時間：2023-06-29 16:24:00
導語：在城市軌道通信技術(shù)的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領您探索更多的創(chuàng)作可能。
【關鍵詞】軌道交通；城市；無線通信技術(shù)；應用；措施
引言
現(xiàn)代城市交通建設中，軌道交通建設是尤為重要的內(nèi)容，這是因為軌道交通具有用地省、運能大、運行時間穩(wěn)定的特點，對促進城市發(fā)展、交通發(fā)展都具有重要的意義。但是軌道交通在建設過程中也具有一定的局限性，比如城市軌道交通的地下空間較為狹小、緊張，所以不利于各類通信電纜的敷設。而通信系統(tǒng)對軌道交通建設而言尤為重要，其直接關系到軌道交通的運行和安全。基于此，就需要根據(jù)城市軌道交通的特點和需求，加強對通信系統(tǒng)建設方面的研究。無線通信技術(shù)是利用電磁波信號進行信息傳播、交換的一種通信方式，其傳播不受通信電纜敷設的限制，所以可以解決城市軌道交通通信系統(tǒng)建設的問題。而分析現(xiàn)代城市軌道交通無線通信技術(shù)與應用也顯得十分重要。
1現(xiàn)代城市軌道交通對通信系統(tǒng)的要求
現(xiàn)代城市軌道交通堵通信系統(tǒng)的要求較高，其不僅要滿足軌道交通的安全穩(wěn)定運行需求，同時還需要滿足乘客對通信的多樣化需求。所以現(xiàn)代城市軌道交通通信系統(tǒng)必須要達到相應的要求，比如無線網(wǎng)絡系統(tǒng)的覆蓋面要更廣，要實現(xiàn)全覆蓋；車載通信系統(tǒng)單元要與控制基站相聯(lián)系并授權(quán)，以此確保系統(tǒng)信息的交流穩(wěn)定性；基本的通信要保障信息的及時性和雙向信息通信的穩(wěn)定性等[1]。另外，城市軌道交通通信系統(tǒng)中還需要包括PIS系統(tǒng)，以此來為乘客提供媒體服務，如視頻播放、廣播廣告等?；诖?，在城市軌道交通建設中，如圖1所示，加強對通信系統(tǒng)的建設就顯得十分重要。
2現(xiàn)代城市軌道交通無線通信技術(shù)與應用措施
2.1Zigbee技術(shù)及應用措施
Zigbee技術(shù)也成為紫峰協(xié)議，是基于IEEE802.15.4標準的一種無線通信技術(shù)，其具有短距離、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、自組織的特點，目前在各種工業(yè)現(xiàn)場的遙測遙控領域中都有著廣泛的應用，且發(fā)揮著重要的作用。Zigbee在室內(nèi)可以達到30~50m的作用距離，如在室外空曠地帶，其作用距離可以達到400m[2]?；赯igbee技術(shù)低功耗、低成本、低速率、遠距離的特點，也可以加強其在城市軌道交通無線通信系統(tǒng)中的應用。城市軌道交通備用系統(tǒng)電池狀態(tài)的監(jiān)測對地鐵供電系統(tǒng)的運行起到了至關重要的作用，但是地鐵備電系統(tǒng)電池組數(shù)量較多，如果每個電池采用專用電纜的方式進行通信，則會造成較大的成本，而通過應用Zigbee技術(shù)就可以有效解決這些問題。在具體應用過程中，可以在每個被檢測電池組及測量端子處安裝Zigbee終端模塊，通過自組網(wǎng)方案，以一定數(shù)量的終端模塊作為群組，向中繼Zigbee傳輸檢測數(shù)據(jù)，最終將傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至檢測系統(tǒng)微機管理系統(tǒng)中，就可以對備電系統(tǒng)電池狀態(tài)進行有效監(jiān)測，進而為地鐵供電系統(tǒng)的可靠運行提供保障。
2.2WiFi技術(shù)及應用措施
