5G技術在城市軌道交通領域的應用分析與研究

欒樹明

（通號通信信息集團有限公司，吉林 長春 130000）

1 5G技術在城市軌道交通領域的應用優勢

1.1 高速穩定的數據傳輸

首先，5G網絡具備更高的傳輸速率，能夠提供更大的帶寬，實現更快速的數據傳輸。這對城市軌道交通系統而言至關重要，因為大量的數據需要在車輛、信號系統、調度中心等多個環節之間進行實時傳輸，包括車輛位置數據、乘客需求信息、交通狀況等。高速的數據傳輸能夠保證實時性和準確性，為軌道交通的智能化運營提供強有力的支持。其次，5G網絡能夠提供更穩定的連接。傳統網絡在高密度用戶和高速移動環境下容易出現信號干擾和傳輸中斷的問題。而5G網絡通過引入更先進的天線技術和波束賦形技術，可以有效抵抗信號干擾，并提供更穩定的連接質量。在城市軌道交通系統中，車輛和設備需要保持穩定的通信連接，以便進行實時監控、調度和協同操作。5G技術的穩定連接性可以提高運營效率和安全性，確保車輛和設備之間的實時信息交互[1]。

1.2 多連接性與低時延

傳統的通信網絡在連接設備數量眾多時容易出現網絡擁塞和信號沖突的問題。而5G技術支持大規模設備連接，能夠同時連接多個車輛、信號系統、調度中心和乘客設備等。這種多連接性使得軌道交通系統中的各個環節能夠實現實時互聯，實現快速數據交換和信息共享。多連接性的優勢使得整個軌道交通系統能夠高效運行，提升運輸效率和安全性。另外，5G技術具備低時延特性。時延是指數據從發送端到接收端所需的時間，低時延意味著數據傳輸的實時性更好。傳統網絡的時延較高，無法滿足實時通信和快速決策的需求。而5G通過優化網絡架構和引入更快速的信號傳輸技術，實現了更低的時延。在城市軌道交通系統中，低時延對于保障運營安全和提供優質乘客服務至關重要。

2 5G技術在城市軌道交通領域的應用方向

2.1 智能調度與管理

首先，采用5G技術能夠實現實時數據傳輸和處理。在傳統的調度系統中，數據的傳輸速率和實時性有限，導致調度決策可能存在延遲和不準確的情況。而5G技術提供高速穩定的數據傳輸，能夠實時傳輸大量的車輛信息、乘客需求、交通狀況等數據。這使得調度中心可以及時獲取準確的數據，進行實時監控和分析，從而做出更精確的調度決策。通過智能調度和管理能夠優化車輛的發車間隔、調整車輛運行速度，提高運輸效率和減少擁堵現象。其次，5G技術支持車輛之間的實時通信和協同操作。通過在軌道交通車輛中嵌入5G通信設備，車輛之間可以進行高效的通信，共享實時信息。這種車輛間的協同操作可以實現列車的自主調度和運行控制，提高運輸系統的靈活性和適應性。車輛之間可以通過5G技術實時交換車速、位置、故障等信息，實現智能的車輛調度和運行控制。智能調度和管理能夠提高軌道交通系統的運行安全性，減少人為錯誤和事故發生的風險。最后，借助5G技術，軌道交通系統可以構建智能調度中心。智能調度中心通過實時監控和數據分析，能夠對車輛、信號系統和乘客需求等進行全面管理。調度中心可以根據實時數據和分析結果，調整列車的發車間隔和運行速度，避免擁堵和提高運輸效率。同時，智能調度中心還能夠實時響應突發事件和故障，進行緊急調度和應急響應，保障運輸系統的安全性和可靠性[2]。

