庞巴迪运输集团信号工程总监 沈坚博士

 

　　国部长、女士们先生们：

 

　　大家下午好。我今天给大家汇报介绍一下我们庞巴迪CITYFLO 650 CBTC信号系统车地通信抗干扰能力。

 

　　我们今天汇报的内容是讲什么是CITYFLO 650，简单介绍一下系统结构和特点。重点介绍稳定可靠的车地通信，成就稳定可靠车地通信的主要因素，友好的用户操作合维护界面及工程师所用强有力的诊断工具提供给业主，以及良好的CBTC一次性开通项目业绩。

 

　　CITYFLO 650是世界上第一套基于无线通信的CBTC，它在2003年2月份在旧金山开通载客运营。它是一个真正的基于移动闭塞列控系统，连续监控列车，列车占用信息由车载装置声称，并传递至道旁装置。经过运营实践和权威机构测试证明成熟稳定可靠车地通讯。本公司工程师用的强有力的检测和诊断工具提供给业主，可实现全自动无人驾驶的列控系统，比如说中国的就有广州珠江忻城县，巴西圣保罗的地铁5号线，实际上是单轨的，然后地铁15号线，以及最近我们刚得到的新德里地铁7号线一个大的信号系统。这系统结构和特点，我们的车载是2乘2取2，这个是真正的热备，我为什么说怎么的热备，因为今年4月份，我们在上海申通地铁公司做介绍的时候，地铁公司主管信号的人员问我们，你们这个系统所谓的热备，能把你的一头关掉以后，你还能运行吗？我们说是啊，这就是真正的热备，这个事情实际上在天津地铁二号线，今年贯通东西段，贯通的时候，他们的总经理张总亲自试了的，在车上跑的时候，他就把电源给关掉了，后面自动无缝接上，照样运行。国家无委在今年6月10号，在天津三号线做试验的时候，干扰强度开到高于我们发射功率一百多倍，这时候把我们前头的信号堵塞了，控制自动转换到下边平滑的运行。国家无委没有能够把我们的列车逼停。曾经他们的领导来说我们已经做了很多测试，我们很容易用一个几千块钱的设备把你们上百万的设备逼停，但是在天津3号线没有做到。这是天津3号线我们的承载设备，它的特点是体积小、重量轻、耗电少，业主也是这么评价的。我们轨旁设计也是2乘2取2的，这是一套在线的设备，这是一套热备的设备。在线的设备，两个计算机通到APP通道，是不同的硬件，不同的操作系统，对头同样的输入，要经过计算以后，比较以后，还要是同样的输出，才能允许它输出。这是我们可以看到的ABC对应的，这是一然后到了柜子就可以看到，这是两套，双机热备的系统。

 

　　讲一下车地通信，我们有轨旁ATP和APO跟一个串型通讯处理器相连，通过以太网连接到我们叫做轨旁的网络电台组建，这一系列有几百个沿线布置，用它们去驱动或者是漏缆，或者是可视天下，然后通过无线连接去跟车载的ATP、ATO连接。我们可以看到这一套主系统在驱动的时候，这一套在热备，如果主系统出故障了，热备自动接上，一切都是一样的，我们的设计原则就是在任何一点的单单点故障都不能影响系统的运行。还有个特点就是乒乓工作方式，大家都知道，你好几台计算机都开着，虽然它是在线，但是没准它软件已经进入一个死循环了，它死机了，但是他还在线。可是我们的两套系统是乒乓工作方式，比如说蓝的1A、3A，黄的是2B、4B，A系统工作的时候，覆盖范围是往左右两边覆盖，就是B不工作，B在工作的时候A不工作，这样的好处是什么呢我可以检查A系统工作的时候有效的车地通信，和B系统工作的有效的车地通信，我们认为这个系统是健康的，如果有一个系统，有效的通信数量大大小于另外一个系统的时候，我们认为这个系统是出问题的。那么你既可以是软件的问题，你可以去置位，如果是运营问题，运营结束以后，就是晚上再去把硬件给换了维修了，这样就大大提高系统的可用性。下面这个例子是可视天线的情况，也是向两边覆盖，我们是多重覆盖，任何一点坏了以后，旁边的系统都会过来，不会影响系统运行的。这是我们硬件，网络的服务器是用的工业级工业器，是最好的。网络组建电台就是像这样子的硬件，沿线放上几百个，比如说一个典型的25公里、30公里，大概是200来个这样子的组建，沿线布置，因为彻底通讯。还有一个特点，是用漏缆在隧道里，用漏缆它的好处是什么呢，就是布置非常随便方便，不像其他的有一些类似这样，比如说安装要求非常精密，维护以后，因为在轨面上，维护轨道也有点麻烦。另外疏散，紧急情况下疏散，路人可以很习惯，可以在边上，可以在顶上12点的位置，这就是我们各种漏缆的安装情况，而且在隧道里楼装安装好以后，你不用维修，没有什么维护。所以信号系统的生命周期几乎是一样的。这是我们在深3，深3既有高架段也有地下段。高架段我们可以用天线，可电视的电信这种情况，为什么在高架我们推荐用可视天线呢，一个是它可以降低成本，再一个，因为在高架段，他在露天的情况下，夏天会烈日炎炎，冬天会比较冷，热胀冷缩，比较大的情况会使这个漏缆外头的绝缘批寿命大大缩短。所以在这种情况下，我们建议用可视天线。可是有些用户，比如说天津3号线，他们还不喜欢天线杆子这么高，他们说你给我一律用漏缆，能看到下面的情况。我们也依然可以用，天津3号线连高架段也是用的漏缆，不管在高架段还是低架段全部用的漏缆。

