CN106428117A - 轨道交通列车的无线通信覆盖方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种轨道交通列车的无线通信覆盖方法。该方法主要包括：建立轨道交通列车运行控制系统的地面无线通信网络，所述地面无线通信网络包括覆盖方向相反的无线通信网络A和无线通信网络B；检测出轨道交通列车的运行方向，根据所述轨道交通列车的运行方向和所述无线通信网络A、无线通信网络B的覆盖方向，确定所述轨道交通列车的车头和车尾的车载无线设备所关联的无线通信网络A或者无线通信网络B。本发明实施例改变地面无线网络双向覆盖为单向覆盖，从而增强覆盖强度且减少轨旁天线的数量，减少了一半轨旁定向天线的数量，同时增强了无线覆盖的信号强度，传输距离更远。

Description

轨道交通列车的无线通信覆盖方法
技术领域
本发明涉及列车通信控制技术领域，尤其涉及一种轨道交通列车的无线通信覆盖方法。
背景技术
在城市轨道交通中,CBTC(Communication Based Train Control，基于通信的列车控制)系统完成对车辆安全行驶的控制功能，对信息传输的可靠性要求很高。CBTC系统的车地无线通信采用2.4GHz的开放频段或1.8GHz频段进行数据传输，并且2.4GHz频段主要采用WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网)技术，1.8GHz频段采用LTE(LongTerm Evolution，长期演进系统)技术。
在城市轨道交通的运营场景中，由于列车运行控制系统可靠性的要求，车地无线通信采用双网冗余结构，分别称为A网和B网，现有技术中的一种轨道交通列车运行控制系统车地无线通信网络结构图如图1所示，其中，有线骨干网络采用环型双网结构，采用环型结构的优点是当车站与车站的一条连接路径中断时，车站还可以通过另一条路径保持连接，不影响系统的正常工作。车地无线网络采用双网冗余覆盖结构，在轨旁的每一个位置同时安装两套无线收发设备，即WLAN系统的AP(Access Point，无线接入点)或LTE系统的RRU(Radio Remote Unit，射频拉远单元)，然后通过光纤分别与A网和B网的网络交换机连接。
在列车的头部和尾部安装两套车载无线设备，两套车载无线设备使用不同的频点，分别用于接收A网和B网的数据。当单个网络的地面无线设备或车载无线设备发生故障时，系统仍可以通过另一个网络的地面无线设备和车载无线设备发送/接收数据。上述所描述的冗余双网结构中其A网和B网在物理上是完全隔离的，因而一个网络的故障完全不影响另一个网络的正常运行。
因为轨道交通线路是线状结构，为了在某个方向上发送或得到较强的能量，扩大无线信号的覆盖范围，同时减少其它方向的无线干扰，现有技术中的一种轨道交通车地无线通信系统地面无线通信覆盖方式如图2所示，该方式采用定向天线的覆盖方式。
轨道交通列车的车轮和钢轨之间会有磨损，为了防止只磨损一边，列车会定期经过灯泡线掉头以转换车头和车尾的方向。因此列车的车头无线设备一段时间连接A网，列车掉头后连接B网；同时列车的车尾无线设备一段时间连接B网，列车掉头后连接A网。
为满足轨道交通列车两端无线设备可能连接A网或B网的需求，目前地面无线设备需要同时向轨道的两个方向覆盖，因此A/B双网都需要安装两个天线分别覆盖轨道的两个方向，一个基站位置共需要4个天线。如果为了增加传输容量采用MIMO(Multiple-IntputMultiple-Output，多输入多输出)技术，那么天线的数量还需要增加一倍。轨道交通轨旁的安装空间有限，天线太多会带来安装困难。另外轨旁无线设备连接4个天线还需要增加功分器，至少带来3dB的信号衰减，不利于无线覆盖。
发明内容
本发明的实施例提供了一种轨道交通列车的无线通信覆盖方法，以实现有效地对轨道交通列车进行无线通信覆盖。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种轨道交通列车的无线通信覆盖方法，包括：
建立轨道交通列车运行控制系统的地面无线通信网络，所述地面无线通信网络包括覆盖方向相反的无线通信网络A和无线通信网络B；
检测出轨道交通列车的运行方向，根据所述轨道交通列车的运行方向和所述无线通信网络A、无线通信网络B的覆盖方向，确定所述轨道交通列车的车头和车尾的车载无线设备所关联的无线通信网络A或者无线通信网络B。
进一步地，所述的建立轨道交通列车运行控制系统的地面无线通信网络，所述地面无线通信网络包括覆盖方向相反的无线通信网络A和无线通信网络B，包括：
将所述无线通信网络A和所述无线通信网络B的地面无线基站设置在轨道旁，所述无线通信网络A和所述无线通信网络B的地面无线基站分别采用定向天线沿着轨道交通线路向一个方向发射无线通信信号，所述无线通信网络A的无线通信信号的发射方向和所述无线通信网络B的无线通信信号的发射方向相反，所述无线通信网络A和所述无线通信网络B工作在不同的频率、采用不同的参数配置。
进一步地，所述的地面无线通信网络包括WLAN网络或者LTE网络。
进一步地，所述的检测出轨道交通列车的运行方向，包括：
通过列车运行控制系统检测出轨道交通列车的运行方向；
