第二章 基于通信的列车运行控制（CBTC）系统综述
第一节 CBTC系统组成结构
基于通信的列车运行控制（Communication Based Train Control，简称CBTC）系统集先进的控制技术、计算机技术、网络技术和通信技术为一体，具有系统化、网络化、信息化、智能化的特点。随着系统功能的强大，结构组成越来越复杂，与线路、运输组织、车辆等专业的关系越来越密切。为了实现复杂的系统功能，需要对系统的组成结构进行合理划分，本章将对CBTC系统的组成结构进行详细介绍。
一、CBTC系统总体组成
CBTC系统是一个复杂的分布式控制系统，主要由控制中心设备、车站设备、轨旁设备、车载设备及网络通信设备五大部分组成，整个系统的组成结构示意如图2-1所示。
图2-1 CBTC系统组成结构示意
控制中心设备主要包括ATS子系统设备，负责列车整体运行控制及调整功能。
车站设备主要包括区域控制器设备、数据存储单元设备、计算机联锁设备及车站ATS设备，负责联锁逻辑处理、临时限速管理、移动授权计算、车站级运行控制等功能。
轨旁设备主要包括应答器设备、计轴设备等，负责列车位置校正、后备级别下的移动授权授予、区段占用/空闲状态监测等功能。
车载设备主要包括车载ATP设备、车载ATO设备、人机交互设备（MMI）等，负责列车运行中的安全防护、列车自动驾驶以及系统与司机间的人机交互等功能。
网络通信设备由有线网络设备与车地无线通信网络设备组成，负责CBTC系统各部分设备间的网络连接，其中控制中心设备、车站设备及轨旁设备通过有线骨干网进行连接，而上述三部分设备与车载设备间的通信通过沿线布置的车地无线通信网络设备实现。
通过这五大部分设备的协同工作，组成完整的CBTC信号系统。
二、控制中心设备
控制中心设备主要由CBTC系统中ATS子系统的设备构成。ATS子系统是CBTC系统的重要组成部分，主要负责站场信息、列车信息的监督和对列车运行的控制功能。为了实现上述功能，ATS系统在控制中心设置了应用服务器、数据库服务器、通信前置机、运行图/时刻表编辑工作站、调度员工作站、ATS维护工作站等一系列设备。控制中心的设备布置情况如图2-2所示。
各设备的功能及组成如下：
1.应用服务器
应用服务器是控制中心ATS的核心处理设备。它从其他系统获取现场信号设备状态数据和列车状态数据，从调度员工作站接收控制指令，并进行相应处理。应用服务器具有自动功能，包括：自动列车追踪、自动进路办理、自动运行调整、自动分配运营任务。
应用服务器由应用服务器应用软件和双机热备平台组成。应用服务器应用软件运行在双机热备平台上。
2.数据库服务器
数据库服务器是ATS子系统的中心数据库。它所存储的数据至少包括：线路数据、列车数据、运行图数据、ATS子系统设备数据、报警数据、日志数据、用户数据。数据库服务器能够保存180天的系统运行数据。
数据库服务器由数据库服务器应用软件、数据库软件和商用双机热备平台组成。数据库服务器应用软件和数据库软件都运行在商用双机热备平台上。
3.通信前置机
通信前置机是控制中心ATS与外部系统（如时钟系统、无线系统、乘客信息系统、广播系统、综合监控系统等）的接口设备。同时，通信前置机也是ATS子系统的时钟服务器，利用通信前置机，可以完成ATS子系统各个设备的校时。
通信前置机由通信前置机应用软件和双机热备平台组成。应用软件运行在双机热备平台上。
4.运行图/时刻表编辑工作站
运行图/时刻表编辑工作站是地铁运营计划的管理平台。它提供计划运行图/时刻表的编制、修改、删除、上传、下载、导入、导出、查询、浏览、打印等功能。该工作站提供人工和自动两种编图方式。所编制的计划运行图/时刻表在上传到数据库服务器之前，自动进行冲突检查、有效性检查，确保正确有效。利用计划工作站，可以方便查询数据库中的既有计划运行图/时刻表。
图2-2 控制中心设备布置示意