 

　　下面重点介绍三四部分，稳定可靠车通信不是说的，我们是经过三个独立的权威的第三方来检测以后给出这样的结论，就是台北内湖、天津3号线以及深圳3号线实际测试的情况。台北地铁为主很早就有，他们前瞻性，就认识到在地铁车辆上提供可移动的互联网服务是必定会实现的，所以他们在2008年就让台湾的工业技术研究院对我们的CITYFLO 650的系统进行了一次测试，工业技术研究院测了两个内容，一个是WIMAX，一个是WIFI，WIFI因为是载波监听和冲突避免这种访问机制，很少同时允许两台发动机工作的，所以他就用了两台，总共用了三台装置对我们这个系统进行测试，测试的结论是WiMAX和WIFI均不能对电台造成干扰，这个报告我们提供给了深圳业主，提供给了国家无委。

 

　　深圳地铁3号线实测情况，去年11月1号，深圳实现数字化城市，地铁首次接入WIFI可移动网络在列车上的服务，结果刚一开通第一天就逼停了列车，这个事情在业内大家都知道，唯独深圳3号线不受影响，3号线是我们庞巴迪的系统但是3号线的业主仍然还是有点惴惴不安，他们在11月6号运营公司组织了一次测试，利用6台3G WIFI、2台iPAD、10台智能手机和3台笔记本电脑进行11次往返测试，并搜集无线3G信号，未发生紧急停止的情况。他们的结论是，从实际测试及上述理论分析情况看，移动3G WIFI不会对3号线信号设备自己干扰，不会引起列车停止，这是业主独立的测试结论。我们看看国家无委今年6月10号在天津地铁3号线的测试，因为深圳发生了逼停列车事件以后，这个在业内都引起了很大的舞动，所以国家无委也很重视这个事，国家无委组织他们的力量，对主要的几个城市，上海、重庆、天津，北京我不知道他提了没有，他们对所有的主要供货商的设备都进行了测试，这是6月10号在天津测试的情况，内容做了两项主要的测试，第一个是WIFI终端测试，用了12个仿真的IWFI终端。第二个是在频段内专攻我们这个信号频段，强信号无线组塞测试，测试结果，WIFI对CITYFLO 650不起作用，这是国家无委的结论。2。4G频段强干扰，在两端车的设备均开通的情况下，最大值20瓦的时候仍不能逼停列车，智能的车载ATC设备会自动切换到干扰弱的那一头。当列车运行的时候，干扰开到介于10瓦到20瓦之间的时候，ATC自动跳到后面去控制了。当时测试的情况，国家无委设备也非常好，用了一台信号发生器、功率放大器，再加上频谱分析仪。功率开到在10瓦到20瓦之间我们闻到味道了，然后就看到这个小天线开始冒烟了，他们赶快把功率调小，在这种情况下仍然没能逼停列车。要提的一点就是，在这之后，8天以后，他们又跟天津地铁联系了一次，把我们的车载ATP关掉了一头，只在一头进行干扰测试，这时候逼停卸车了，当它开到功率相当大的时候，超过我们的十倍的发射功率的时候，把列车逼停。后来国家无委邀请我们去做介绍的时候，我们问他，你们为什么要把我们一头关掉，这样公平吗，他说是公平的，我们只是为了测一下你们余量多少，并不是说你们系统不好。这是我们作为唯一的受邀厂商到国家无委向有关领导做汇报介绍，国家无委的领导，有杨成武将军，有朱镕基总理，我们觉得被请到国家无委去介绍我们的系统，这是一个非常让我们感觉荣幸的。

 

