引言
无线通信系统本身就是一个复杂的系统,并且本身存在着潜在的威胁,一旦出现故障,如果没有完整合理的系统风险分析和管理的制度,势必会给人们的生命财产安全造成影响,就很有可能会酿成非常严重的交通事故。例如:2003年在英国伦敦,约25万人因地铁停电被困;2004年在香港,因设备故障,造成1人受伤;2005年日本地铁列车脱轨,造成91死亡,456人受伤;2007年在南京,发生断电事故,触电网故障造成运营中断两个小时;2009年美国华盛顿哥伦比亚一列地铁列车在出站后脱轨撞上另一列等待静止的列车,造成9人死亡;2011年上海,信号设备故障,列车追尾造成271人受伤。因此,对其进行故障因素的分析,十分必要。
1城市轨道交通无线通信系统常见的故障类型
1.1综合电源故障
表现情况为综合电源主机故障造成了其他系统电源的故障。例如:成都地铁一号线锦城广场站,根据综合监控显示的结果我们可以看出当时通信系统被中断了,后期经过检查发现是因为综合电源掉电,导致了通信和综合监控设备掉电,所以才导致故障的发生。
1.2车地通信故障
车地通信故障是车载DCS设备与轨旁DCS设备连接中断,从而导致车载子系统部分功能失效,造成列车无法正常运行。
1.3无线网络干扰
目前对车地无线通信系统造成干扰的来源有三方面:
(1)乘客信息系统
乘客信息系统因为和信号系统所使用的无线局域网采用了相同的频率(IEEE802.11a/g/n)进行传输,因此造成了同频干扰。
(2)商用无线网络
商用无线网络,如果其他网络与无线局域网同时处于一个信道中,这样就会给城市轨道交通专用的无线局域网造成影响,即就会对无线局域网造成一定程度上的干扰。
(3)多径效应
信号不断反射和衍射后,在经由不同的传播路径到达接收端,因传播途径不同,所以到达接收端的时间点就不同,因此就形成了多径效应。因为有多径效应的存在,使信号变得不稳定,进而造成数据产生错误,而一旦数据出错,就会对车地通信的安全造成不同程度上的影响。
1.4无线网络攻击
无线网络攻击可以分为以下几类:
(1)扫描攻击
因为无线局域网通常使用的是2.4GHz的频率,使得任何一台设备都可以通过扫描进行连接,这样就会使得非法分子有机可乘。
(2)中间人攻击。
因为双方利用无线网络对话采用的是单向的认证,这样就给攻击者间接的提供了攻击条件,如果所发送的信息没有加密,所发送的内容就很容易会被篡改,然后攻击者就会把篡改后错误的信息发给对方。
(3)DOS攻击
攻击者利用同频干扰使得使用无线局域网的用户得不到相应的服务。
(4)非法AP攻击
攻击者开通一个比无线局域网信号强的网络,使得当非法网络和我们的无线网络同时出现时,用户会连接上信号强度大的网络,即非法网络,在用户连接上他们的网络时,他们就会采取他们特定的手段去获取用户的私密信息,如:身份证号、手机号和银行卡号等。
2 城市轨道交通无线通信系统故障的影响因素
2.1 影响通信系统的主要因素
有环境因素、电磁干扰、接触不良等,都会引起设备的异常;设备老化、使用性能不稳定等因素也会引起设备的故障,严重的话还可能引发火灾。车载天线超过车辆限界引发的影响,电源设备掉电引起的故障。系统因病毒入侵造成设备故障亦或瘫痪无法正常使用。操作失误或者所采用的的系统未经过检测使用造成的影响。上述的因素均可能造成通信瘫痪或者车辆晚点、设备损坏或者人员的伤亡。
2.2 轨行区通信设备越界
轨行区是列车行车的关键区域,在任何情况下都要保证它不被入侵,否则便会影响行车安全。但是因为环境恶劣,比如风压大,震动大等因素,引起设备的故障或者轨道有异物等,因观察困难,无法做到随时检修。
2.3 外系统接口对通信系统的危害
通信系统为各系统提供了一个连接的纽带,不断的进行传输数据、语言、图像文字等,各系统间的联系都依靠着它,但是通信系统的安全运行又依赖于外系统接口,外系统有很多的接口,为其提供数据控制、报文、接地以及供电等,数据流向很是复杂,要理清各个接口的位置以及如何连接等问题,要严格遵循工作规范,接口设备要按时检修和维护,以及状态查询等。这样才可以防止系统故障造成通信紊乱或者中断。
2.4 环境和温度给通信系统造成的影响
弱电设备是通信系统的重要核心设备之一,设备的使用寿命和运行的质量,乃至故障率与设备所处于的环境息息相关。弱电设备对温度有着很高的要求,通信设备最适应的温度在18-28摄氏度之间,如若温度较高,会使晶体管的参数发生变化,进而导致散热不足,这样就很有可能造成电路问题,引发元器件被损坏。
2.5 灰尘对通信系统的影响
日积月累设备上就会形成很多的灰尘,如此一来,灰尘的存在就会影响设备的散热,如果器件的温度过高,做不到散热就可能使设备不断重启或者被烧坏。如果金属的器件上有灰尘覆盖就会使元器件的绝缘性能降低,或者造成接触不良等,再严重可能会在造成电路短路。除此之外,从另一个角度分析,灰尘的成分极其复杂,并且很爱吸水,这样的话就可能把PCB板和组件腐蚀。因此要严格的按照工程规范去实行,避免危害发生,防尘网3个月就要清洗一回,进风口和出风口也要清洗到位;单板的话要做到3个月一除尘,1年一清洗。
2.6 恶劣天气对通信系统的影响
雷电,暴雨、大风和冰雹等恶劣天气对通信系统的影响,比如近年来,南京和上海等地因为雷电使接触网故障造成列车停运的事故。对防雷这一方面就要重点检查防雷设备的工作使用情况,及时检查状态。
结束语
无线通信系统作为轨道交通体系的重要系统之一,其可靠性直接影响到列车的行驶和运输效率。因此,为了使可靠性水平在列车安全运行过程中能够保持工作稳定性,需要对轨道交通的无线通信系统进行安全风险分析研究,本文通过构建一种预警体系,能够提前发现系统存在的潜在危险因素,及时给出故障预警,同时维修人员制定解决方案,避免安全事故的发生,提高轨道交通的运输效率。
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