2.2 車輛聯網與通信

首先，5G技術支持車輛之間的實時通信和數據交換。通過在軌道交通車輛中嵌入5G通信設備，車輛之間可以進行高速穩定的數據傳輸，這使得車輛能夠實時共享關鍵信息，如位置、速度、乘客負載等，以實現精確的運行控制和調度。車輛之間的實時通信還能夠提高行車安全，例如通過交換行車意圖、報警信息等，及時避免碰撞和事故發生。其次，通過5G技術實現了車輛與基礎設施的互聯互通。使軌道交通系統中的基礎設施，如信號系統、調度中心、車站等，可以與車輛進行實時通信，基礎設施可以向車輛發送實時的運行指令、交通信息和調度安排，實現對車輛的遠程監控和控制。同時，車輛也可以向基礎設施提供實時數據，如車輛狀態、故障信息等，以供基礎設施進行準確的運行調度和維護。車輛與基礎設施的互聯互通通過5G技術實現，提高了軌道交通系統的整體智能化水平和運行效率。最后，通過車輛聯網與通信還可以提供豐富的乘客服務。通過5G技術，可使乘客獲取實時的車輛信息，如到站時間、座位信息、車廂擁擠度等。乘客可以通過智能手機等設備進行車票購買、電子支付等操作，提升乘客出行的便捷性和體驗。同時，車輛聯網還能夠支持高清視頻監控系統，提升乘客安全感，減少不良事件的發生[3]。

2.3 智能安防監控

首先，5G通信技術支持高清視頻監控系統的實時運行。通過5G網絡的高帶寬和低時延特性，軌道交通系統可以搭建高清視頻監控系統，實時監控車站、車輛、站臺等關鍵區域。高清視頻監控系統能夠提供清晰、細致的監控畫面，有助于監測潛在的安全隱患和異常情況。通過應用5G技術，監控數據能夠實時傳輸到指定的安防中心，使安防人員能夠及時發現并應對安全問題，提升運輸系統的安全性和可靠性。其次，5G技術支持智能安防設備的聯網和遠程控制。軌道交通系統中可以利用5G技術將安防設備，如入侵檢測系統、煙霧報警器、緊急呼叫裝置等，連接到統一的安防監控中心。通過遠程控制，安防人員可以對設備進行實時監控和操作，及時響應緊急情況。例如，當發生安全問題時，安防人員可以通過遠程控制系統關閉車站出入口、啟動緊急停車裝置等，保障乘客和工作人員的安全。另外，5G技術還支持智能化的人員定位和緊急救援功能。在軌道交通系統中使用5G通信設備，可以實時獲取乘客和工作人員的位置信息。這使得安防人員能夠快速定位遇險者，并迅速進行緊急救援。同時，通過5G技術還可以實現與乘客的實時通信，以提供指導和安撫，確保乘客在緊急情況下能夠得到及時的幫助和支持。

3 5G技術在城市軌道交通中領域應用措施

3.1 建設高密度基站

增加基站的密度，即在城市軌道交通線路沿線布置更多的基站，可以有效提升5G網絡的覆蓋范圍和信號質量，為乘客提供穩定、高速的通信體驗。首先，高密度基站的建設可以解決信號覆蓋盲區問題。在城市軌道交通的地下隧道、地下車站等復雜環境中，由于信號的穿透性和傳播特性限制，存在信號覆蓋不穩定的問題。增加基站的密度，可以消除信號盲區，確保在隧道和車站等區域內信號的穩定覆蓋。這使得乘客可以在地下交通環境中依然享受到高速、可靠的5G通信服務，進行網絡通話、數據傳輸、在線娛樂等操作。其次，高密度基站的建設可以提高網絡容量和傳輸速率。在城市軌道交通中，由于乘客密集、數據需求高等因素，網絡容量和傳輸速率成為關鍵問題。增加基站的密度，可以有效增加網絡容量，滿足大量乘客同時接入網絡的需求。高密度基站的部署還可以減少用戶間的干擾，提升網絡傳輸速率和穩定性，確保乘客在高峰時段和擁擠區域仍能夠流暢地使用各種在線服務。此外，高密度基站的建設也為未來智能化應用奠定了基礎。隨著城市軌道交通的發展，智能化應用如自動駕駛列車、車站智能化管理等將逐漸成為現實，這些應用對于穩定、低時延的通信環境要求極高，建設高密度基站，可以為這些智能化應用提供強有力的網絡支持，實現數據的實時傳輸和高效處理，提升軌道交通系統的安全性、運行效率和智能化水平[4]。