运行图/时刻表编辑工作站由运行图/时刻表编辑工作站应用软件和一台计算机组成。应用软件运行在计算机上。
5.调度员工作站
调度员工作站是中心调度人员和系统的人机接口设备。它向调度员显示站场状态、列车运行信息、当日计划运行图/时刻表和实际运行图/时刻表信息。调度人员可以在调度工作站上操作，控制现场信号设备和列车运行。调度工作站还具有控制区域管理、系统设备连接状态监视、历史数据备份与恢复、列车运行信息查询等功能。
调度工作站由调度工作站应用软件和一台计算机组成。调度工作站应用软件运行在计算机上。
6.ATS维护工作站
ATS维护工作站是ATS子系统的维护平台。在ATS维护工作站上，可以和调度工作站一样监视全线现场信号设备状态和列车运行情况，监视接口状态，监视设备状态，报警管理与查询等；可以对整个系统的参数进行配置；可以对ATS维护工作站所显示的站场状态、列车运行和操作日志等历史数据进行回放；可以对系统保存的历史数据进行查询和备份。
ATS维护工作站由ATS维护工作站应用软件和一台计算机组成。应用软件运行在计算机上。
控制中心是线路各处信息集中汇总处理的平台，而为了获取线路各处的信息，必须依靠分散于沿线各站的车站设备，下面将对车站设备进行介绍。
三、车站设备
CBTC系统的车站根据设备布置和功能需求的不同，分为设备集中站和非设备集中站两种类型，绝大多数的车站设备位于设备集中站里，因此以设备集中站（以下简称为集中站）为例，对车站设备进行介绍。
集中站设备涉及多个子系统设备，包括计算机联锁子系统设备、区域控制器子系统设备、数据存储单元子系统设备、车站分机设备等，典型集中站的设备布置如图2-3所示。
各设备的功能及组成如下
1.计算机联锁设备
设备集中站配置的计算机联锁（CI）设备包括联锁机、驱采机、现地控制工作站、维护工作站。
现地控制工作站是所辖区域的人机接口设备，采用显示器与鼠标相结合的操作方式。联锁机是进行联锁运算的计算机设备。现地控制工作站具有进路办理、重复开放信号、进路取消或者人工解锁、区段故障解锁、道岔监控、扣车等功能。
驱采机用于对所辖区域内车站的道岔、信号机、计轴设备、紧急停车按钮等信号设备进行状态采集和控制。
维护工作站实时监视车站联锁系统的运行情况，记录车站值班人员的操作情况、车站运行情况及故障记录。通过友好的操作界面，为故障分析、事故分析、信号维护人员维修计算机联锁系统提供帮助。
计算机联锁设备分层结构及连接关系如图2-4所示。
图2-3 典型集中站设备布置示意
图2-4 计算机联锁设备分层结构及连接关系
作为SIL4级要求的安全设备，计算机联锁必须采用安全计算机平台作为载体，目前联锁设备一般采用“二乘二取二安全计算机平台
2.区域控制器
区域控制器（Zone Controller，简称ZC）是CBTC系统ATP子系统核心控制设备，是车地信息处理的枢纽，与联锁一样，作为SIL4级安全产品，区域控制器采用“二乘二取二”冗余结构的安全计算机平台。区域控制器的主要工作职责是根据CBTC列车所汇报的位置信息以及联锁所排列的进路和轨道占用/空闲信息，为其控制范围内的CBTC列车计算生成移动授权（MA），确保在其控制区域内CBTC列车的安全运行。
区域控制器设备主要由主机处理单元、通信控制器、容错安全管理单元（Fault Tolerant and Safety Management，简称FTSM）、维护机等部分组成，如图2-5所示。
图2-5 区域控制器组成示意
区域控制器同样采用了二乘二取二安全计算机平台。
3.数据存储单元
数据存储单元（Data Storage Unit，简称DSU）子系统是CBTC系统中重要的地面控制设备，主要负责全线临时限速存储和下载功能，以及数据存储和数据库版本管理等功能。
在CBTC控制级别下，ATP子系统需要对数据库版本进行管理，通过策略保证车载设备与地面设备、地面设备与地面设备之间使用的数据库是一致的，以保证系统运行的安全。
