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2012年11月1日清晨，李立(化名)擠上了深圳地鐵2號線上的一趟列車。8時15分時，列車一到崗廈北站，突然播報：地鐵發(fā)生故障，所有乘客趕緊下車。約十分鐘后，下趟列車進站，李立隨著焦躁的人群再次擠上去，沒想到很快地鐵再次播報發(fā)生故障，要求乘客下車。直到第三輛列車，李立才如愿到達市民中心站。
李立稱，事故當天廣播并未解釋故障原因，僅稱“發(fā)生故障”。
11月5日，這條線路故障重演，再次停運；11月7日，深圳地鐵5號線在行駛過程中亦多次中斷運行。
數(shù)天之內(nèi)，深圳地鐵緣何頻頻停運？全國地鐵是否亦面臨同樣問題？
雙“車道”被占
距離第一次故障八天之后，深圳地鐵集團正式對外稱，初步判斷列車停運原因是，線路信號系統(tǒng)受到車上乘客所持3G路由器產(chǎn)生的信號干擾所致。此類便攜式3G路由器，工作原理有別于3G手機自身Wi-Fi功能，它可將移動通信3G信號轉(zhuǎn)換為Wi-Fi信號，供無線終端使用。換言之，是乘客帶入地鐵的移動Wi-Fi熱點干擾了列車信號，“逼�！钡罔F。
“出事”的深圳地鐵2號線、5號線，均采用基于無線通訊的移動閉塞系統(tǒng)(CBTC)，以國內(nèi)外通行的2.4GHz頻段進行無線數(shù)據(jù)傳輸。2.4GHz為公眾免費頻段。
也就是說，全國城市地鐵皆使用2.4GHz頻段，而Wi-Fi也使用同一頻段。
深圳地鐵集團資源開發(fā)分公司通信工程部高級工程師周杭介紹，在2.4GHz開放頻段中，共有14個頻點，其中僅有三個頻點是互不干擾的，即1頻點、6頻點、11頻點三個頻點。深圳地鐵剛好使用了這三個互不干擾的頻點，其中前兩個頻點為信號系統(tǒng)所用，第三個頻點為車載電視所用。
“14個頻點都是免費開放的，Wi-Fi是全覆蓋，換句話說，Wi-Fi使用1頻點－6頻點中任何一個，都會對地鐵1頻點和6頻點造成干擾；Wi-Fi使用6頻點－11頻點中的任何一個頻點，會對6頻點和11頻點造成干擾�！敝芎颊f。
Wi-Fi能“輕而易舉”影響到地鐵信號，區(qū)別僅在于嚴重程度。深圳地鐵方面亦不諱言，2號線、5號線并非公司首次檢測到信號被干擾，此前有過先例�！拔覀冎耙恢痹趯Ρ桓蓴_的線路進行檢測、分析。”深圳地鐵集團黨群部部長兼新聞發(fā)言人汪玉竹對《財經(jīng)》記者稱。
基于2.4GHz頻段極易被外部“搶奪”，深圳地鐵方面并非毫無預案。
在2.4GHz頻段中，深圳地鐵設有紅、藍兩個頻點，一個主用，一個備用，當紅色頻點受到外部干擾時，系統(tǒng)將自動啟動藍色頻點；當藍色頻點受到外部干擾時，系統(tǒng)自動啟動紅色頻點。周杭將其描述為“相當于我們開了兩條車道(兩個頻點)，一條車道(一個頻點)被(Wi-Fi)占用，還有另外一條車道”。
然而，深圳地鐵幾次緊急停車，恰恰是因為兩條“車道”同時被外界信號占用，引起數(shù)據(jù)包延時傳輸甚至堵塞，從而導致信號系統(tǒng)安全保護功能啟動。
這里所說的Wi-Fi干擾，并非手機的WLAN熱點功能，其功率一般只有幾個毫瓦，干擾較弱，而是來自于便攜式3G無線路由器。
便攜式3G無線路由器信號強度一般功率也多低于50毫瓦，但隨著市場發(fā)展，越來越多路由器發(fā)射功率達到了100毫瓦的國際標準上限，“深圳一些山寨路由器發(fā)射功率最高的達300毫瓦”。汪玉竹稱，這種強度使得Wi-Fi在頻點爭奪中處于有利位置。
深圳地鐵集團自行成立了調(diào)查組，其工作人員進行的相關試驗表明，在每節(jié)車廂攜帶七八個無線路由器進入，列車信號系統(tǒng)就會立即受到干擾。
