第二章　基于通信的列車運行控制（CBTC）系統綜述

第一節　CBTC系統組成結構

基于通信的列車運行控制（Communication Based Train Control，簡稱CBTC）系統集先進的控制技術、計算機技術、網絡技術和通信技術為一體，具有系統化、網絡化、信息化、智能化的特點。隨著系統功能的強大，結構組成越來越復雜，與線路、運輸組織、車輛等專業的關系越來越密切。為了實現復雜的系統功能，需要對系統的組成結構進行合理劃分，本章將對CBTC系統的組成結構進行詳細介紹。

一、CBTC系統總體組成

CBTC系統是一個復雜的分布式控制系統，主要由控制中心設備、車站設備、軌旁設備、車載設備及網絡通信設備五大部分組成，整個系統的組成結構示意如圖2-1所示。

控制中心設備主要包括ATS子系統設備，負責列車整體運行控制及調整功能。

車站設備主要包括區域控制器設備、數據存儲單元設備、計算機聯鎖設備及車站ATS設備，負責聯鎖邏輯處理、臨時限速管理、移動授權計算、車站級運行控制等功能。

軌旁設備主要包括應答器設備、計軸設備等，負責列車位置校正、后備級別下的移動授權授予、區段占用/空閑狀態監測等功能。

車載設備主要包括車載ATP設備、車載ATO設備、人機交互設備（MMI）等，負責列車運行中的安全防護、列車自動駕駛以及系統與司機間的人機交互等功能。

網絡通信設備由有線網絡設備與車地無線通信網絡設備組成，負責CBTC系統各部分設備間的網絡連接，其中控制中心設備、車站設備及軌旁設備通過有線骨干網進行連接，而上述三部分設備與車載設備間的通信通過沿線布置的車地無線通信網絡設備實現。

通過這五大部分設備的協同工作，組成完整的CBTC信號系統。

二、控制中心設備

控制中心設備主要由CBTC系統中ATS子系統的設備構成。ATS子系統是CBTC系統的重要組成部分，主要負責站場信息、列車信息的監督和對列車運行的控制功能。為了實現上述功能，ATS系統在控制中心設置了應用服務器、數據庫服務器、通信前置機、運行圖/時刻表編輯工作站、調度員工作站、ATS維護工作站等一系列設備?？刂浦行牡脑O備布置情況如圖2-2所示。

各設備的功能及組成如下：

1.應用服務器

應用服務器是控制中心ATS的核心處理設備。它從其他系統獲取現場信號設備狀態數據和列車狀態數據，從調度員工作站接收控制指令，并進行相應處理。應用服務器具有自動功能，包括：自動列車追蹤、自動進路辦理、自動運行調整、自動分配運營任務。

應用服務器由應用服務器應用軟件和雙機熱備平臺組成。應用服務器應用軟件運行在雙機熱備平臺上。

2.數據庫服務器

數據庫服務器是ATS子系統的中心數據庫。它所存儲的數據至少包括：線路數據、列車數據、運行圖數據、ATS子系統設備數據、報警數據、日志數據、用戶數據。數據庫服務器能夠保存180天的系統運行數據。

數據庫服務器由數據庫服務器應用軟件、數據庫軟件和商用雙機熱備平臺組成。數據庫服務器應用軟件和數據庫軟件都運行在商用雙機熱備平臺上。

3.通信前置機

通信前置機是控制中心ATS與外部系統（如時鐘系統、無線系統、乘客信息系統、廣播系統、綜合監控系統等）的接口設備。同時，通信前置機也是ATS子系統的時鐘服務器，利用通信前置機，可以完成ATS子系統各個設備的校時。

通信前置機由通信前置機應用軟件和雙機熱備平臺組成。應用軟件運行在雙機熱備平臺上。

4.運行圖/時刻表編輯工作站

運行圖/時刻表編輯工作站是地鐵運營計劃的管理平臺。它提供計劃運行圖/時刻表的編制、修改、刪除、上傳、下載、導入、導出、查詢、瀏覽、打印等功能。該工作站提供人工和自動兩種編圖方式。所編制的計劃運行圖/時刻表在上傳到數據庫服務器之前，自動進行沖突檢查、有效性檢查，確保正確有效。利用計劃工作站，可以方便查詢數據庫中的既有計劃運行圖/時刻表。