ZC需与DSU进行数据库版本号比较，比较确认数据库版本号一致后，才允许对其管辖范围内的列车进行控制，并将数据库版本号作为与列车的交互信息发送，用于保证车地使用相同的数据库等功能。
同样，车载ATP子系统需确认其数据库版本与其控制设备是一致的，才允许列车运行在ATP模式下。
数据存储单元与区域控制器、计算机联锁一样，采用了“二乘二取二”安全计算机平台，下面对此平台进行介绍。
车站设备中，联锁子系统设备、区域控制器设备及数据存储单元设备均采用“二乘二取二”安全计算机平台。此安全计算机平台采用安全冗余设计，带独立“故障—安全”检验的安全冗余系统，其硬件平台从硬件设计上采用“二乘二取二”结构、双系并行工作的“二乘二取二”安全计算机系统，内部通信和外部通信都采用冗余通道设计。双系之间采用隔离技术，对其中一系进行维修与替换不会对另外一系以及其他子系统正常工作有任何影响，任何一个计算机或网络设备不能正常工作，整个系统仍可继续正常运行，不会导致其他子系统的无故切换。“二乘二取二”安全计算机平台的结构如图2-6所示。
图2-6 “二乘二取二”安全计算机平台结构示意
二取二通道的两台计算机通过同时工作的双冗余100Mbit/s内部和外部以太网进行数据通信，单路通信应能够保证通信安全，同时工作的双冗余方式保证数据通信的可用性。出于冗余设计的考虑，设置了2个相互独立而功能相同的通信控制器。通信控制器分别向2系转发CBTC系统中的其他设备发送给地面ATP子系统的信息，从而完成外网和内网信息的相互传递。这样通信控制器的存在，使地面ATP子系统对于CBTC系统中的其他设备而言，表现为单一的IP地址，同时通信控制器起到安全计算机平台内部网络与外部网络隔离的作用。
“二乘二取二”安全计算机平台包括2个FTSM单元，每个FTSM单元负责控制一系内双机的运行和与另一个FTSM单元共同控制2个通信控制器。2个FTSM单元相互作用来维持整个“二乘二取二”结构的正常运行。2个FTSM单元之间的互锁/自锁逻辑完成“主”“备”转换，所以只要有1个二取二通道处于“正常”模式，2个FTSM单元之间的互锁/自锁逻辑就可以“判决”出“主”通道。2个FTSM单元之间的互锁/自锁逻辑原理框图如图2-7所示。
图2-7 FTSM单元之间的互锁/自锁逻辑原理框图
上述各部分协同工作，构成了完整的“二乘二取二”安全计算机平台，为计算机联锁、区域控制器、数据存储单元的安全性、可靠性和可用性提供保障。
4.ATS车站分机设备
ATS车站分机是设备集中车站ATS的核心处理设备。它负责处理本集中站所辖线路范围内的现场信号设备状态数据和列车状态数据，接收现地控制工作站的控制指令，进行相应处理，保证内部逻辑控制对象属性与实际现场一致。它主要实现对本集中站范围内列车的追踪、进路自动办理、车次号的自动分配功能。
ATS车站分机由ATS车站分机应用软件和双机热备平台组成。应用软件运行在双机热备平台上。
车站设备向控制中心设备发送了线路相关信息，而这些信息的基础采集来自于轨旁的基础设备，下面对轨旁设备进行介绍。
四、轨旁设备
轨旁设备主要包括计轴系统和应答器系统，主要功能为区段占用/空闲状态监测、列车定位及向列车发送后备模式下的移动授权信息等。
1.计轴系统
计轴系统由室内设备和室外设备组成，具备外接复零条件以及与联锁和计算机监测等设备的接口，其组成框图如图2-8所示。
图2-8 计轴系统组成框图
计轴系统室外电子设备为：车轮传感器。室内设备主要包括：放大板、计轴板、输出板、复零板和电源板等单元。其中车轮传感器与放大板组成车轴检测单元，计轴板与输出板等组成计轴运算单元。其功能框图如图2-9所示。
图2-9 计轴系统功能框图
车轮传感器是计轴系统用于监测轨道占用/空闲情况的室外设备，安装在钢轨上，根据使用条件的不同，可采用打孔式安装方式或夹具式安装方式，如图2-10、图2-11所示。