深圳市無線電管理局業(yè)務處副處長楊春認可深圳地鐵集團的結論。她透露，早在今年8月左右，深圳地鐵方面就已經(jīng)監(jiān)測到有零星干擾信號，“隨后深圳地鐵內(nèi)部一直在進行相關測試和排查，所以這次很快就確定是Wi-Fi信號干擾到了地鐵信號”。
既然全國城市地鐵都普遍使用公共免費的2.4GHz頻段，為什么目前只有深圳地鐵爆出Wi-Fi干擾問題？
外部干擾被忽視
深圳地鐵方面將地鐵故障的原因也歸結為“深圳無線城市建設走在國內(nèi)前列”。
深圳地鐵采用的CBTC技術，是集尖端的無線電通信技術和自動化控制技術于一體的列車自動控制系統(tǒng)。汪玉竹認為，采用這種技術并無不妥，“CBTC先有，然后有Wi-Fi。我們不可能預見到五年后、十年后的事物。這是新技術發(fā)展和應用產(chǎn)生的新問題�！�
但是，即使在深圳地鐵集團內(nèi)部，對地鐵信號系統(tǒng)的安全性亦存有疑問。
由深圳地鐵集團內(nèi)部人士撰寫的《移動閉塞信號系統(tǒng)車地無線傳輸初步研究報告》提到，目前深圳地鐵1號線、2號線、3號線和5號線均采用CBTC(只有4號線使用準移動閉塞系統(tǒng))，原設計方只考慮了地鐵內(nèi)部的抗干擾問題，但未考慮來自外部的干擾。報告提及，深圳市無線電管理局曾多次質(zhì)疑2.4GHz開放頻段在地鐵使用的安全性。
地鐵CBTC系統(tǒng)抗干擾并不是新課題。2006年11月，上海無線電管理局就編寫了一份研究報告，指出國內(nèi)各種技術應用還有適用性和局限性，目前2.4GHz公共頻段不能徹底避免CBTC系統(tǒng)被干擾的問題，只有技術和管理相結合，前瞻性地制定相應技術標準，才能保證列車控制系統(tǒng)的可靠性。
內(nèi)部的提醒和同行的研究，似乎沒能在深圳地鐵2號線、5號線工程中被充分考慮。
在深圳出現(xiàn)Wi-Fi干擾問題后，上海地鐵倒很快聲明：雖然當?shù)氐罔F系統(tǒng)同樣使用CBTC，卻與深圳“制式不同”。除10號線外，上海地鐵多數(shù)線路采用的CBTC最大的特點是擁有“跳頻”功能，可以規(guī)避干擾。
那么，深圳地鐵為何沒有采用此技術？周杭解釋稱，“跳頻技術不太成熟�！�
不過，北京交通大學電子信息工程學院一位教授表示，跳頻技術在地鐵系統(tǒng)的應用已經(jīng)成熟。該校多名教授都贊同，地鐵通信系統(tǒng)與個人用戶無線網(wǎng)絡的信號干擾問題，國內(nèi)已經(jīng)研究多年，雖然沒有形成國家標準和行業(yè)通用規(guī)范，但“防干擾的技術難度并不大，關鍵是各個地鐵公司是否重視�！�
除了跳頻技術，還有調(diào)制、增設復雜密碼、擴頻等多種技術改進方案，以及適合CBTC系統(tǒng)無線信道的加密算法，在國內(nèi)多個院校和科研單位也進行了突破研究。
這兩條線路的信號生產(chǎn)商，是曾在甬溫線動車追尾事故中受到質(zhì)疑的卡斯柯信號有限公司(下稱卡斯柯)。其市場部公關副經(jīng)理張程貽對《南方都市報》稱，“卡斯柯所提供的信號系統(tǒng)在設計時已經(jīng)考慮到了干擾的處理，采取了當時業(yè)內(nèi)最新的抗干擾技術，該技術廣泛應用于全球以及國內(nèi)北京、上海等其他城市的部分CBTC項目，在應對干擾管理的健壯性(指軟件對于規(guī)范要求以外的輸入情況的處理能力)方面已經(jīng)得到充分證明，迄今從未發(fā)生類似干擾事件�！�
但工信部無線電管理局局長謝飛波告訴《財經(jīng)》記者，深圳地鐵事件的起因在于采用了不受保護的技術，更關鍵的是其技術方案本身就存在著設計與安裝運行上的缺陷。
