单轨交通信号系统无线覆盖重叠问题解决方案

蒋先进 赵 鑫

（中铁电气化局集团公司，北京 100036）

1 概述

重庆单轨交通三号线CBTC信号系统的无线子系统主要作用是发送和接收车载子系统与地面子系统之间交互的ATC报文，无线子系统不对报文进行处理，只进行透明传输。

重庆单轨交通三号线采用单轨技术，具有高架环境和隧道环境两种类型的线路。在高架区段，为开放空间环境，由于线路设计中，其二期工程正线和位于车辆段的试车线线路部分重叠，重叠部分的水平距离约5 m左右，二期工程正线的轨面高度高于试车线的轨面高度约5 m左右。

无线接入子系统采用WLAN技术传输车地数据，采用ISM的2.4 GHz频段，在重庆三号线全线采用自由波天线的方式进行无线覆盖。

根据重庆单轨交通三号线无线设备参数要求：轨旁AP天线使用13.5 dB增益的八木天线，波束宽度为30°×60°（E×H，典型值）；车载无线天线使用10 dB增益的八木天线，波束宽度47°×55°（E×H，典型值）。在二期工程正线和位于车辆段的试车线线路重叠部分，二期工程正线的AP信号可以覆盖到试车线，同样试车线布置的AP信号也可以覆盖到二期工程正线，即试车线与正线线路存在同频点的无线信号重叠覆盖的情况。

根据重庆单轨交通三号线原有设计要求，二期工程正线使用IEEE802.11标准无线局域网的1、11信道，位于车辆段中的试车线使用IEEE802.11标准无线局域网的1信道。由于此部分线路中的无线信号重叠覆盖现象，致使车辆经过无线信号重叠覆盖区域，在这种条件下车辆在正线可以接入到试车线的无线网络中；反之，在试车线也能够接入到正线的无线网络中。

根据重庆单轨三号线CBTC信号系统网络设计特点，正线和试车线的网络相互独立，中间存在网关进行隔离，在正常情况下，正线各集中站以及试车线之间无法通信；因此当出现在正线运营的车辆接入到试车线网络，或在试车线调试的车辆接入到正线网络，会引起车辆接收不到正确的数据报文，使列车控制系统下达列车紧急制动的指令，导向安全侧，引起紧急停车的情况，最终降低了系统的可用性。

2 解决方案

IEEE802.11标准无线局域网工作频带为2.4～2.483 5 GHz，DSSS最多有14个信道，每个信道的中心频率不同。1信道的频点为2 412 MHz，每个频点的频宽为20 MHz，因此，在整个ISM频段内，有3个互不干扰的频点，分别为1、6、11，如表1所示。

表1 各国使用DSSS物理层的信道

目前在中国，根据原信息产业部《关于调整2.4 GHz频段发射功率限值及有关问题的通知》（无[2002] 353号），无线局域网共有11个信道，其中无干扰信道3个，就是1、6和11信道。目前重庆单轨三号线正线有两套无线网络，分别采用1信道和11信道。如果试车线采用6信道，那么就可以从信道上和正线区分开。但是此时就不能让车载的STA自动选择频率，必须把频率锁定。也就是说列车在正线时，车载的STA锁定在1或11信道；列车在试车线时，车载的STA锁定在6信道。因此，车载的STA必须知道列车是位于正线和试车线。

为此和负责提供ATP/ATO子系统设备的日立公司在一起进行协商，确定了以下解决方案。

由日立的STA（SM）发给STA（RF）信息，告诉STA（RF）是否位于试车线，该信息有两种。

* 列车在试车线；

* 列车在非试车线。

为了防止该信息的发送错误，需要列车每经过一个应答器采集到位置信息以后都向STA（RF）发送该信息，目前确定日立公司提供的ATP/ATO子系统设备在每一个通信周期都发送该信息。STA（RF）收到该信息后与目前的状态比较。如果相同就不进行修改，如果不相同就需要重新配置STA（RF）的信道。

当车载的STA（RF）重新启动时，默认的工作状态为正线。当列车在试车线重新启动时，此时STA（RF）的状态不正确，需要司机把列车开过一个应答器，此时STA（RF）才能修改配置到试车线状态，才能和试车线的地面网络建立连接。