图2-10 车轮传感器打孔式安装方式示意
图2-11 车轮传感器夹具式安装方式示意
计轴系统设备的室内部分为计轴机柜，内含下列主要板卡：
（1）电源板输入50Hz交流220V电源，输出直流12V和24V电源，为其他板件提供工作电源。
（2）车轮驶过传感器作用区域时，车轮传感器产生轮轴信号，并将该信号输出至放大板。
放大板接收到车轴传感器的轮轴信号，经放大和整形，形成轮轴脉冲，为计轴板和输出板提供工作条件。
（3）计轴板有2套独立的计轴运算单元，分别根据放大板传送的车轮传感器信息，判断列车行进方向，并完成经过的列车轴数计入和计出统计，当两套计轴运算单元计算结果完全相同时，才输出空闲信息给输出板。
（4）输出板由12个继电器组成，完成车轮传感器的状态输出和区间空闲或占用的条件输出。
（5）复零板执行所属区段计轴电路的复零。
典型的计轴系统设备机柜结构如图2-12所示。
图2-12 典型计轴系统设备机柜结构示意
2.应答器系统
应答器系统是为点式级别列车提供移动授权（MA）信息，并为CBTC级别列车和点式级别列车提供位置信息的重要轨旁设备。
应答器系统主要由应答器、轨旁电子单元（Lineside Electronic Unit，简称LEU）组成。应答器可以分为有源应答器、无源应答器、环线应答器三类，符合欧标应答器各项标准、要求。通过应答器对在线运营列车进行安全可靠的定位检测，定位精度可满足列车控制和追踪间隔要求。
（1）有源应答器
有源应答器用于发送移动授权和复示信号机的信号显示。
有源应答器布置在进路始端信号机前，向经过的点式列车发送点式MA信息。
有源应答器用以复示前方信号机的状态信息时，根据牵引计算的结果进行设置，用以提高线路的通过能力。
有源应答器如图2-13所示。
图2-13 有源应答器（单位：mm）
（2）无源应答器
无源应答器中存储的信息包含应答器标识信息，该标识对于整个线路上的每个应答器是唯一的。应答器标识同样包含在储存于车载ATP里的静态线路描述中，当列车经过应答器时，车载ATP通过查询获得应答器的信息，可实现列车的位置校正。
无源应答器如图2-14所示。
无源应答器和有源应答器的外形完全一致，不同之处在于有源应答器需要外部供电带有双绞线接入用以改变存储信息，而无源应答器不需要外部双绞线接入。
（3）环线应答器
环线应答器可以看作是一种特殊的有源应答器，其作用也是为点式级别列车提供移动授权（MA）信息，并为CBTC级别列车和点式级别列车提供位置信息。环线应答器比一般的应答器要长，其长度可达4m，确保列车在对位停车时，能够持续接收到环线应答器发送的点式移动授权信息，从而保证列车不会在前方发车进路没有开放时误出发。
图2-14 无源应答器（单位：mm）
环线应答器如图2-15所示。
图2-15 环线应答器
（4）轨旁电子单元
轨旁电子单元（LEU）是与有源应答器直接连接的设备，是在CBTC降级备用ITC（Intermittent Train Control，点式列车控制）模式下使用的ATP地面设备。LEU向有源应答器和环线应答器传输点式级别下的移动授权信息，满足应答器上行链路数据传输的需要。LEU设备如图2-16所示。
图2-16 轨旁电子单元
在点式级别下，LEU接收联锁发送的控制命令，选择相应的点式移动授权信息，并将该点式移动授权信息发送到可变应答器和环线应答器，车载ATP接收到移动授权信息后，对列车进行ITC模式下的安全控制。
控制中心设备、车站设备和轨旁设备都是为车载设备服务的，所有的控制信息和指令最终均由车载设备进行执行，下面将对车载设备进行介绍。
五、车载设备