或者；
通过检测司机室的钥匙旋转来检测出轨道交通列车的运行方向。
进一步地，所述的根据所述轨道交通列车的运行方向和所述无线通信网络A、无线通信网络B的覆盖方向，确定所述轨道交通列车的车头和车尾的车载无线设备所关联的无线通信网络A或者无线通信网络B，包括：
将车载无线设备分别安装在轨道交通列车的车头和车尾，根据轨道交通列车运行方向，以及所述无线通信网络A、无线通信网络B的覆盖方向，判断列车车头和车尾的无线设备分别关联的地面无线通信网络，列车的车头和车尾的车载无线设备分别关联到不同的地面无线通信网络，其中，车头的车载无线设备关联覆盖方向与列车运行方向相同的所述无线通信网络A或者无线通信网络B，车尾的车载无线设备关联覆盖方向与列车运行方向相反的所述无线通信网络B或者无线通信网络A。
进一步地，所述的方法还包括：
根据所关联的地面无线通信网络配置车头和车尾的车载无线设备的工作频率和参数，使所述车头和车尾的车载无线设备的工作频率和参数与其关联的地面无线通信网络的工作频率和参数相同，所述车头和车尾的车载无线设备的参数包括认证密钥或者SSID。
进一步地，所述的方法还包括：
采用SNMP协议或Telnet协议配置车头和车尾的车载无线设备的工作频率和参数。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的轨道交通列车的无线通信覆盖方法通过地面冗余的两个无线网络A/B都采用定向天线向一个方向覆盖，根据轨道交通列车的运行方向和无线通信网络A/B的覆盖方向，确定轨道交通列车的车头和车尾的车载无线设备所关联的无线通信网络A/B。本发明实施例改变地面无线网络双向覆盖为单向覆盖，从而增强覆盖强度且减少轨旁天线的数量，减少了一半轨旁定向天线的数量，同时增强了无线覆盖的信号强度，传输距离更远。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的一种轨道交通列车运行控制系统车地无线通信网络结构图；
图2为现有技术中的一种轨道交通车地无线通信系统地面无线通信覆盖方式；
图3为本发明轨道交通车地无线通信系统地面无线通信覆盖方式；
图4为依照本发明一种实施方式的轨道交通无线通信覆盖方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本发明实施例的目的在于根据轨道交通列车运行方向，使车载无线设备固定关联在A网或B网，从而改变地面无线通信网络双向覆盖为单向覆盖，从而增强覆盖强度且减少轨旁天线的数量。
图3为本发明实施例提供的一种轨道交通车地无线通信网络覆盖示意图，地面无线基站采用一个定向天线沿着轨道交通线路向一个方向进行覆盖，两个冗余的无线网络A/B覆盖方向相反。列车在轨道上运行，基站布置在轨旁，列车的车头和车尾的车载无线设备分别与无线网络A或B关联，从而与列车进行双向的数据通信；当列车调头后向相反的方向运行时，车载无线设备更换关联的无线网络，即从A网更换为B网，或者从B网更换为A网。
本发明实施例提供的一种轨道交通无线通信覆盖方法的处理流程如图4所示，包括如下步骤：
S1.建立地面无线通信网络。按照图1的网络结构建立轨道交通列车运行控制系统地面网络，网络采用双网冗余结构。其中有线网络设备位于车站，可以采用SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字序列)等传输技术然后再连接网络交换机；或者直接用网络交换机连接。地面无线通信网络可以采用WLAN(Wireless Local AreaNetworks,无线局域网络)技术或者LTE(Long Term Evolution，长期演进)技术，WLAN的AP(Access Point,无线访问节点)或者LTE的基站连接在有线网络的网络交换机上。
当地面无线通信网络采用天线覆盖时，将所述无线通信网络A和所述无线通信网络B的地面无线基站设置在轨道旁，所述无线通信网络A和所述无线通信网络B的地面无线基站的AP或RRU(Remote Radio Unit，射频拉远单元)分别采用定向天线沿着轨道交通线路向一个方向发射无线通信信号，所述无线通信网络A的覆盖方向(即无线通信信号的发射方向)和所述无线通信网络B的覆盖方向相反，所述无线通信网络A和所述无线通信网络B工作在不同的频率、采用不同的参数配置。无线通信网络A/B的无线覆盖如图2所示。
建立的两个地面无线通信网络A/B同时传输相同的数据，地面无线通信网络A/B采用不同的配置，可以是不同的工作频率，或者不同的认证密钥、SSID(Service SetIdentifier，服务集标识)等参数配置。车载无线设备只有和地面无线通信网络的配置相同才能关联。
S2.检测轨道交通列车运行方向。轨道交通列车运行方向可以通过两种方式得到。第一种方式通过列车运行控制系统得到，列车运行控制系统用于指挥列车运行，其中的ATP(Automation Train Protection，自动列车保护)能够检测列车运行方式，然后发送给车载无线设备。
第二种方式通过检测司机室的钥匙旋转来得到。司机在轨道交通列车发车前，把钥匙插入司机室的钥匙孔中然后旋转；钥匙旋转接通电路产生电流，检测到该电流就知道本侧是列车车头，对应的另一侧就是车尾。根据车头和车尾的位置判断列车运行方向。