運行圖/時刻表編輯工作站由運行圖/時刻表編輯工作站應用軟件和一臺計算機組成。應用軟件運行在計算機上。

5.調度員工作站

調度員工作站是中心調度人員和系統的人機接口設備。它向調度員顯示站場狀態、列車運行信息、當日計劃運行圖/時刻表和實際運行圖/時刻表信息。調度人員可以在調度工作站上操作，控制現場信號設備和列車運行。調度工作站還具有控制區域管理、系統設備連接狀態監視、歷史數據備份與恢復、列車運行信息查詢等功能。

調度工作站由調度工作站應用軟件和一臺計算機組成。調度工作站應用軟件運行在計算機上。

6.ATS維護工作站

ATS維護工作站是ATS子系統的維護平臺。在ATS維護工作站上，可以和調度工作站一樣監視全線現場信號設備狀態和列車運行情況，監視接口狀態，監視設備狀態，報警管理與查詢等；可以對整個系統的參數進行配置；可以對ATS維護工作站所顯示的站場狀態、列車運行和操作日志等歷史數據進行回放；可以對系統保存的歷史數據進行查詢和備份。

ATS維護工作站由ATS維護工作站應用軟件和一臺計算機組成。應用軟件運行在計算機上。

控制中心是線路各處信息集中匯總處理的平臺，而為了獲取線路各處的信息，必須依靠分散于沿線各站的車站設備，下面將對車站設備進行介紹。

三、車站設備

CBTC系統的車站根據設備布置和功能需求的不同，分為設備集中站和非設備集中站兩種類型，絕大多數的車站設備位于設備集中站里，因此以設備集中站（以下簡稱為集中站）為例，對車站設備進行介紹。

集中站設備涉及多個子系統設備，包括計算機聯鎖子系統設備、區域控制器子系統設備、數據存儲單元子系統設備、車站分機設備等，典型集中站的設備布置如圖2-3所示。

各設備的功能及組成如下

1.計算機聯鎖設備

設備集中站配置的計算機聯鎖（CI）設備包括聯鎖機、驅采機、現地控制工作站、維護工作站。

現地控制工作站是所轄區域的人機接口設備，采用顯示器與鼠標相結合的操作方式。聯鎖機是進行聯鎖運算的計算機設備?，F地控制工作站具有進路辦理、重復開放信號、進路取消或者人工解鎖、區段故障解鎖、道岔監控、扣車等功能。

驅采機用于對所轄區域內車站的道岔、信號機、計軸設備、緊急停車按鈕等信號設備進行狀態采集和控制。

維護工作站實時監視車站聯鎖系統的運行情況，記錄車站值班人員的操作情況、車站運行情況及故障記錄。通過友好的操作界面，為故障分析、事故分析、信號維護人員維修計算機聯鎖系統提供幫助。

計算機聯鎖設備分層結構及連接關系如圖2-4所示。

作為SIL4級要求的安全設備，計算機聯鎖必須采用安全計算機平臺作為載體，目前聯鎖設備一般采用“二乘二取二安全計算機平臺

2.區域控制器

區域控制器（Zone Controller，簡稱ZC）是CBTC系統ATP子系統核心控制設備，是車地信息處理的樞紐，與聯鎖一樣，作為SIL4級安全產品，區域控制器采用“二乘二取二”冗余結構的安全計算機平臺。區域控制器的主要工作職責是根據CBTC列車所匯報的位置信息以及聯鎖所排列的進路和軌道占用/空閑信息，為其控制范圍內的CBTC列車計算生成移動授權（MA），確保在其控制區域內CBTC列車的安全運行。

區域控制器設備主要由主機處理單元、通信控制器、容錯安全管理單元（Fault Tolerant and Safety Management，簡稱FTSM）、維護機等部分組成，如圖2-5所示。

區域控制器同樣采用了二乘二取二安全計算機平臺。

3.數據存儲單元

數據存儲單元（Data Storage Unit，簡稱DSU）子系統是CBTC系統中重要的地面控制設備，主要負責全線臨時限速存儲和下載功能，以及數據存儲和數據庫版本管理等功能。