CBTC系统的车载设备一般称为VOBC（Vehicleon-boardController，车载控制器）或CC（Carbone Controller，车载控制器），车头、车尾各一套，头尾两端通过通信线缆相连，用以实现头尾两端设备之间的通信以及车地无线通信的双路冗余。车载ATP子系统为SIL4级系统设备，采用单端“三取二”的安全冗余技术或双端各一套“二取二”，双端共同构成“二乘二取二”的安全冗余技术，确保车载设备的安全性、可靠性及可用性。车载设备的典型配置如图2-17所示。
图2-17 车载设备典型配置
车载设备的组成主要包括：
（1）ATP安全冗余单元：车头、车尾各安装一套ATP车载设备，采用冗余安全计算机结构，设备转换时间不影响列车正常运行或司机正常驾驶，且不会导致车辆控制端的改变。
（2）雷达传感器：车头、车尾分别安装一个雷达传感器，与速度传感器完成冗余的列车速度和走行距离测算与验证。
（3）速度传感器：车头、车尾在不同车轴安装独立的速度传感器，与雷达传感器完成冗余的列车速度和走行距离测算与验证。
（4）BTM应答器主机单元：车头、车尾各设置一个，与应答器接收天线一起，实现对应答器报文解析和列车位置矫正等。
（5）应答器接收天线：车头、车尾各设置一个，接收地面应答器发送的报文。
（6）车载无线单元：车头、车尾各安装一套车载无线单元，双端互为冗余。
（7）车载无线天线：车头、车尾各设置一套车载无线天线，接收/发送来自沿线无线信号。
（8）MMI单元：车头、车尾各配备一套MMI单元设备，向司机提供驾驶信息的显示与操作控制。
（9）两端车载设备贯通线：车头、车尾设置贯通线，用于两端车载设备信息的交互。
车载设备的三个主要组成部分为列车自动防护（ATP）、列车自动驾驶（ATO）及人机界面（MMI）。
1.列车自动防护（ATP）设备
ATP设备是车载设备中负责列车运行安全的重要设备，根据从车站设备获取的移动授权信息及线路上的障碍物信息，结合与车站设备进行了版本校验的电子地图，列车自动防护设备将对列车的运行行为进行全面监控，一旦出现威胁列车运行安全的情况，列车自动防护设备将立刻采取措施，保证列车运行安全。
列车自动防护设备的组成如图2-18所示。
图2-18 列车自动防护设备组成
如前所述，列车自动防护设备采用“二乘二取二”或“三取二”安全计算机平台，“二乘二取二”平台已在本节车站设备中有所介绍，下面对“三取二”平台进行介绍。
工业控制计算机系统中，由于通用电子元器件本身不具备故障状态的不对称性，造成基于计算机的系统不具有故障状态的不对称性。为了提高计算机系统的可靠性，普遍采用冗余技术，例如三取二冗余方案。
在计算中，三模冗余（Triple Modular Redundancy，简称TMR）是一个容错形式的N-模冗余，其中三系统执行一个过程，结果由表决系统进行处理以产生一个单一的输出。如果表决失败，则整个系统就会失败。一个良好的三模冗余系统的表决系统比其他组成部分可靠。
三取二系统结构如图2-19所示。
图2-19 三取二系统结构
三取二冗余系统采用3路独立电源为主机A、B、C独立供电，3个主机独立运行，对输入进行处理，输出信息通过三取二表决器表决后输出。三取二系统采用故障屏蔽技术来保证系统的安全，提高系统的可靠性，即3套同时独立运行的CPU控制单元两两进行比较，有任何2个或2个以上的CPU控制单元工作正常且输出一致则认为系统工作正常。
2.列车自动驾驶（ATO）设备
ATO设备是车载设备中负责对列车进行自动驾驶的设备，在列车自动防护设备的安全防护下，列车自动驾驶设备通过与车辆系统的接口，发出牵引、制动指令，控制列车进行站间运行及停站、启动作业，并能够根据控制中心设备所发出的控制、调整指令，实现站间运行调整的功能。
列车自动驾驶设备组成如图2-20所示。
图2-20 列车自动驾驶设备组成
由于列车自动驾驶并非SIL4级安全设备，因此一般采用单机结构或采用双机热备的方式提高设备的可用性和可靠性。
3.人机界面（MMI）设备
MMI设备用于辅助司机进行列车的安全驾驶，通过显示屏向司机提供清晰、直观的驾驶信息，通过触摸屏操作辅助司机完成一系列信息录入和设备日检功能。