他認為，國內(nèi)地鐵在信號系統(tǒng)的防干擾設計與成本控制上缺乏行業(yè)規(guī)范和標準，各城市地鐵的自律性、隨意性較大，且沒有主管部門。
新技術試錯不足？
盡管深圳地鐵方面強調(diào)，“我們的信號系統(tǒng)本身并沒有問題”，但卡斯柯提供的設備還是備受爭議�？ㄋ箍路矫鎸Α敦斀�(jīng)》記者表示，目前不會就深圳地鐵信號系統(tǒng)做出任何回應。
深圳地鐵故障后，卡斯柯在第一時間和深圳地鐵集團一起就如何加強信號系統(tǒng)防干擾能力進行了討論和分析。實際上，深圳地鐵2號線、5號線開通前，信號系統(tǒng)通過了必要的測試，并獲得了由德國萊茵公司出具的系統(tǒng)安全認證書。
萊茵公司為全球最大的產(chǎn)品質(zhì)量認證權威機構之一。測試可在一定程度上規(guī)避風險。不過，一位軌道交通控制與安全國家重點實驗室的專家表示，測試之后還可能有突如其來的新增外部干擾源，這就導致了測試的不可控性。
歐洲的信號公司一般在產(chǎn)品實際應用前，先后進行實驗室測試和實地測試，特別是在實驗室測試過程中，會盡量模擬不同干擾源。一位曾任職于卡斯柯的工作人員稱，卡斯柯產(chǎn)品遵循的是這一測試過程。
卡斯柯向深圳地鐵提供的是CBTC系統(tǒng)Urbalis888。CBTC由泰雷茲集團(后并于阿爾卡特)首創(chuàng)。CBTC改變了兩個地鐵站臺之間只能有一輛列車運行的傳統(tǒng)，而是在前后兩輛列車之間進行動態(tài)控制，保持安全間隔，從而提高發(fā)車頻率，增強地鐵運行效率。
卡斯柯開發(fā)的CBTC系統(tǒng)Urbalis888，使用擴頻技術，其優(yōu)勢是傳輸速率高，也有一定修正錯誤數(shù)據(jù)、降低受干擾程度的能力，但與跳頻技術相比，并不能從根本上規(guī)避外部信號干擾問題。
更大的問題在于，CBTC沒有太多的應用經(jīng)驗。2004年，首條無線CBTC線路在美國拉斯維加斯投入使用。此后美國舊金山、法國巴黎等地陸續(xù)建設了一些試運行線路。據(jù)西安市地鐵辦機電設備處總工程師王洪波在2010年的統(tǒng)計，當時國外只有11條線路運用了CBTC移動閉塞系統(tǒng)。
繼2004年武漢輕軌1號線首次使用CBTC系統(tǒng)的線路后，很快全國各地紛紛上馬。王洪波的統(tǒng)計顯示：當時國內(nèi)已有五條運用相關技術的線路開通。與此同時，興建中的深圳、廣州、成都、南京等地線路，都選擇了這一技術。
“一年不到，中國就大面積應用，好像不上CBTC就是落后的�！痹趪鴥�(nèi)首批從事CBTC系統(tǒng)研發(fā)測試的專業(yè)人員周元(化名)說。
他認為，CBTC系統(tǒng)全球應用時間并不長，國外應用時間最久的線路，也因當?shù)氐貜V人稀的特性，沒有經(jīng)過真正的壓力測試。
CBTC系統(tǒng)在中國應用，尤其會凸顯在客流較少國家不會表現(xiàn)出的矛盾。上海地鐵8號線剛剛投入運營時，客流就達到了設計容量的250%，對信號系統(tǒng)的壓力也可想而知，上海地鐵集團董事長應名洪坦承，“CBTC系統(tǒng)的設計判斷指標跟我們的實際指標產(chǎn)生差異，冗余度不夠，通道不暢，造成信號阻塞。我們只有讓系統(tǒng)提供商不斷改進”。
搶速度是中國地鐵工程中長期存在的問題，國外的信號系統(tǒng)正常的實施年限為3年－4年，國內(nèi)大多數(shù)都減少到1年－2年，這導致系統(tǒng)測試不充分�！惰F道通信信號》雜志2011年刊載的一篇文章稱，深圳地鐵2號線19個月開通CBTC全功能，創(chuàng)地鐵建設歷史上信號最短工期紀錄，創(chuàng)造了“信號系統(tǒng)項目實施歷史上的奇跡”。