在CBTC控制級別下，ATP子系統需要對數據庫版本進行管理，通過策略保證車載設備與地面設備、地面設備與地面設備之間使用的數據庫是一致的，以保證系統運行的安全。

ZC需與DSU進行數據庫版本號比較，比較確認數據庫版本號一致后，才允許對其管轄范圍內的列車進行控制，并將數據庫版本號作為與列車的交互信息發送，用于保證車地使用相同的數據庫等功能。

同樣，車載ATP子系統需確認其數據庫版本與其控制設備是一致的，才允許列車運行在ATP模式下。

數據存儲單元與區域控制器、計算機聯鎖一樣，采用了“二乘二取二”安全計算機平臺，下面對此平臺進行介紹。

車站設備中，聯鎖子系統設備、區域控制器設備及數據存儲單元設備均采用“二乘二取二”安全計算機平臺。此安全計算機平臺采用安全冗余設計，帶獨立“故障—安全”檢驗的安全冗余系統，其硬件平臺從硬件設計上采用“二乘二取二”結構、雙系并行工作的“二乘二取二”安全計算機系統，內部通信和外部通信都采用冗余通道設計。雙系之間采用隔離技術，對其中一系進行維修與替換不會對另外一系以及其他子系統正常工作有任何影響，任何一個計算機或網絡設備不能正常工作，整個系統仍可繼續正常運行，不會導致其他子系統的無故切換?！岸硕《卑踩嬎銠C平臺的結構如圖2-6所示。

二取二通道的兩臺計算機通過同時工作的雙冗余100Mbit/s內部和外部以太網進行數據通信，單路通信應能夠保證通信安全，同時工作的雙冗余方式保證數據通信的可用性。出于冗余設計的考慮，設置了2個相互獨立而功能相同的通信控制器。通信控制器分別向2系轉發CBTC系統中的其他設備發送給地面ATP子系統的信息，從而完成外網和內網信息的相互傳遞。這樣通信控制器的存在，使地面ATP子系統對于CBTC系統中的其他設備而言，表現為單一的IP地址，同時通信控制器起到安全計算機平臺內部網絡與外部網絡隔離的作用。

“二乘二取二”安全計算機平臺包括2個FTSM單元，每個FTSM單元負責控制一系內雙機的運行和與另一個FTSM單元共同控制2個通信控制器。2個FTSM單元相互作用來維持整個“二乘二取二”結構的正常運行。2個FTSM單元之間的互鎖/自鎖邏輯完成“主”“備”轉換，所以只要有1個二取二通道處于“正?！蹦Ｊ?，2個FTSM單元之間的互鎖/自鎖邏輯就可以“判決”出“主”通道。2個FTSM單元之間的互鎖/自鎖邏輯原理框圖如圖2-7所示。

上述各部分協同工作，構成了完整的“二乘二取二”安全計算機平臺，為計算機聯鎖、區域控制器、數據存儲單元的安全性、可靠性和可用性提供保障。

4.ATS車站分機設備

ATS車站分機是設備集中車站ATS的核心處理設備。它負責處理本集中站所轄線路范圍內的現場信號設備狀態數據和列車狀態數據，接收現地控制工作站的控制指令，進行相應處理，保證內部邏輯控制對象屬性與實際現場一致。它主要實現對本集中站范圍內列車的追蹤、進路自動辦理、車次號的自動分配功能。

ATS車站分機由ATS車站分機應用軟件和雙機熱備平臺組成。應用軟件運行在雙機熱備平臺上。

車站設備向控制中心設備發送了線路相關信息，而這些信息的基礎采集來自于軌旁的基礎設備，下面對軌旁設備進行介紹。

四、軌旁設備

軌旁設備主要包括計軸系統和應答器系統，主要功能為區段占用/空閑狀態監測、列車定位及向列車發送后備模式下的移動授權信息等。

1.計軸系統

計軸系統由室內設備和室外設備組成，具備外接復零條件以及與聯鎖和計算機監測等設備的接口，其組成框圖如圖2-8所示。

計軸系統室外電子設備為：車輪傳感器。室內設備主要包括：放大板、計軸板、輸出板、復零板和電源板等單元。其中車輪傳感器與放大板組成車軸檢測單元，計軸板與輸出板等組成計軸運算單元。其功能框圖如圖2-9所示。