人机界面提供丰富的设备运行状态、级别，列车运行速度、目标距离、牵引制动状态，当前控制级别及驾驶模式，控制信息等显示，司机可通过人机界面对系统的运行状态进行观察或进行调整。
典型的人机界面如图2-21所示。
图2-21 典型的人机界面示意
六、网络通信设备
作为一个分布式控制系统，CBTC系统的各个设备间需要通过可靠的骨干通信网络进行相互通信，车载设备与地面设备间也需要通过车地无线通信网络实现双向大容量无线通信。
网络通信系统在结构设计上具备完全冗余的特性。冗余概念应用在DCS子系统设计的所有层次上，包括交换机、光纤链路和空中的无线链路。整个网络通信系统的典型结构如图2-22所示。
图2-22 网络通信系统结构示意
1.地面骨干网络
网络通信系统中的有线网络一般由商业级骨干网络（SDH、RPR等）或工业以太网交换机组成，采用环形网络结构。地面骨干网络为信号系统提供专用有线信息传输，为控制中心设备、车站设备及轨旁设备间提供信息的透明传输通道。以SDH网络和工业以太交换机网络为例进行介绍。
（1）SDH网络
同步数字体制（Synchronous Digital Hierarchy，简称SDH），是不同速度的数字信号传输提供相应等级的信息结构，包括复用方法和映射方法，以及相关的同步方法组成一个技术体制，是一种成熟的商业级骨干网络解决方案。
SDH网络系统的各个部分通过冗余的光纤骨干网互相连接起来。骨干节点和骨干网接入交换机构成了轨旁网络的一部分，该轨旁网络通过光纤沿线路延伸，构成整个信号系统的有线网络系统。
骨干网由多个节点组成，分布到线路的典型站内。骨干网结构示意如图2-23所示。
图2-23 SDH骨干网结构示意
骨干网设计提供了完善有效的SDH网络自愈保护方案，从而根据不同的网络拓扑实现灵活可靠的自愈保护倒换。
车站有线网络采用成熟的基于IP的以太网技术接入到骨干网；接入网的设备为以太网交换机，接入交换机通过RJ45以太网接口与骨干网节点设备相连。
与有线网络连接的应用系统主要包括：ATP/ATO子系统、ATS系统、联锁系统、MSS系统及电源监测系统。逻辑上，根据应用数据的安全性和可靠性，划分有线网络为5个独立网络：2个冗余的ATC网、2个冗余的ATS网和1个维护网（含电源监测）。
（2）工业以太交换机网络
工业以太网交换机，即应用于工业控制领域的以太网交换机设备。由于采用的网络标准其开放性好、应用广泛；能适应低温高温，抗电磁干扰强，防盐雾，抗震性强，使用的是透明而统一的TCP/IP协议，因此以太网已经成为工业控制领域的主要通信标准。
工业以太网交换机网络系统设备的各个部分通过冗余的光纤骨干网互相连接起来。一段骨干网络以及相应的节点和以太网交换机构成了轨旁网络的一部分，该轨旁网络沿线路延伸，构成整个信号系统的有线网络系统。
工业以太网交换机网络全部采用工业级以太网交换机。骨干网由5个独立的网络组成，其中ATC网络为2个冗余备份的环网，ATS网络为2个冗余备份的环网，维护网为1个环网。网络结构如图2-24所示。
工业以太交换机网络可采用的交换机品牌很多。分别支持不同的私有网络协议技术，在网络上拥有大量交换机组成环网的情况下，保证快速完全恢复所有业务通信。
与有线网络连接的应用系统主要包括：ATP/ATO子系统、ATS系统、联锁系统、MSS系统及电源监测系统。逻辑上，根据应用数据的安全性和可靠性，划分有线网络为5个独立网络：2个冗余的ATC网、2个冗余的ATS网和1个维护网（含电源监测）。
图2-24 工业以太骨干网结构示意
2.车地通信网络
地面骨干网络实现了地面设备间的相互通信，而车载设备与地面设备间的双向大容量无线通信则是通过车地通信网络实现的。车地通信网络由冗余的红、蓝双网共同构成，技术方案主要有WLAN方案及LTE方案两种。
（1）WLAN方案
