广州轨道交通建设监理有限公司 510010
摘要：在我国地铁行业不断前进发展的情况下。很多的大中型城市都已经把地铁交通当成是城市发展的重要项目之一。但是当前地铁的信号传递系统中，还会存在信号受到干扰的现象出现，这就需要引起人们对地铁上信号传递系统安全的重视，因此本文就地铁通信系统中信号传递抗干扰策略展开分析与研究。
关键词：无线传输系统；干扰分析；抗干扰技术
引言
在我国的地铁行业中，主要使用无线网络的通讯系统进行信号的传递，而在这一通讯系统中还存在着通讯信号被干扰的情况出现，这就需要在地铁的通讯系统中加强无线网络的抗干扰能力。
一、地铁信号系统中无线传输系统的概念
（一）无线通讯传输系统的定义
在现代的地铁通讯技术中，主要使用CBTC信号通信系统。在CBTC信号通信系统中最大的优点在于可以将地面与地铁机车之间建立一个无线的双向的信号传递网络。在这一网络系统中，具有信号传递量多，且传递速度快的优势。减少了许多通信电缆的铺设[1]。
（二）无线通讯传输系统的构成
在CBTC信号通信系统中主要包括了，地铁机车的车载路由器、车载信号天线、无线AP、通信信号的功放器以及系统中的数据处理服务系统。同时在CBTC信号通信系统中还还包括了不同功能的网络。车载有线网络，是将机车的首尾通过光纤进行链接。地面有线网络，是指将服务系统与机车的无线AP进行链接形成的网络。无线网络是指在地铁机车与地面之间不使用光纤进行链接的信号传递网络[2]。具体结构如图1所示。
图 1 地铁无线通信系统结构图
二、在地铁信号系统中通讯干扰的原因
在当前的地铁通信系统中，主要是使用无线网络技术进行信号的传递，通过这些信号地铁的机车才能进行正常的运行，但是在当前的无线网络中，大多数都是属于开放性的网络管理模式，所以使得在正常的无线通讯系统中会出现许多来自与外部的无线信号，这些外来信号在很大的程度上干扰甚至攻击正常的地铁无线通讯信号，为地铁无线通讯网络的安全带来了很大的威胁，严重的影响了地铁无线通讯的正常信号传递。而一旦在地铁的无线通讯系统中出现了问题或者故障，则会给地铁机车的正常运行造成严重的安全问题。而从当前的实际地铁无线通讯网络的使用情况分析，主要的干扰源有如下的几点：
1.在地铁机车进行站台换乘时，会产生一定程度的信号频率，而这些信号有可能对地铁的无线通讯信号造成干扰。
2.通常地铁行驶速度在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高低不同的现象。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，威胁信号系统安全，这种现场称之为高速多普勒效应。
3.在目前地铁隧道环境形势下，无线信号传输时会因隧道内多经通道原因使信号传输到达接收点时间不同，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，这种现场我们通常称之隧道多径效应。这种效应同样对地铁的通信系统产生影响。
4.当前无线网络技术的高速发展，使得无线网络使用非常普遍，地铁里的无线网络越来越多，覆盖范围越来越广，加之大部分乘客本身携带的电子设备越来越多，其中手机的使用极为广泛和普遍，导致地铁信号无线信号与电子设备的无线信号产生相互干扰甚至出现覆盖问题，地铁站台属于开放式空间而无线传输信号的电磁波的穿透力和反射力同样也会对信号本身传输产生干扰。具体如图2所示。
图3 地铁周边大型建筑物
三、在地铁信号系统中的抗干扰技术
（一）PIS系统的抗干扰技术
PIS系统是在这几年中新兴起的抗干扰技术，在这一技术中，主要有着两个方面的技术组成。
首先是利用频点隔离的技术参数，在现代的地铁中通讯的信号在进行传递的过程中，能够有效完成通信整体上的技术构成以及在通信中参数的架构，在PIS系统中主要是使用分离技术将信号的频率进行一定程度的降低，以此达到减少干扰源对信号进行干扰，进而实现在PIS系统中降低地铁信号干扰的功能。同时在PIS系统中，频点隔离技术也会降低在无线网络中，大部分的恶性信号的传送，但是在当前的PIS系统中使用这一功能时会同样降低正常通信信息的传播频率。
其次，在PIS系统中，可以使用正常的通信信号进行空位的补充，在进行正常的地铁通信信号的传递时，通过这种技术方式可以有效的将信号与非正常信号进行隔离处理。换句话说，进行补空技术是主要针对PIS系统本身的。所以在PIS系统中，整体的参数技术是非常有针对性的。同时在地铁的信号传递过程中，使用补空技术进行抗干扰时，地铁的相关工作人员应当明确的了解不同生产厂家所生产的PIS系统的规定参数数据，并在使用时建立相应的参数数据库，以此来保障PIS系统在地铁抗干扰工作中的正常运行。在正常的PIS系统使用过程中，频率的参数应当保证在2.5赫兹的上下，这样的参数设置可以在正常的进行抗干扰工作的同时，也将对正常信号的影响降至最低的方式[3]。
（二）站台换乘的抗干扰技术