車輪傳感器是計軸系統用于監測軌道占用/空閑情況的室外設備，安裝在鋼軌上，根據使用條件的不同，可采用打孔式安裝方式或夾具式安裝方式，如圖2-10、圖2-11所示。

計軸系統設備的室內部分為計軸機柜，內含下列主要板卡：

（1）電源板輸入50Hz交流220V電源，輸出直流12V和24V電源，為其他板件提供工作電源。

（2）車輪駛過傳感器作用區域時，車輪傳感器產生輪軸信號，并將該信號輸出至放大板。

放大板接收到車軸傳感器的輪軸信號，經放大和整形，形成輪軸脈沖，為計軸板和輸出板提供工作條件。

（3）計軸板有2套獨立的計軸運算單元，分別根據放大板傳送的車輪傳感器信息，判斷列車行進方向，并完成經過的列車軸數計入和計出統計，當兩套計軸運算單元計算結果完全相同時，才輸出空閑信息給輸出板。

（4）輸出板由12個繼電器組成，完成車輪傳感器的狀態輸出和區間空閑或占用的條件輸出。

（5）復零板執行所屬區段計軸電路的復零。

典型的計軸系統設備機柜結構如圖2-12所示。

2.應答器系統

應答器系統是為點式級別列車提供移動授權（MA）信息，并為CBTC級別列車和點式級別列車提供位置信息的重要軌旁設備。

應答器系統主要由應答器、軌旁電子單元（Lineside Electronic Unit，簡稱LEU）組成。應答器可以分為有源應答器、無源應答器、環線應答器三類，符合歐標應答器各項標準、要求。通過應答器對在線運營列車進行安全可靠的定位檢測，定位精度可滿足列車控制和追蹤間隔要求。

（1）有源應答器

有源應答器用于發送移動授權和復示信號機的信號顯示。

有源應答器布置在進路始端信號機前，向經過的點式列車發送點式MA信息。

有源應答器用以復示前方信號機的狀態信息時，根據牽引計算的結果進行設置，用以提高線路的通過能力。

有源應答器如圖2-13所示。

（2）無源應答器

無源應答器中存儲的信息包含應答器標識信息，該標識對于整個線路上的每個應答器是唯一的。應答器標識同樣包含在儲存于車載ATP里的靜態線路描述中，當列車經過應答器時，車載ATP通過查詢獲得應答器的信息，可實現列車的位置校正。

無源應答器如圖2-14所示。

無源應答器和有源應答器的外形完全一致，不同之處在于有源應答器需要外部供電帶有雙絞線接入用以改變存儲信息，而無源應答器不需要外部雙絞線接入。

（3）環線應答器

環線應答器可以看作是一種特殊的有源應答器，其作用也是為點式級別列車提供移動授權（MA）信息，并為CBTC級別列車和點式級別列車提供位置信息。環線應答器比一般的應答器要長，其長度可達4m，確保列車在對位停車時，能夠持續接收到環線應答器發送的點式移動授權信息，從而保證列車不會在前方發車進路沒有開放時誤出發。

環線應答器如圖2-15所示。

（4）軌旁電子單元

軌旁電子單元（LEU）是與有源應答器直接連接的設備，是在CBTC降級備用ITC（Intermittent Train Control，點式列車控制）模式下使用的ATP地面設備。LEU向有源應答器和環線應答器傳輸點式級別下的移動授權信息，滿足應答器上行鏈路數據傳輸的需要。LEU設備如圖2-16所示。

在點式級別下，LEU接收聯鎖發送的控制命令，選擇相應的點式移動授權信息，并將該點式移動授權信息發送到可變應答器和環線應答器，車載ATP接收到移動授權信息后，對列車進行ITC模式下的安全控制。