S3.配置车载无线设备。将车载无线设备分别安装在轨道交通列车的车头和车尾。根据轨道交通列车运行方向，以及地面无线通信网络A/B网的覆盖方向，判断列车两端的无线设备分别应该关联的地面无线通信网络；其中列车的车头和车尾的车载无线设备应该分别关联到地面不同的无线网络。其中，车头的车载无线设备关联覆盖方向与列车运行方向相同的地面无线通信网络，车尾的车载无线设备关联覆盖方向与列车运行方向相反的地面无线通信网络。
确定列车两端的车载无线设备关联的地面无线通信网络以后，根据地面无线通信网络A/B的不同配置来配置车载无线设备，使车载无线设备和地面无线通信网络具有相同的配置和参数。配置车载无线设备可以采用SNMP协议或者Telnet协议来进行。
车载无线设备配置完成以后和地面无线通信网络关联，建立车地无线通信传输通道，以在列车和地面控制设备间传输数据，从而控制轨道交通列车运行。
当列车调头后向相反的方向运行时，重新检测轨道交通列车的运行方向后，重新给车头和车尾的车载无线设备关联地面无线通信网络，即车头和车尾的车载无线设备更换关联的地面无线通信网络，即从A网更换为B网，或者从B网更换为A网。
上述对车载无线设备进行参数配置、关联到不同的地面无线通信网络的操作过程可以由车载列车运行控制设备(ATP)通过软件来完成。
综上所述，本发明实施例提供的轨道交通列车的无线通信覆盖方法通过地面冗余的两个无线网络A/B都采用定向天线向一个方向覆盖，根据轨道交通列车的运行方向和无线通信网络A/B的覆盖方向，确定轨道交通列车的车头和车尾的车载无线设备所关联的无线通信网络A/B。本发明实施例改变地面无线网络双向覆盖为单向覆盖，从而增强覆盖强度且减少轨旁天线的数量，减少了一半轨旁定向天线的数量，节约了成本，同时增强了无线覆盖的信号强度，传输距离更远。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种轨道交通列车的无线通信覆盖方法，其特征在于，包括：
建立轨道交通列车运行控制系统的地面无线通信网络，所述地面无线通信网络包括覆盖方向相反的无线通信网络A和无线通信网络B；
检测出轨道交通列车的运行方向，根据所述轨道交通列车的运行方向和所述无线通信网络A、无线通信网络B的覆盖方向，确定所述轨道交通列车的车头和车尾的车载无线设备所关联的无线通信网络A或者无线通信网络B。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的建立轨道交通列车运行控制系统的地面无线通信网络，所述地面无线通信网络包括覆盖方向相反的无线通信网络A和无线通信网络B，包括：
将所述无线通信网络A和所述无线通信网络B的地面无线基站设置在轨道旁，所述无线通信网络A和所述无线通信网络B的地面无线基站分别采用定向天线沿着轨道交通线路向一个方向发射无线通信信号，所述无线通信网络A的无线通信信号的发射方向和所述无线通信网络B的无线通信信号的发射方向相反，所述无线通信网络A和所述无线通信网络B工作在不同的频率、采用不同的参数配置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的地面无线通信网络包括WLAN网络或者LTE网络。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的检测出轨道交通列车的运行方向，包括：
通过列车运行控制系统检测出轨道交通列车的运行方向；
或者；
通过检测司机室的钥匙旋转来检测出轨道交通列车的运行方向。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述的根据所述轨道交通列车的运行方向和所述无线通信网络A、无线通信网络B的覆盖方向，确定所述轨道交通列车的车头和车尾的车载无线设备所关联的无线通信网络A或者无线通信网络B，包括：
将车载无线设备分别安装在轨道交通列车的车头和车尾，根据轨道交通列车运行方向，以及所述无线通信网络A、无线通信网络B的覆盖方向，判断列车车头和车尾的无线设备分别关联的地面无线通信网络，列车的车头和车尾的车载无线设备分别关联到不同的地面无线通信网络，其中，车头的车载无线设备关联覆盖方向与列车运行方向相同的所述无线通信网络A或者无线通信网络B，车尾的车载无线设备关联覆盖方向与列车运行方向相反的所述无线通信网络B或者无线通信网络A。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：
根据所关联的地面无线通信网络配置车头和车尾的车载无线设备的工作频率和参数，使所述车头和车尾的车载无线设备的工作频率和参数与其关联的地面无线通信网络的工作频率和参数相同，所述车头和车尾的车载无线设备的参数包括认证密钥或者SSID。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：
采用SNMP协议或Telnet协议配置车头和车尾的车载无线设备的工作频率和参数。
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