通过对地铁的通讯信号的抗干扰研究中应当制定出功能不断提升的信号传送系统。同时针对站台的通讯运行以及信号的传递技术等进行综合性的分析，可以得出使用站台换乘的抗干扰技术可以在保障通讯安全的情况下，有效的提高整个地铁通讯信号抗干扰的防御能力。在站台换乘抗干扰技术中关键的前提是地铁的工作人员应当时刻保持地铁通信信号与站台换乘技术信号之间处于同一频率中。在这一前提条件下，地铁的工作人员就需要根据实际的情况建立通信信号的抗干扰体制，保障整个管理工作的时效性。同时在站台换乘技术中，建立的抗干扰体制会使得换乘的信号对正常的通讯信号产生一定的影响，这时就需要地铁的工作人员使用相对应的处理方法。一方面，应当将正常的地铁通讯信号的制式进行独立处理，用以区分出不同的地铁信号频点，降低在同一频率中信号的影响。另一方面，当频率一致时，应当使用不同形式的地面以及车辆的信号传递系统。
（三）无线攻击的抗干扰技术
在对无线攻击进行防范时，需要根据无线电的防御系统进行科学的分析，在当前的地铁通讯信号进行传递时，主要是电磁波会受到干扰，这些电磁波主要是在公共频道中进行使用，所以这一频率中的人都可以对电磁波进行干扰，这就需要建立有效的预防措施。
首先，可以利用禁用服务集标识广播的形式进行无线电磁波的抗干扰防范。其次，通过将接入网融入到无线通讯系统中的方式将连接到无线网的人员进行有效的限制与管理，在这一技术中，主要是应用现代的媒体介入技术，严格的管理能够进入到无线网的人员信息。在进行无线网络防御时，可以将现有的换机层进行细化成无线网内部的各个小型区域。有效的降低了有恶意的使用者进入到无线网的可能性。在这方面，应当将传统的单项换机层转变成多层的换机层。在防火墙的类型上应当进行实时的更新，尤其是在无线网的链接密码应当改变成为动态密码形式，提高防火墙的工作能力。
（四）正交频分复用（OFDM）抗干扰技术
正交频分复用（OFDM）技术主要是针对地铁无线传输信号中出现信号多径效应产生的信号衰弱失真现象而推广使用的一种技术，所谓多径效应就是无线信号在传输过程中通过多个路径到达接受天线，导致天线实际接收到的信号产生衰减甚至相移，从而影响传输质量。而通过采用正交频分复用（OFDM）将无线传输信号信道分割为多个子信道，每个子信道信号带宽小于信号相关带宽。并且在携带一部分数据负载，消除码间串扰的同时，需利用更长的符号实现信号传输，从而达到传输信号不易受多径干扰及其它外界干扰的目的，OFDM技术同时还增强了对脉冲噪声抵抗力，因此具有良好抗多径效应能力。该技术在去年建成的广州地铁七号线中亦被使用，抗干扰效果比较理想。
（五）对传输频段严格控制隔离抗干扰技术
地铁是一个非常复杂的系统涉及专业非常多而杂，仅无线传输网，就有信号无线传输网、通信系统无线传输网、wifi网等无线网。这些无线网之间事实上多少存在信号的干扰，比如广州早期地铁线路中存在过信号系统无线AP采用采2.4GHz无线传输，与PIDS专业2.4GHz通信频段部分频段存在重叠情况，导致在各自信号传输过程中出现严重丢包情况并且不断上升。对于这种情况目前主要的措施是各专业对无线传输频段进行严格控制隔离措施，采用与通信等专业不同频段的发射功率值，例如在7号线PS专业采用5.8GHz频段,信号专业采用2.4GHz频段，这种情况有效避免相同频段的情况出现。
（六）施工过程中控制防干扰技术
施工过程的控制防干扰或抗干扰技术很少提及，或者很多学者或研究者认为其并不是一种实际意义上的技术措施，但我从一名现场施工者的角度来分析这个问题发现，现场实际施工过程中由于施工原因或设计间的原因造成线缆交叉干扰的现象也非常多，这种施工原因产生的干扰影响也是不可忽略的，要避免施工过程中由于线缆交叉或间距过近等原因产生信号干扰问题主要从以下几方面考虑：
1、无线AP设备施工安装过程中，馈线敷设避免与其他专业线缆交叉，遇到其他专业线缆要尽量避开并保持一定安全距离。
2、AP设备位置定测时考虑其他专业类似AP设备位置，并由系统供货商或设计评估两者间安装的最小安全距离，施工安装过程中在保证此安全距离基础上进行设备安装施工。
3、根据隧道不同的环境和线路情况，安装不同角度的定向天线，可考虑使来自轨道方向的有用信号进行增强，来自干扰方向的信号减弱的安装方式并进行相应调整来提高载干比。在特别复杂的环境中也可采用分集天线来增加车地通信的可靠性。
结论
总而言之，CBTC信号通信系统在地铁交通行业中有着重要的作用，所以在进行正常的地铁通讯信号传递时，应当重视对我无线网络的干扰的问题。在使用CBTC信号通信系统的过程中，可以使用PIS系统进行有效的抗干扰防御，在无线网络中设置安全的防火墙系统，不断的提升地铁中通讯系统的安全运行及抗干扰能力。
参考文献
[1]张天羽.地铁信号系统无线通讯传输抗干扰技术方案的若干研究[J].通讯世界,2016,08:99-100.
[2]张天宇.对地铁信号系统无线通讯传输抗干扰技术的几点思考[J].通讯世界,2016,12:277-278.
[3]孟全治.关于地铁信号系统无线通讯传输抗干扰技术方案的探讨[J].经营管理者,2016,34:511.
[4]付嵩.广州轨道交通七号线一期信号工程无线轨旁子系统设计[R].2014.
论文作者:李龙辉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/24
标签：信号论文; 地铁论文; 抗干扰论文; 系统论文; 技术论文; 干扰论文; 通讯论文; 《基层建设》2017年第9期论文;