控制中心設備、車站設備和軌旁設備都是為車載設備服務的，所有的控制信息和指令最終均由車載設備進行執行，下面將對車載設備進行介紹。

五、車載設備

CBTC系統的車載設備一般稱為VOBC（Vehicleon-boardController，車載控制器）或CC（Carbone Controller，車載控制器），車頭、車尾各一套，頭尾兩端通過通信線纜相連，用以實現頭尾兩端設備之間的通信以及車地無線通信的雙路冗余。車載ATP子系統為SIL4級系統設備，采用單端“三取二”的安全冗余技術或雙端各一套“二取二”，雙端共同構成“二乘二取二”的安全冗余技術，確保車載設備的安全性、可靠性及可用性。車載設備的典型配置如圖2-17所示。

車載設備的組成主要包括：

（1）ATP安全冗余單元：車頭、車尾各安裝一套ATP車載設備，采用冗余安全計算機結構，設備轉換時間不影響列車正常運行或司機正常駕駛，且不會導致車輛控制端的改變。

（2）雷達傳感器：車頭、車尾分別安裝一個雷達傳感器，與速度傳感器完成冗余的列車速度和走行距離測算與驗證。

（3）速度傳感器：車頭、車尾在不同車軸安裝獨立的速度傳感器，與雷達傳感器完成冗余的列車速度和走行距離測算與驗證。

（4）BTM應答器主機單元：車頭、車尾各設置一個，與應答器接收天線一起，實現對應答器報文解析和列車位置矯正等。

（5）應答器接收天線：車頭、車尾各設置一個，接收地面應答器發送的報文。

（6）車載無線單元：車頭、車尾各安裝一套車載無線單元，雙端互為冗余。

（7）車載無線天線：車頭、車尾各設置一套車載無線天線，接收/發送來自沿線無線信號。

（8）MMI單元：車頭、車尾各配備一套MMI單元設備，向司機提供駕駛信息的顯示與操作控制。

（9）兩端車載設備貫通線：車頭、車尾設置貫通線，用于兩端車載設備信息的交互。

車載設備的三個主要組成部分為列車自動防護（ATP）、列車自動駕駛（ATO）及人機界面（MMI）。

1.列車自動防護（ATP）設備

ATP設備是車載設備中負責列車運行安全的重要設備，根據從車站設備獲取的移動授權信息及線路上的障礙物信息，結合與車站設備進行了版本校驗的電子地圖，列車自動防護設備將對列車的運行行為進行全面監控，一旦出現威脅列車運行安全的情況，列車自動防護設備將立刻采取措施，保證列車運行安全。

列車自動防護設備的組成如圖2-18所示。

如前所述，列車自動防護設備采用“二乘二取二”或“三取二”安全計算機平臺，“二乘二取二”平臺已在本節車站設備中有所介紹，下面對“三取二”平臺進行介紹。

工業控制計算機系統中，由于通用電子元器件本身不具備故障狀態的不對稱性，造成基于計算機的系統不具有故障狀態的不對稱性。為了提高計算機系統的可靠性，普遍采用冗余技術，例如三取二冗余方案。

在計算中，三模冗余（Triple Modular Redundancy，簡稱TMR）是一個容錯形式的N-模冗余，其中三系統執行一個過程，結果由表決系統進行處理以產生一個單一的輸出。如果表決失敗，則整個系統就會失敗。一個良好的三模冗余系統的表決系統比其他組成部分可靠。

三取二系統結構如圖2-19所示。

三取二冗余系統采用3路獨立電源為主機A、B、C獨立供電，3個主機獨立運行，對輸入進行處理，輸出信息通過三取二表決器表決后輸出。三取二系統采用故障屏蔽技術來保證系統的安全，提高系統的可靠性，即3套同時獨立運行的CPU控制單元兩兩進行比較，有任何2個或2個以上的CPU控制單元工作正常且輸出一致則認為系統工作正常。

2.列車自動駕駛（ATO）設備

ATO設備是車載設備中負責對列車進行自動駕駛的設備，在列車自動防護設備的安全防護下，列車自動駕駛設備通過與車輛系統的接口，發出牽引、制動指令，控制列車進行站間運行及停站、啟動作業，并能夠根據控制中心設備所發出的控制、調整指令，實現站間運行調整的功能。