目前在生活生產(chǎn)中，WiFi技術(shù)都屬于一種非常常見的無線通信技術(shù)，其在通信方面具有較高的靈活性和可靠性，可以滿足人們多樣化的通信需求。作為一種高效可靠的無線通信技術(shù)，其也可以在城市軌道交通無線通信系統(tǒng)中發(fā)揮作用和價值。但是在WiFi技術(shù)應用于城市軌道交通無線通信系統(tǒng)實踐中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，WiFi技術(shù)與列車移動電視、信號系統(tǒng)CBTC、PIDS乘客信息系統(tǒng)的同在2.5GHz頻段，所以會產(chǎn)生一定的干擾。對此，就需要在WiFi技術(shù)應用過程中采取一定的措施來保證無線通信質(zhì)量和效率。比如在WiFi技術(shù)應用過程中，為了保證城市軌道交通通信的穩(wěn)定性和可靠性，可以將WiFi頻段固定在5.8GHz，這對于減少干擾問題具有重要的作用[3]。在WiFi技術(shù)應用過程中，也可以應用PIDS和CBTC系統(tǒng)，這對于提高WiFi技術(shù)的整體應用可靠性也具有重要的作用。但是如果應用PIDS和CBTC系統(tǒng)，則需要對軌道交通系統(tǒng)進行較大的改造，所以這需要根據(jù)軌道交通系統(tǒng)的建設需求和現(xiàn)狀慎重實施。為了更好地避免干擾問題，也可以對WiFi技術(shù)進行創(chuàng)新和完善，比如可以將WiFi與地鐵的信號系統(tǒng)設置在不同的信道當中，以此來起到避免干擾的效果。
2.35G通信技術(shù)及應用措施
第五代移動通信技術(shù)是現(xiàn)代通信的前沿技術(shù)，如圖2所示，5G通信技術(shù)的出現(xiàn)和應用，可以為城市軌道交通的無線通信系統(tǒng)帶來技術(shù)上的革命，對提高城市軌道交通無線通信系統(tǒng)的整體水平具有重要的意義。比如基于5G移動通信技術(shù)的軌道交通無線通信系統(tǒng)，可以實現(xiàn)高達1Gbit/s的通信速率。MIMO大規(guī)模天線技術(shù)的應用，可以使得無線接入層的頻譜效率和接入終端數(shù)量有10倍以上的提升，且通過引入MEC技術(shù)，還可以將業(yè)務“下沉”到車站接入網(wǎng)側(cè)，為乘客帶來零時延的體驗[4]。作為新一代移動通信技術(shù)，其具有高可靠、低時延的特點，對解決目前城市軌道交通無線通信系統(tǒng)存在的時延長、故障頻繁、干擾多的問題具有重要的作用。在5G通信技術(shù)具體應用中，可以利用LTE-A技術(shù)構(gòu)建車地無線通信系統(tǒng)核心網(wǎng)絡，LTE-A技術(shù)具有融合性高的特點，有利于構(gòu)建高可靠、低延時的軌道交通無線通信系統(tǒng)。在5G通信技術(shù)具體應用中，還可以利用MIMO增強技術(shù)來實現(xiàn)接入層的大規(guī)模高密度的無線網(wǎng)絡覆蓋，MIMO增強技術(shù)的應用可以在很大程度上提高頻率效率和系統(tǒng)容量[5]。不過目前對于5G通信技術(shù)的應用還處于研究和開發(fā)階段，所以為了提高5G通信技術(shù)的應用水平，還需要結(jié)合軌道交通無線通信系統(tǒng)的需求和要求，加強對5G通信技術(shù)的研究。
【關鍵詞】城市軌道交通；信息通信系統(tǒng)；信息傳輸系統(tǒng)
0.引言
作為直接服務于轉(zhuǎn)軌交通運營和管理的城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)，通過對列車運行、公務聯(lián)絡、運營管理及各種信息的傳遞等各種方式的管理[1]，使列車快速、安全、高效的運行得到了可靠的保證。該系統(tǒng)由傳輸系統(tǒng)、公話電話系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成。城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)，為了使其功能得到有效的發(fā)揮，需要各個子系統(tǒng)間的相互協(xié)調(diào)與配合。現(xiàn)代城市軌道交通安全、高效、快捷的運行離不開完善、先進的通訊系統(tǒng)的支持。在未來，城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)將向?qū)拵Щ厔菁案鱾€新系統(tