城市軌道交通車地無線通信的應用

呂強 賈培林

【摘 要】我國地鐵建設速度越來越快，乘客也開始關注地鐵運營的品質，希望可以獲得更加舒適安全的乘車環境。為了滿足這些需求，城市軌道交通開始利用無線通信技術，在隧道空間中建立了無線通信系統，可以及時解決車地的傳輸需求，實現列車和地面的信息交互。城市軌道交通發展過程中，需要充分發揮無線通信技術的作用。

【關鍵詞】軌道交通;車地無線通信;應用

0引言

擁有安全性、穩定性較好的車地通信系統，能為城市軌道交通的安全運行保駕護航，同時提升乘客的乘車滿意度。然而，由于傳統車地無線通信技術存在較多不足之處，如寬帶具有一定的限制、開放式頻段以及多普勒頻偏等。此外在使用過程中，也會出現不穩定性、數據傳輸質量差及安全系數不高等待完善的問題，以至于傳統技術已經不能達到當前城市軌道交通的需求標準。無線通信技術存在不受電纜局限信號的優勢，相較而言更適合納入軌道交通建設中。

1城市軌道交通通信系統中無線通信技術的作用價值

在2016年8月18日早高峰時間段北京地鐵一號線就因為信號故障癱瘓70分鐘，造成很多乘客站點內遺留，影響了周邊的交通。而本次故障的原因就是信號故障，可見在城市軌道交通中通信和信號系統對于列車的安全運行起著巨大的影響作用。在城市軌道安全運行中列車最重要的保障就是信號系統和交通通信系統，所以現在通信技術的發展和創新成為軌道交通建設中的重要環節。隨著手機、筆記本等智能化設備的普及，在人們的正常生活中越來越不可缺少。在城市軌道交通發展中，城市軌道交通的無線通信技術現在也是人們在出行過程中需要的服務，在列車平穩安全的運行之中，給乘客提供更好地服務也是軌道交通系統地一部分。

2我國城市軌道交通車地無線通信的需求

2.1無線集群調度信息

在城市軌道交通正常運行當中駕駛人員與調度員和值班員之間進行無線調度語音通話，司機與維護人員是使用無線調度語音通話的重要對象。現階段在我國范圍內地鐵無線集群調度系統以800MHz的數字群系統為主，這一系統既具備調度語音通信功能，也具備短數據傳遞輸送功能。

2.2列車控制信息

在軌信號系統中，CBTC是應用最為廣泛的一種系統，車地之間的列車控制信息傳送主要是依靠ATC、CBTC兩個系統的移動閉塞來實現的，在車地無線通信系統中經常采用WLAN技術，其中無線通道主要是由軌道信號或通信系統單獨建立的。

2.3乘客信息多媒體信息

乘客信息多媒體信息起著非常重要的作用，向乘客播放各種類型的新聞、安全知識和非票務信息進行宣傳，現階段，在我國軌道交通中大多數都是采用WiMAX、RailView、DVBT等技術，車廂內部的乘客是指向用戶，建設實施主要是依靠地鐵乘客信息系統來實現。

3城市軌道交通中常見的車地無線通信技術

3.1TRainComMT技術

在城市軌道交通中這一技術是由德國公司研究開發出來的專用通信系統，可以在高速度的移動環境下保證良好的通信效率和質量，車地最大的通信傳輸速度可以達到16Mb/s。

3.2WLAN技術

所謂的Wi-Fi即無線保真技術，為一種適用于短距離的技術。其在技術上與藍牙技術存在諸多相似之處，將其運用于CBTC中，數據傳輸速度可達到11Mb/s，若距離信號源較遠，Wi-Fi信號偏弱，此時傳輸速度會下降約1～5.1Mb/s。相較于其他通信技術而言，Wi-Fi具有可調節性，因此其穩定性更佳，且傳輸速度較快，兼容性較好。因此能夠將通信范圍在開放性區域擴張至300m以外，若為封閉性區域也可將通信距離覆蓋至120m以外，且該種技術可以較好地接入以太網絡系統，一定程度上減少了整體技術成本。

3.3WiMAX（802.16）

這種技術是3G標準，采用的是OFDM、AAS等先進技術，還具有比較高的信息傳輸速度，高達70Mb/s，同時覆蓋范圍比較廣泛，高達50km。盡管這樣，這一技術還是具有一定缺陷，不能有效實現高速移動的無縫切換，還存在一定的盲區，并且應用很少，技術還需要進一步升級和優化。

3.4LTE無線傳輸技術

3G標準經過演變形成了LTE無線傳輸技術，這是3G與4G技術的過渡，是3.9G的全球標準，這種技術改進和增強了3G的空間接入技術，采用OFDM和MIMO作為其無線網絡演進的唯一標準。相比較與3G標準，LTE的數據速率比較高，通過分組方式進行信息傳送，覆蓋率較為廣泛以及向下兼容等方面的技術優勢，是3G向4G演進的主要技術，LTE無線傳輸技術在靈活分配頻譜，系統容量以及覆蓋等方面有著非常重要的優勢，采用2X2MIMO進行傳輸，能夠很大程度增加速率，許多運營商都一致支持使用LTE無線傳輸技術，且此傳輸技術會在未來的5G商用化的廣泛應用上做到業務過渡。

4無線通信系統在城市軌道交通中的運用

4.1專用無線通信和公安無線通信

（1）專用無線通信系統采用800MHz頻段的TETRA數字集群調度系統，主要用于主用控制中心、備用控制中心調度員通過調度臺向車站固定用戶（值班員）、移動用戶（運行列車司機、維修人員）直接下達調度命令，實現統一指揮的重要無線通信工具，為行車安全、提高運輸效率和管理水平提供了重要保證;同時，當軌道交通運營出現異常情況和有線通信出現故障時，亦能迅速提供防災救援和事故處理等指揮所需要的通信手段。（2）公安無線通信系統采用350MHz頻段無線集群系統，接入公安系統中，為地鐵內執勤民警之間、執勤民警與派出所之間、執勤民警與市公安局公交總隊之間提供正常無線通話，為各種突發事件或大型活動提供安全保衛服務，滿足現場指揮的調度通信以及地面多警種在軌道交通內的通信。

4.2乘客信息

乘客信息系統是以計算機系統為核心，有線與無線技術相結合，以車站和列車車載顯示終端為媒介向乘客提供信息服務，同時將列車內的信息回傳給系統。當前在城市軌道交通中乘客信息系統利用無線局域網，實現地面的視頻信息傳送至列車上，經車載播控設備解碼后進行實時播放，列車上的視頻信息通過無線傳輸通道傳送至控制中心供相關人員調用，同時還可將控制中心的緊急信息發送至車輛，能夠使運營人員及時掌握車輛信息和發布緊急信息。但是在實際應用中，受到無線局域網在動態情況下丟包率高、容易受干擾等原因，在軌道交通中逐步采用LTE技術，極大的提高城市軌道交通運行的效率。

4.3辦公自動化

辦公自動化系統主要為運營單位接管后的日常運作（日常辦公、信息發布、網上論壇等）和企業管理（設備維護管理、企業資源計劃、企業資產管理）而建的信息交流、管理平臺。辦公自動化系統由有線網絡和無線網絡兩部分組成，無線網絡采用無線AP（無線接入點）通過屏蔽電纜與交換機連接，實現地鐵內大面積的網絡覆蓋，專門為運營人員使用，為地鐵運營提供便利的辦公條件。

結束語

現如今我國城市化進程正在不斷推進，中國已經成為全世界列車線路最長的國家之一，中國的列車軌道交通建設也將成為重要的發展領域。時代的發展創新引領著新的技術水平，無線通信技術要不斷的更新換代努力提升軌道交通的安全運行，為人們的出行提供更優質的服務。

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（作者單位：易訊科技股份有限公司）