
[1]肖伟强.广州地铁2号线1500V直流开关的控制保护[J].机车电传动,2006（1:
50‘53.
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119—121.
[3]喻展.刚性接触网磨耗分析[J].都市快轨交通.2009（5:
84—86.
[4]董斌.地铁直流牵引供电系统中的di/dt和△,保护[J].机车电传动,2003（3:
38—53,
（编辑:
郭洁
TreatmentofTrippingFaultsforDC1500VCircuitBreakersinMetroYuZhan
（GuangzhouMetroCorporation,Guangzhou510030
Abstract:
Thesecurity・reliabilityofpowersystemistheprerequisiteforsafeoperationofmetrosystem.DC1500Vckcu矗breakertrippingiscommon证metropowersystem.Thisarticleexpoundsthereasonandthetreatmentmethodsforthetrippingfaults证viewofOCS
Keywords:
metro;powersupplysystem;overheadcatenarysystem（OcS;DC1500Vckcuitbreaker;tripping;fault
（上接第98页
4工程指导
经过北京地铁lO号线CBTC系统中的无线测试,对CBTC系统加以指导。
1通过隧道中的无线测试,得到了2.4GHz频段在地铁隧道中的传输损耗和覆盖,对CBTC系统工程实施中AP的布置提供指导。
2测试中,发现奥运支线的AP场强覆盖不合理,存在乒乓切换的可能,对CBTC系统提出了改进意见。
3在测试中发现,AP本身存在着休眠等问题,对AP性能的改进有所帮助。
参考文献
[1]TB/T3021--2001铁道机车车辆电子装置[s].北京:
中国铁道出版社.2001.
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中国铁道出版社,2003.
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[5]北京交通大学.北京地铁lO号线一期（含奥运支线CBTC信号系统第三方委托测试报告[R].北京,2008.（编辑:
郭洁
RadioTestofCBTCSystemonBeijingSubway
WuHaifen91ZhaoHon酉i2
（1.ChinaRailwayCommunication&SignalGroupCompany,Beijing100037;2.BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044Abstract:
CErrCSystem,comparedwiththetraditionalsignalsystem,callimprovethecapabilityofsubway.RadiotransmissionisthemovationandimportantpartofC13TCsystem.Thewn'clesssystemofC13TCwastestedonBeijingsubwayLine10,mchdmgradiotransmissiontesthag,radio&Idintcnsitytesthg,ere.BasedOiltheradiotest,probhns证wirelesspartofCBTCwefefoundandadviceswereputforwardforthesystem.
Keywords:
me仃o;CommunicationBasedTrainControl（03rc;Dam
CommunicationSystem（DCS;radiotest
1∞URBANRAPIDRAILTRANSIT
一一一/
万方数据
地铁CBTC系统的无线测试
作者:
吴海峰,赵红礼,WuHaifeng,ZhaoHongli
作者单位:
吴海峰,WuHaifeng（中国铁路通信信号集团公司,北京,100071,赵红礼,ZhaoHongli（北京交通大学,北京,100044
刊名:
都市快轨交通
英文刊名:
URBANRAPIDRAILTRANSIT
年,卷（期:
2010,23（2
参考文献（5条
1.TB/T3021-2001,铁道机车车辆电子装置2001
2.TB/T3073-2003,铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值2003
3.赵红礼.吴昊.黄清无线局域网2004
4.北京市城市轨道交通建设管理有限公司北京地铁10号线一期（含奥运支线信号系统招标文件2005
5.北京交通大学北京地铁10号线一期（舍奥运支线CBTC信号系统第三方委托测试报告2008
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