經(jīng)驗積累不夠，沒有真正的技術儲備，遇到問題就難有相應的應急能力。
最徹底的方法
深圳事故折射出的，是地鐵信號系統(tǒng)與無線網(wǎng)絡，兩個產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展時“相撞”產(chǎn)生的問題。
北京、上海、廣州、武漢、沈陽、西安、成都等已運營地鐵的國內(nèi)多個城市，雖然采取防干擾技術改進手段不同(如成都地鐵安裝濾波器、加長安全校驗碼等提高系統(tǒng)的抗干擾能力)，或者尚未對乘客提供公共Wi-Fi信號(如廣州)，還沒有遭遇類似深圳地鐵的故障，但這些城市的地鐵通信系統(tǒng)也均使用2.4GHz公共頻段，這意味著外部信號干擾的風險有可能發(fā)展為普遍的問題。
應名洪指出，上海的地鐵站臺沒有Wi-Fi熱點，也沒有發(fā)現(xiàn)乘客大規(guī)模使用MiFi設備，所以還沒有發(fā)生地鐵信號系統(tǒng)受到干擾的事件。但“一旦有了，就會遇到同樣的問題，深圳事件引發(fā)我們的重視，接下來可能會研究這個問題”。
不少業(yè)內(nèi)專家提出，將目前地鐵內(nèi)采用的公用免費頻段，更改為不對公眾開放的付費專用頻段，是解決地鐵信號系統(tǒng)受外界干擾最徹底的辦法。
不過，無限頻譜是稀缺的戰(zhàn)略性資源，被嚴格管控，很難為每個行業(yè)或部門都劃分一個專用頻段。目前，僅有軍事、航空、公安、氣象、廣電、電信等少數(shù)幾個行業(yè)擁有專用頻段。
上述軌道交通控制與安全國家重點實驗室人士表示，近幾年來，因為外部信號干擾問題，高鐵已向國家無線管理部門申請設置專用頻段，但尚未成功。
各地無線電管理部門也曾多次告知地鐵公司，對于這種屬于公共安全領域的交通工具，地鐵公司現(xiàn)在必須自身通過技術方法改進�！暗罔F公司回應‘乘客雖然也使用2.4GHz公共頻段，只要不讓這種設備進入地鐵就可以’，可事實上僅憑行政管理是管不住的。”謝飛波分析。
在管理上禁止乘客攜帶此類設備上車，難以實施，但信號干擾又可能影響眾多人群的安全，因此各城市地鐵公司開始切實考慮使用專用頻段的可能性，不過“實施起來難度很大”。
工信部無線電管理局也表示正與城市軌道相關部門進行溝通，“尋找解決方案，用新的技術改進來取代之前方案上的缺失”。謝飛波透露，這個技術方案，就是指設置地鐵的專用頻段。
申請地鐵專用頻段的第一步，必須要明確地鐵公司確定的頻段標準以及所要滿足的用頻要求。
然而，“尷尬的是，國內(nèi)地鐵公司沒有統(tǒng)一的管理部門來牽頭組織，也沒有針對地鐵的統(tǒng)一標準和技術規(guī)范，各個城市都是各自為政�！敝x飛波分析，無線電管理局所授予的專用頻段一般為全國通用，不可能給每個城市都批復一個，而且批復之后由哪個統(tǒng)一管理的技術部門負責規(guī)范管護這一頻段，如今也沒有結論。
另一個折衷的解決辦法是，地鐵公司自身建立一套Wi-Fi系統(tǒng)。假設地鐵全線自身擁有Wi-Fi，乘客就無需自帶路由器，這樣就不存在爭奪信號問題。
今年3月，深圳地鐵已經(jīng)試運行了一套Wi-Fi系統(tǒng)，在對該項目承包商的資質(zhì)要求中，深圳地鐵明確提出：“所建的地鐵Wi-Fi系統(tǒng)不能對地鐵運營系統(tǒng)造成任何干擾�！辈贿^，地鐵自建Wi-Fi系統(tǒng)除了造價昂貴，此系統(tǒng)是否會對列車信號系統(tǒng)造成干擾，也未可知，這仍然是權宜之計。
本刊記者莫莉、賀濤、明叔亮、孫滔對此文亦有貢獻
【作者：《財經(jīng)》記者 凌馨 魯偉 高勝科】
