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WiFi逼停地鐵

http://magazine.caixin.com/2012-12-14/100472602.html

  11月1日、5日、7日,短短一個星期內,深圳地鐵2號線、5號線多趟列車多次發生故障,緊急停運。對地鐵安全的質疑,迅速在輿論中發酵。

  陷入漩渦的深圳地鐵集團組織了專門的調查小組,尋找確切的故障原因。12月11日,深圳市軌道辦處長陳強接受財新記者採訪時表示,「經多次檢測分析,目前已基本確定地鐵信號故障是因便攜式3G無線路由器發射信號干擾所致。深圳地鐵集團仍在研究解決方案,正式結論將在12月底公佈。」

  深圳地鐵2號線、5號線均採用新一代基於無線通信的移動閉塞系統(Communication-Based Train Control System,CBTC),即利用無線通信實時傳遞列車的位置信息,使列車能夠保持最小動態間距、高效率運行的信號系統。此系統由卡斯柯公司提供,採用 2.4GHz公共免費頻段。

  問題就出在這裡——2.4GHz是公共免費的頻譜資源,原則是「誰強誰用、先建先用」。在頻譜管理部門工信部無線電管理局看來,但凡符合技術要求的各類無線電通信設備,以及「無線電定位業務及工業、科學和醫療等非無線通信設備」均可使用2.4GHz頻段。經過多年累積,在該頻段上使用的無線通信設備不計其數,頻譜應用環境十分複雜。

  據中國無線電協會理事希玉久回憶,地鐵部門早年曾組織中外專家進行干擾測試實驗,發現即使地鐵附近醫院的「2.4G微波治療儀」開機工作也會干擾到地鐵信號系統。但遍佈中國各地的地鐵公司們,仍進入這一頻段。因為國際普遍使用基於2.4GHz頻段的通訊信號技術,地鐵公司可便捷地從國外成熟廠商手中進口相關設備或引進技術;再加上中國地鐵行業發展急迫,也等不及自我研發新的頻段設備,而從無線電管理局手中申請新頻段,既需要大筆費用,也需要更多的時間。

  財新記者瞭解到,中國2010年後開通的地鐵,除長沙地鐵1號線,幾乎全採用基於2.4GHz頻段的CBTC信號系統。類似深圳地鐵被WiFi(Wireless Fidelity,一種無線聯網技術)逼停事件之前各地多有發生,只不過未引起公眾警覺。現在這個行業性的安全問題已摀不住了。

  「這是通信、地鐵兩個行業在高速發展過程中遇到的新問題,是地鐵全行業需要共同解決的問題,而不僅侷限於深圳地鐵。」發改委一位相關部門負責人士對財新記者說。

全行業挑戰

  11月1日8時15分,深圳地鐵2號線新秀開往赤灣方向,一列列車突然在崗廈北站緊急停運,乘客只得全部下到站台等待新一趟列車。約10分鐘之後,駛來的新列車亦在崗廈北站停運。四天後,2號線再現類似緊急停運事故;六天後,深圳地鐵5號線也出現類似狀況。

  深圳地鐵集團資源開發分公司通信工程部高級工程師周杭對財新記者稱,以前也發生過類似事件,只是11月故障過於頻繁,才引起了人們極大關注。

  深圳地鐵集團立即組織調查小組、專家組及檢測工作小組尋找事故原因。在11月9日公佈的通告中,深圳地鐵集團稱,已經排除由信號系統自身原因造成故障的可能性,在持續、多點檢測的同時,深圳地鐵對故障現象進行了模擬和復現,結果表明,當列車上便攜式3G無線路由器使用達到一定數量時,就會對地鐵信號系統造成干擾。

  基於上述初步判斷,在深圳市軌道辦協調下,11月16日,深圳移動、深圳電信、深圳聯通臨時關閉了地鐵3G數據業務信號,以配合深圳地鐵開展WiFi信號干擾試驗。「經過近一個月研究,我們已完全證實了初步判斷的正確性,問題的根子還是WiFi信號干擾。」陳強說。

  深圳地鐵集團新聞發言人汪玉竹向財新記者打比方說,CBTC與WiFi使用的均是2.4GHz公共免費頻段,這好比三車道的高速公路,允許自由搶跑,車跑多了自然容易相互干擾。

  中山大學信息科學與技術學院副教授張旗告訴財新記者,CBTC採用基於2.4GHz頻段的無線通信模式,抗干擾能力一般,因信號干擾導致地鐵停駛的例子很多。另據南京地鐵運營分公司助理工程師馮麗娟統計,採用西門子CBTC系統的南京地鐵2號線,自2010年5月28日開通運營到2010年12月31日,短短七個月內共發生無線丟失127次,造成晚點23次。無線信號丟失可能是硬件故障,但多數因為信號干擾。