列車自動駕駛設備組成如圖2-20所示。

由于列車自動駕駛并非SIL4級安全設備，因此一般采用單機結構或采用雙機熱備的方式提高設備的可用性和可靠性。

3.人機界面（MMI）設備

MMI設備用于輔助司機進行列車的安全駕駛，通過顯示屏向司機提供清晰、直觀的駕駛信息，通過觸摸屏操作輔助司機完成一系列信息錄入和設備日檢功能。

人機界面提供豐富的設備運行狀態、級別，列車運行速度、目標距離、牽引制動狀態，當前控制級別及駕駛模式，控制信息等顯示，司機可通過人機界面對系統的運行狀態進行觀察或進行調整。

典型的人機界面如圖2-21所示。

六、網絡通信設備

作為一個分布式控制系統，CBTC系統的各個設備間需要通過可靠的骨干通信網絡進行相互通信，車載設備與地面設備間也需要通過車地無線通信網絡實現雙向大容量無線通信。

網絡通信系統在結構設計上具備完全冗余的特性。冗余概念應用在DCS子系統設計的所有層次上，包括交換機、光纖鏈路和空中的無線鏈路。整個網絡通信系統的典型結構如圖2-22所示。

1.地面骨干網絡

網絡通信系統中的有線網絡一般由商業級骨干網絡（SDH、RPR等）或工業以太網交換機組成，采用環形網絡結構。地面骨干網絡為信號系統提供專用有線信息傳輸，為控制中心設備、車站設備及軌旁設備間提供信息的透明傳輸通道。以SDH網絡和工業以太交換機網絡為例進行介紹。

（1）SDH網絡

同步數字體制（Synchronous Digital Hierarchy，簡稱SDH），是不同速度的數字信號傳輸提供相應等級的信息結構，包括復用方法和映射方法，以及相關的同步方法組成一個技術體制，是一種成熟的商業級骨干網絡解決方案。

SDH網絡系統的各個部分通過冗余的光纖骨干網互相連接起來。骨干節點和骨干網接入交換機構成了軌旁網絡的一部分，該軌旁網絡通過光纖沿線路延伸，構成整個信號系統的有線網絡系統。

骨干網由多個節點組成，分布到線路的典型站內。骨干網結構示意如圖2-23所示。

骨干網設計提供了完善有效的SDH網絡自愈保護方案，從而根據不同的網絡拓撲實現靈活可靠的自愈保護倒換。

車站有線網絡采用成熟的基于IP的以太網技術接入到骨干網；接入網的設備為以太網交換機，接入交換機通過RJ45以太網接口與骨干網節點設備相連。

與有線網絡連接的應用系統主要包括：ATP/ATO子系統、ATS系統、聯鎖系統、MSS系統及電源監測系統。邏輯上，根據應用數據的安全性和可靠性，劃分有線網絡為5個獨立網絡：2個冗余的ATC網、2個冗余的ATS網和1個維護網（含電源監測）。

（2）工業以太交換機網絡

工業以太網交換機，即應用于工業控制領域的以太網交換機設備。由于采用的網絡標準其開放性好、應用廣泛；能適應低溫高溫，抗電磁干擾強，防鹽霧，抗震性強，使用的是透明而統一的TCP/IP協議，因此以太網已經成為工業控制領域的主要通信標準。

工業以太網交換機網絡系統設備的各個部分通過冗余的光纖骨干網互相連接起來。一段骨干網絡以及相應的節點和以太網交換機構成了軌旁網絡的一部分，該軌旁網絡沿線路延伸，構成整個信號系統的有線網絡系統。

工業以太網交換機網絡全部采用工業級以太網交換機。骨干網由5個獨立的網絡組成，其中ATC網絡為2個冗余備份的環網，ATS網絡為2個冗余備份的環網，維護網為1個環網。網絡結構如圖2-24所示。

工業以太交換機網絡可采用的交換機品牌很多。分別支持不同的私有網絡協議技術，在網絡上擁有大量交換機組成環網的情況下，保證快速完全恢復所有業務通信。

與有線網絡連接的應用系統主要包括：ATP/ATO子系統、ATS系統、聯鎖系統、MSS系統及電源監測系統。邏輯上，根據應用數據的安全性和可靠性，劃分有線網絡為5個獨立網絡：2個冗余的ATC網、2個冗余的ATS網和1個維護網（含電源監測）。