　　上面是事实，下面是为什么我们能做到稳定的车地通讯，因为所谓的基于通讯的列车控制，通讯是你的基础，失去了通讯，你就甭谈CBTC，也甭谈移动闭塞了，成就这个主要的因素，根据深圳业主和国家无委的要求我们总结了这些，首先我们用电台，采用直序扩频调制，抗干扰性和保密性本身就好，这个持续扩频一开始用军事技术。第二个是在车地通讯协议上，我不知道国家无委正式发布的给大家的推荐是什么，但是在我们给国家无委做汇报的时候，国家无委告诉我们，他们不推荐大家使用IEEE 802。11作为车地通讯的协议，他们建议使用专为车地通讯设计的协议，庞巴迪用的是专门的车地通讯而自己设计的协议。802。11协议咱们来看一看，它是基于一个移动的通讯，基于一个基站和一个移动的点来进行通讯的协议，首先第一个，在这个移动的过程中，他要不断的找，因为他是基于IP地址的，他不断找这个移动点到哪去了，跟哪个路由去通信，所以这是个学习的过程。在这个所谓的学习过程中，如果这个学习过程比较长，会造成通讯中断。第二个，802。11协议，它是采用载波监听这么一种方式，这个就是先听后讲，车地通信在战争的时候，你可以占用，但是如果要是一个WIFI装置上来，它跟你是品等的关系，谁先占用谁就占用，我占完了以后如果你还没有通讯，我还可以再继续占用，所以它就有个竞争的关系。大家看有两个问题，第一个是要学习，一个固定点跟移动点，这还没引入其他的。引入两三个其他的，也同时要跟着固定电通讯的话，那就有了竞争的关系，这就是为什么往往有些其他车辆很容易就被WIFI逼停了。而庞巴迪，我们的轨旁ATP只跟所有的轨旁的固定的电台通讯，所以没有一个学习的问题。第二个没有竞争机制，我们依次广播出去，这个沿线的电台就像我们的车载广播。第三个是系统的容错能力，比如说车地通讯一次15个毫秒，我们要保持车的通讯正常运行只要3秒钟，3秒钟有一次正常通讯就行。比如说在这个区域里要有16列车的话，我们250毫秒就能轮循一次，3秒钟之内有12次轮循，只要有一次是成功的就行，这是容错的设计。再一个抗干扰和车载设备的真正热备冗余，一干扰转到那头去了，这种也是抗干扰的。漏缆和天线的比较，漏缆、车载天线、车体，几乎是在一个半封闭的环境里，你要想把干扰点加进去也是很不容易的。另外特有的乒乓工作方式，保持这个系统的可用率非常高。再一个，我们对频段的划分是不一样的，我们把这个划为10个频段，10个频段是5MHZ的频宽，他们互相之间是不重叠的。而这个802。11是划分14个频段，每个频段22M带宽，所以它有重叠的情况。如果你要同时用这些的话，就会有干扰的可能性发生。再一个，我们尽可能电磁致密的设计，我们的电磁波不出来，别人的电磁波也别想进来，我们干扰别人，别人你也不要干扰我。这张图片就看到，他这个干扰天线离我们的柜子是如此近，也没有发生干扰的情况。

 

　　友好的用户操作界面，所有的系统在线的一目了然，红的是绿的，在线的，黄的，在热备的。所有的沿线的电台一对一对的，绿的情况全是健康的情况，这有一个小红点，说明这个电台已经离线了，如果是软件问题，在中央点一下就可以把它置位了，如果是硬件的问题，晚上就去修一修。这个界面用户在中央控制室一目了然。

 

　　下面这是我们的CITYFLO监测系统，这个系统它知道轨旁ITP所谓知道的信息，西班牙的业主他用了个软件来读这些信息，然后进行分析，我们提供给业主以后，业主实际上把我们的优缺点都能看到。深圳业主说这对他们来说主是一个惊喜，这是车载的软件，对于车载的检测工具、软件以及维修以后的检测，甚至可以做研发工具，甚至业主也用的非常强，他们甚至搁了单独的板子，然后把里头一些信号捞出来，然后分析利用这个工具。

 

　　还有发表在维基百科上的CBTC系统，全世界的，红的是庞巴迪的，蓝的阿尔斯通的等等，大家可以看到，庞巴迪开通的CBTC系统是最多的。在世界的五大洲，除了澳洲之外，在亚洲也有很多，在中国就有很多，广州珠江忻城，深圳3号线，天津2、3号线等。这个是全世界第一套CBTC无人驾驶系统，这是个达拉斯美国两个南部最繁忙机场，一个是达拉斯，一个是亚特兰大，每年圣诞节感恩节的时候我们都是非常繁忙的，这个系统非常大，6个航站楼，12个车站，64台Innovia车。在这样复杂的电磁环境下，我们运行一直稳定，没有受到过干扰的问题。机场雷达有多少，电台有多少。这是深圳3号线，我们只用了22个月开通了CBTC，而且这个特点就是因为换供货商，我们一年已经浪费过去了才接过来的。下面这是深圳3号线开通以后，3天后，2011年元旦，一天就拉了80万。马德里地铁1号线和6号线，经过CBTC改造以后，运能提升了30%多，这是马德里地铁自己告诉我们的。这是天津地铁2号线和3号线，用很短的时间，一个月的时间就把CBTC调通了，两条线都是这样。广州珠江忻城线，我今年4月份到广州去的时候，广州的业主还告诉我，我们非常自豪对这套系统，这是他们广州市的名片，外宾来，重要的客人来，广州市长会带着去看这条线，不会去看别的线，第一它是全自动无人驾驶，第二它经过"小蛮腰"还有广州歌剧院著名的地标。

 

　　庞巴迪能够快速递交项目的主要因素，第一我们拥有成熟的系统设计，第二我们拥有专属标准化的测试流程。第三我们拥有特殊的测试设备和工具，第四是我们拥有经验丰富的ITC团队。最后一点是我们拥有至关重要的客户的支持。