  成都地鐵有限責任公司員工彭晉明早在2009年的論文中即提及CBTC系統信號傳輸不穩情況,稱截至2009年3月,廣州地鐵4號線因信號干擾,信號系統仍未調試成功。此外,廣州地鐵3號線採用的阿爾斯通CBTC信號系統,也常會發生一些不明原因的緊急停車。

  在深圳地鐵遭WiFi逼停之後,上海地鐵、廣州地鐵等其他地鐵公司紛紛表示其運營地鐵採用的信號系統與深圳地鐵製式不同,信號系統的標準也高於民用系統。但張旗認為,只要是基於2.4GHz頻段的CBTC系統,都迴避不了信號干擾問題,「比如遭遇爆發的WiFi,或者其他新型的設備」。

  中國智能交通技術應用委員會副主任兼秘書長高乃明告訴財新記者,CBTC系統實際是國內一些地鐵公司力主引進的國外應用不久的技術。現在各大廠商的技術標準可能有所不同,但基本原理都一樣,一旦無線信號受到干擾,就會導致數據傳輸延時或堵塞,造成地鐵晚點或緊急制動。

  一位卡斯柯資深工程師則稱,2010年後新開通地鐵都採用CBTC系統,現在新建地鐵招標也都要求CBTC系統。目前全國有40多個地鐵項目都在採用這一系統,各公司產品同質化嚴重,大多是基於無線電台的通信方式,即類似深圳地鐵2號線、5號線的信號系統模式。

各方推諉

  工信部無線電管理局對2.4GHz頻段早有規劃。2002年8月,其發佈《關於調整2.4GHz頻段發射功率限值及有關問題的通知》,將2.4GHz頻段劃歸「無線局域網、無線接入系統、藍牙技術設備、點對點或點對多點擴頻通信系統等各類無線電台站」的共用頻段。中國無線電協會理事希玉久質疑稱,明明2.4GHz頻段受信號干擾的可能性非常大,為何地鐵公司們還不約而同選擇了2.4GHz頻段?

  「深圳地鐵不是主動選擇,而是被動接受。」深圳地鐵新聞發言人汪玉竹解釋稱,「因為2.4GHz頻段是全球普遍通用的標準」。

  周杭亦稱,當時像西門子、阿爾卡特等國外廠商向中國的地鐵公司推薦的也都是2.4GHz頻段的設備。

  上述卡斯柯資深工程師則稱,地鐵信號系統提供商才是被動的,一切都按業主的招標文件來,招標書上指明要哪種系統就提供哪種,「而那個時候,2.4GHz的CBTC系統代表著最牛的技術,(地鐵公司)自然都想用」。

  事實上,2.4GHz頻段的安全問題不新鮮。據周杭介紹,2008年前後,深圳地鐵集團內部的技術委員會就此進行過討論並提出反對意見,一是基於地鐵信號系統的重要性不適合選擇公共頻段,二是考慮到可能對地鐵內部車載電視系統造成干擾。「但當時地鐵信號系統廠商都一再表態,可以解決2.4GHz頻段的信號干擾問題。我們也做了嚴格的安全測試,在當時的電磁環境下通過了驗收。」

  一位地鐵行業資深人士稱,2000年左右CBTC概念剛剛興起時,中國鐵路通信信號集團公司曾明確反對將2.4GHz頻段用作CBTC無線通信,提出了將5.8GHz作為設備生產的行業標準,但未能成功。

  無線電管理局副局長闞潤田則對財新記者表示,「我們至今沒有接到任何有關地鐵信號系統使用頻率需求規劃的申請。至於2.4GHz頻段的使用,只需對相關設備進行認證,無需申請,當然也不受保護。」

  希玉久告訴財新記者,所謂設備認證,只是從設備生產這一關保證2.4GHz頻段設備不去幹擾受保護的其他專用頻段,而並不是對這類設備頒發電台執照,這些設備實際可以免費使用,估計僅北京該類設備就有幾百萬個以上。他認為,使用無線電台應直接到無線電管理機構諮詢和申請,不能輕信設備銷售商的宣傳,否則最後遭受損失的是用戶自己。

亡羊補牢

  在明知可能存在信號干擾的情況下,2.4GHz頻段的CBTC系統仍雨後春筍般地在中國各地的地鐵項目中應用開來。

  張旗分析稱,這一方面是由於地鐵公司相信可以通過技術手段提高該系統的抗干擾能力,另一方面則可能是為了趕工期,畢竟當時的地鐵信號系統設備大多從國外直接搬過來,而要研發新頻段設備則需要上千萬元的成本,且從申請頻段、研發、調試到商用至少得花兩三年時間,「地鐵公司等不及」。