2.車地通信網絡

地面骨干網絡實現了地面設備間的相互通信，而車載設備與地面設備間的雙向大容量無線通信則是通過車地通信網絡實現的。車地通信網絡由冗余的紅、藍雙網共同構成，技術方案主要有WLAN方案及LTE方案兩種。

（1）WLAN方案

采用WLAN方案的車地通信網絡采用類似IEEE 802.11g的專用通信協議，無線網絡工作在2.4GHz（2.4～2.4835GHz）開放頻段；采用冗余雙網設計，雙網分別對應有線網絡的冗余ATC網，軌旁無線單元與車載無線單元都是冗余配置。

WLAN方案的車地通信網絡可采用多種傳輸方式或傳輸方式的組合，如無線自由波方式、波導管方式及漏纜方式等，適應隧道、地面、高架等各種城市軌道交通的工程條件。

車地無線網絡在軌旁配置軌旁無線接入點（AP）和軌旁定向天線。一個AP箱內一般配置2個AP模塊，分別為2個不同的ATC網AP模塊，軌旁天線在一個點配置兩組連接不同ATC網的定向天線。

在站臺區域實現站臺門聯動控制時，車地無線網絡在車站內為站臺與站臺門的聯動提供地—車無線通道，實現站臺門與列車車門的聯動打開和關閉。

車地無線網絡在列車上配置信號系統車載無線單元（Client）、車載天線。在車頭、車尾分別安裝一套信號車載無線單元及車載天線，通過安裝在車體上的無線天線發送/接收無線自由波信號，車頭與車尾的無線單元分別與兩個ATC骨干網上的AP相關聯，同時利用兩個ATC骨干網發送/接收數據。

車地無線網絡結構如圖2-25所示。

為了減少干擾，車地無線網絡可以采用5MHz窄帶通信技術，另外還采取多種抗干擾措施，如定向天線、雙頻冗余覆蓋、電磁兼容設計等。

車地無線網絡設備包括軌旁接入點、定向天線、車載無線單元、車載天線以及各種射頻電纜，所有無線設備均使用工業化、模塊化的COTS產品，可以方便地升級、維護和擴展。

（2）LTE方案

除WLAN方案外，隨著無線通信技術的不斷演進，最新的TD-LTE技術也開始逐漸應用到CBTC信號系統的車地無線網絡中。LTE技術是基于3GPP相關規范開發的，與現有3GPP系列無線接入技術（GSM、WCDMA、HSPA等）具有良好的兼容性。最重要的是，LTE具有極高的頻譜利用率和靈活性，從1.4MHz到20MHz，從連續的頻譜資源到非連續的頻譜資源，從TDD的頻譜資源到FDD的頻譜資源，LTE可以在靈活使用頻譜資源的基礎上獲得最高的頻譜利用率。LTE是未來移動數字生態網絡的重要組成部分。

LTE系統同時定義了頻分雙工（Frequency Division Duplexing，簡稱FDD）和時分雙工（Time Division Duplexing，簡稱TDD）兩種方式。信號系統多采用TDD-LTE制式，TDD-LTE具備頻譜申請靈活、上下行資源可調配的特點。

LTE技術采用了正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，簡稱OFDM），多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output，簡稱MIMO），自適應調制編碼（Auto Modulation and Coding，簡稱AMC）及混合自動重傳（Hybrid Automatic Repeat Request，簡稱HARQ）等技術，在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行150Mbit/s與上行75Mbit/s的峰值速率，同時在改善小區邊緣用戶的性能、提高小區容量和降低系統延遲等方面都有顯著提升。

車地無線網絡采用LTE技術進行信號系統車地無線傳輸時，從邏輯上可以分為3個部分：核心層、接入層、終端層?；贚TE的DCS系統車地無線網絡系統結構示意圖如圖2-26所示。

核心層是整個無線網絡的關鍵部分，完成無線傳輸數據的匯聚與分發，與其他業務子系統互聯，提供可靠的雙向數據通信服務。所有的無線接入數據都需要通過核心層與外部系統通信。同時核心層負責整個網絡的管理與維護。

接入層提供沿線無線接入服務，同時上行接入地面有線網絡，與中心子系統對接，完成對各類業務的數據傳輸。

終端層由車載無線終端組成，用于連接軌旁無線網絡。