采用WLAN方案的车地通信网络采用类似IEEE 802.11g的专用通信协议，无线网络工作在2.4GHz（2.4～2.4835GHz）开放频段；采用冗余双网设计，双网分别对应有线网络的冗余ATC网，轨旁无线单元与车载无线单元都是冗余配置。
WLAN方案的车地通信网络可采用多种传输方式或传输方式的组合，如无线自由波方式、波导管方式及漏缆方式等，适应隧道、地面、高架等各种城市轨道交通的工程条件。
车地无线网络在轨旁配置轨旁无线接入点（AP）和轨旁定向天线。一个AP箱内一般配置2个AP模块，分别为2个不同的ATC网AP模块，轨旁天线在一个点配置两组连接不同ATC网的定向天线。
在站台区域实现站台门联动控制时，车地无线网络在车站内为站台与站台门的联动提供地—车无线通道，实现站台门与列车车门的联动打开和关闭。
车地无线网络在列车上配置信号系统车载无线单元（Client）、车载天线。在车头、车尾分别安装一套信号车载无线单元及车载天线，通过安装在车体上的无线天线发送/接收无线自由波信号，车头与车尾的无线单元分别与两个ATC骨干网上的AP相关联，同时利用两个ATC骨干网发送/接收数据。
车地无线网络结构如图2-25所示。
图2-25 基于WLAN技术的DCS车地无线网络示意
为了减少干扰，车地无线网络可以采用5MHz窄带通信技术，另外还采取多种抗干扰措施，如定向天线、双频冗余覆盖、电磁兼容设计等。
车地无线网络设备包括轨旁接入点、定向天线、车载无线单元、车载天线以及各种射频电缆，所有无线设备均使用工业化、模块化的COTS产品，可以方便地升级、维护和扩展。
（2）LTE方案
除WLAN方案外，随着无线通信技术的不断演进，最新的TD-LTE技术也开始逐渐应用到CBTC信号系统的车地无线网络中。LTE技术是基于3GPP相关规范开发的，与现有3GPP系列无线接入技术（GSM、WCDMA、HSPA等）具有良好的兼容性。最重要的是，LTE具有极高的频谱利用率和灵活性，从1.4MHz到20MHz，从连续的频谱资源到非连续的频谱资源，从TDD的频谱资源到FDD的频谱资源，LTE可以在灵活使用频谱资源的基础上获得最高的频谱利用率。LTE是未来移动数字生态网络的重要组成部分。
LTE系统同时定义了频分双工（Frequency Division Duplexing，简称FDD）和时分双工（Time Division Duplexing，简称TDD）两种方式。信号系统多采用TDD-LTE制式，TDD-LTE具备频谱申请灵活、上下行资源可调配的特点。
LTE技术采用了正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM），多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，简称MIMO），自适应调制编码（Auto Modulation and Coding，简称AMC）及混合自动重传（Hybrid Automatic Repeat Request，简称HARQ）等技术，在20MHz频谱带宽下能够提供下行150Mbit/s与上行75Mbit/s的峰值速率，同时在改善小区边缘用户的性能、提高小区容量和降低系统延迟等方面都有显著提升。
车地无线网络采用LTE技术进行信号系统车地无线传输时，从逻辑上可以分为3个部分：核心层、接入层、终端层。基于LTE的DCS系统车地无线网络系统结构示意图如图2-26所示。
图2-26 基于LTE技术的无线网络系统结构示意
核心层是整个无线网络的关键部分，完成无线传输数据的汇聚与分发，与其他业务子系统互联，提供可靠的双向数据通信服务。所有的无线接入数据都需要通过核心层与外部系统通信。同时核心层负责整个网络的管理与维护。
接入层提供沿线无线接入服务，同时上行接入地面有线网络，与中心子系统对接，完成对各类业务的数据传输。
终端层由车载无线终端组成，用于连接轨旁无线网络。