  自2008年下半年國務院公佈「4萬億」積極財政政策之後,各地政府積極上馬地鐵項目。日信證券研報顯示,根據36個計劃建設城軌交通項目城市規劃,2009年-2020年,城軌交通新增營業里程將達到6560公里,以每公里5億元造價計,共將投入3.3萬億元,年均2700億元,而每年地鐵信號系統約投入100億元。在這場地鐵建設「盛宴」中,並沒有人提交CBTC系統專用頻譜申請。

  如何解決WiFi逼停地鐵問題,國外亦找不到成熟的範本。上述卡斯柯資深工程師告訴財新記者,國外地鐵以原有老線路為主,很少新修地鐵,所以CBTC系統應用得很少,「一般每個國家也就兩三條」。高乃明則指出,中國獨特國情造成了技術應用的區別,相較於國外,中國的地鐵客流量大、列車間隔短、電磁環境更複雜。國外技術須結合實際應用國產化,才能滿足需要。

  「國內的CBTC技術在地鐵建設中不斷實踐,已是全世界最先進的技術。」上述卡斯柯資深工程師介紹,國外CBTC技術起初比中國早了3年-5年,但在2004年美國拉斯維加斯單軌開通世界第一條CBTC系統的同時,阿爾卡特也開通了中國第一條CBTC地鐵線——武漢輕軌,但武漢輕軌未能完全以CBTC模式運營,2008年開通的北京地鐵2號線才是第一條成功運營CBTC系統的地鐵線。隨後,CBTC系統在中國遍地開花。

  CBTC系統的安全問題只能靠中國自己摸索解決。12月5日,深圳市無線電管理局業務處副處長楊春接受財新記者採訪時稱, 深圳地鐵相關主管部門已召開兩次協調會議,深圳軌道辦、深圳無線電管理局、深圳通管局及三大運營商均參加。第一次協調會,與會各方達成共識,要「加快地鐵上網基礎設施建設」、「注意信號干擾問題」;第二次協調會由深圳市某位副市長主持,要求深圳地鐵拿出時間研究信號系統解決方案。

  汪玉竹告訴財新記者,自WiFi逼停深圳地鐵事件以來,全國已有十多家地鐵公司負責人親赴深圳或打來電話,密切關注深圳地鐵解決該問題的動態進展,「深圳地鐵的解決方案或將為業內提供一個參考範本」。

  據周杭透露,深圳地鐵目前的解決方案包括:一是在已投入運營的CBTC系統上增加一個冗餘信道,當原來兩個信道均受到干擾時,可自動轉至新增的第三個信道,繼續進行無線電波傳輸。該方案已在深圳地鐵2號、5號線上採用,目前運營穩定;二是研究新的頻段在深圳地鐵三期工程中使用的可能性。目前,深圳無線電管理部門正配合深圳地鐵試驗、檢測較好的適用於地鐵信號系統的頻段,將在合適時機申請專用頻段;三是深圳地鐵堅持自建WiFi系統供乘客使用,引導乘客減少3G無線便攜路由器的使用,主動控制頻點。

  高乃明也認為,解決信號干擾問題最根本的辦法還是申請專用頻段。但闞潤田稱,專用頻段都是整個行業統一申請。無線電管理局對深圳地鐵反映出來的問題非常重視,已派人赴深圳調研。

  中國交通運輸協會下屬城市軌道交通委員會稱,地鐵協會已開始從整個行業的角度討論這個問題,但目前沒有形成解決方案。據張旗估算,儘管每個基站的頻譜使用費僅為40元/M,但協調頻譜、申請、審批等所需的費用可能達到上億元。

  上述發改委官員明確表態,該問題屬於地鐵行業內部的經濟、技術問題,應由地鐵公司自行解決。地鐵公司可採取措施譬如加強現有2.4GHz信號系統發射功率,使地鐵內無法使用WiFi;也可申請專用頻段或採取其他技術手段改造CBTC系統等,「這要看地鐵公司在安全性和用戶體驗之間如何選擇了」。

  除卡斯柯外,最初一度風光無限的國外廠商現在大多市場份額並不多。目前卡斯柯、浙大網新、交大自控是CBTC系統的主導者,尤其卡斯柯佔據市場份額超過60%。為應對信號安全問題,卡斯柯正在研發推出基於3.5GHz頻段的新設備,目前尚未正式商用。同時,也有地鐵公司譬如重慶地鐵,已經開始試驗2.4-2.6 G頻段的地鐵信號系統。■

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