摘要：先简要分析基于无线通信的列车自动控制系统（CBTC）与传统铁路信号系统相比所拥有的优越之处，而后以城市轨道交通中的地铁为例，具体阐述地铁CBTC系统的组成与发展现状。最后围绕地铁CBTC系统无线通信技术，重点论述GSM-R技术、无线电台的WLAN技术、裂缝波导管技术、结合式组网技术在地铁CBTC系统中的应用。

关键词：城市轨道交通;地铁;CBTC系统;无线通信技术

伴随着城市化的稳步推进，城市轨道交通获得了良好的发展，尤其是地铁交通取得了很好发展。在地铁运行中，列车的自动控制系统是核心所在，当前主要使用ATC（列车自动控制）设备、轨旁设备、控制中心所组成的控制系统，可以有效控制列车运行[1]。ATC信号系统的一大组成便是固定闭塞制式，但固定闭塞制式的缺陷逐渐明显，已经无法很好的满足地铁安全运行的需要。针对于此，移动闭塞制式信号系统获得了很好的发展，主要是基于无线通信的列车自动控制系统（CBTC），应该说，CBTC系统可以将自动化控制技术、无线电通信技术有机结合起来，在多种功能优势的支撑下形成连续自动列车控制系统，应用优势非常显著。本文围绕地铁CBTC系统的无线通信技术，具体谈一谈CBTC系统关键技术，现作如下的论述。

一、CBTC系统的优越之处

相比于传统铁路信号系统，CBTC系统的各方面优势是毋庸置疑的，优越性体现在多个方面。具体来说，CBTC系统的优越之处可以从六个方面分析。一是CBTC系统使用无线通信技术，无线通信系统大大减少了电缆铺设量和轨旁设备，整个维护成本可以有效控制;二是CBTC系统可以实现控制中心与列车的双向通信，列车区间通过能力大大提高;三是CBTC系统的兼容性强，各种车型、不同运量与车速的列车仅可以使用;四是CBTC系统的信息传输流量大且速度快，更易实现移动自动闭塞系统[2];五是CBTC系统能够实现信息的分类传输，也可以集中发送和处理，调度中心的工作效率可以由此得到提高;六是当前阶段的城市轨道交通逐渐实现多线路并行建设，已经形成了较完备的线网轨道交通格局，可以较好的实现线网间联通联运。以地铁运行为例，对列车的发车间隔要求越来越短，同时要求不断提高列车的调度和控制能力。在这样的背景下，CBTC系统获得了进一步的发展与应用，可以满足地铁运行控制的多方面要求，当前新建地铁均使用CBTC系统，这是传统铁路信号系统所不具备的一大优势。

二、地铁CBTC系统的组成与发展现状

（一）地铁CBTC系统的组成

从当前地铁CBTC系统应用发展来看，由三部分组成，即列车控制系统、无线移动通信系统、列车定位子系统。以列车控制系统为例，包括三部分，一是车载子系统，二是无线闭塞中心，三是中央控制室。再以无线移动通信系统为例，可以实现车地通信，可以确保移动的列车与地面控制设备实现双向传输，并且有无线车地通信技术提供良好的保障。也正是因为如此，在列车经过地面设备时，可以自主获知所处位置和速度。总的来说，在无线移动通信网络的支撑下，列车运行的位置信息、车次、行进速度、制动潜能等信息均可以实现无线传输，借助无线移动通信网络可以确保信息传输质量。

（二）地铁CBTC系统发展现状

为实现地铁运行的绝对安全，必须在地铁的安全性、运输效率、可靠性、服务质量这些方面多下功夫，这促使CBTC系统不断发展和获得广泛的应用。国外研究CBTC系统的时间较早，当前积累了较多的成功经验，地铁项目均使用CBTC系统。虽然当前阶段我们国家的新建地铁基本上使用CBTC系统，但国产化的CBTC系统应用并不多，所使用的设备多数由国外提供。但在长时间的研究过程中，当前我们国家的新建地铁中使用CBTC系统的能力不断提高，尤其是基于CBTC系统的无线通信技术获得了较好的发展，逐渐形成了连续自动列车控制系统，对地铁事业的健康发展有十分大的裨益。