3.2 引入車載終端設備

在車輛上安裝車載終端設備，可以實現車輛聯網和實時數據傳輸，為乘客和運營管理提供更多的便利和智能化服務。首先，引入車載終端設備可以實現車輛聯網和實時監控。車載終端設備通過5G技術與網絡連接，可以實時傳輸車輛的位置、運行狀態、能耗信息等數據到運營管理中心。這使得運營管理人員能夠實時監控車輛的運行情況，及時掌握車輛位置和運行狀況，實施有效的調度和管理。同時，車載終端設備也可以與乘客信息系統相連，將實時的車輛位置和到站時間等信息提供給乘客，提升乘客的出行體驗。其次，引入車載終端設備可以支持智能化的車輛診斷和維護。車載終端設備可以實時采集車輛的傳感器數據、故障診斷信息等，并通過5G技術傳輸到維修中心。維修人員可以通過遠程監測和診斷方式及時發現車輛故障，并提供準確的維修方案。這有助于提高車輛的可靠性和安全性，減少故障發生和維修時間，保證軌道交通系統的正常運行。再次，引入車載終端設備還可以支持智能化的乘客服務。通過車載終端設備，乘客可以享受到更多個性化的服務。例如，車載終端設備可以提供實時的乘車信息，包括車次信息、站點信息、換乘指引等。乘客還可以通過車載終端設備訪問互聯網，享受在線娛樂、電子閱讀等多種服務。另外，車載終端設備還可以支持無現金支付、電子車票等便捷的支付方式，提升乘客的出行體驗。

3.3 構建智能調度中心

建立智能調度中心，可以實現對列車運行、乘客信息和系統管理等方面的智能化監控和調度，提升軌道交通系統的運行效率和安全性。首先，智能調度中心可以實現實時列車監控和調度。通過應用5G技術，軌道交通系統可以實時傳輸列車的位置、速度、運行狀態等信息到智能調度中心。智能調度中心利用這些數據進行實時監控和分析，可以對列車的運行情況進行精確掌握，包括車輛的準點情況、運行速度等。基于這些數據，智能調度中心可以進行實時的列車調度和優化，確保列車運行的平穩性和高效性。其次，智能調度中心可以實現乘客信息管理和服務優化。通過應用5G技術，智能調度中心可以獲取乘客的實時信息，包括乘車人數、站點擁擠度、乘車偏好等。借助這些數據，智能調度中心可以實施智能乘客分流和調度，優化站點運行和乘車體驗。例如，在高峰時段，智能調度中心可以通過乘客流量分析，及時調整列車的運行頻率和站點停留時間，以減輕擁擠情況，提高乘車效率。最后，智能調度中心可以實現系統故障監測和預警。通過應用5G技術，智能調度中心可以實時接收車輛傳感器數據、設備狀態信息等。這使得智能調度中心能夠及時檢測系統故障和異常情況，包括車輛故障、設備損壞等。一旦發現問題，智能調度中心可以快速發出預警并采取相應的應急措施，以確保軌道交通系統的安全性和穩定運行[5]。

4 結束語

5G技術在城市軌道交通領域的應用，為智能調度、車輛聯網、安防監控和乘客服務等方面帶來了諸多優勢。借助5G技術高速穩定的數據傳輸和多連接性與低時延特性，實現了智能化、高效率的運行管理。建設高密度基站和引入車載終端設備，可進一步提升5G網絡覆蓋能力和服務質量。通過這些可措施構建一個智能、便捷、安全的城市軌道交通系統，為乘客出行帶來更好的體驗和服務。隨著技術的不斷進步，5G技術在城市軌道交通領域的應用前景將更加廣闊。■