三、地铁CBTC系统无线通信技术的关键技术

（一）GSM-R技术

GSM-R技术是当前一种新型的数字集通信系统技术，由调度通信功能和公网GSM技术发展而来，非常适用于地铁无线通信，可以提供多种语言通信服务，包括无线列调通信、区域养护维修作业通信、隧道通信、编组调车通信。目前来看，GSM-R技术广泛应用在铁路系统中，既可以应用在地铁，也可以用用在高铁，最大理论速率可以达到115kbps，能支持500km/h的漫游切换，安全性高。以地铁中所使用的GSM-R技术为例，可以提供CBTC系统当前所需要的功能，满足无线通信业务要求。但若是将GSM-R技术应用在地铁的行车间隔控制、车流密度控制这两方面，当前还没有太多的成熟经验，所以今后还需要进一步加大研究力度。

（二）无线电台的WLAN技术

无线电台的WLAN技术有两点显著优势，一是体积较小，安装较为灵活，便于安装，二是维护简单方便，不易受到外界因素的影响。所以，在地铁的CBTC系统中，可以结合现场条件和无线场应用WLAN技术。但若是隧道内传输，则会因为弯道和坡道的影响，导致信号传输质量不佳，此时必须考虑多径干扰问题。具体来说，为了有效确保某一个无线接入点出现故障，但通信不会中断，可以考虑在同一个地点设置双网覆盖，同时缩短无线接入点的布置间距，不过无线接入点的间距要足够科学合理，不能影响到无线传输的可靠性和连续性[3]。

（三）裂缝波导管技术

使用裂缝波导管时，可以在表面有间距的刻有长裂缝，长裂缝的长度宽度可以分别控制为2cm、3cm，这样可以确保无线电波有效漏泄。在长时间的研究中发现，裂缝波导管的信号传输距离相对较远，理论上可以达到1600m，且可以呈方向性分布，具备良好的抗干扰能力，适合应用在地铁的隧道内。还有一点值得一提，裂缝波导管的信号传输距离优于漏泄同轴电缆，地铁列车各个无线接入点的切换和漫游均可以有所减少，所以无线传输的可靠性与连续性均可以得到保证[4]。若是地铁CBTC系统无线通信技术要使用裂缝波导管，可以考虑安装在隧道底部钢轨旁，也可以安装在隧道侧墙，以求实现良好的信息传输效果。不过波导管内部和表面均有较大的维护量，需要地铁运营公司做好维护保养工作，防治污物污染和覆盖波导管。

（四）结合式组网技术

在地铁CBTC系统中，结合式组网主要包括多基站、终端设备、集群基站、电缆、直放站，且还具备无线覆盖设备，所以可能满足地铁CBTC系统所需要的无线数据通信要求，应用优势显著。集群基站通过设置在地铁沿线的基站和车辆段，并且需要在车辆段设置车辆段调度台，以求实现最佳的调度管理效果。

四、结束语

CBTC系统在城市轨道交通中的应用优势非常显著，有良好的发展前景。在地铁CBTC系统中，无线通信技术的应用至关重要，当前所使用的GSM-R技术、无线电台的WLAN技术等大大提高了地铁CBTC系统系统的通信水平，并可以逐步实现CBTC信号系统互联互通，对提高地铁安全运行水平意义重大，值得推广应用。

参考文献

[1]王建坤，贾嘉琪.轨道交通列车运行控制系统的应用分析[J].科技创新与应用，2022，12（06）：194-196.

[2]杨锦，施正强，杜洪伟.城市轨道交通CBTC信号系统互联互通车载设备接口应用浅析[J].物流工程与管理，2022，44（01）：105-108.

[3]万勇兵，王大庆.城市轨道交通CBTC系统互联互通测试平台的设计与实现[J].城市轨道交通研究，2021，24（01）：149-153.

[4]谢扬.城市轨道交通信号系统新技术应用前景[J].智能城市，2020，6（22）：129-130.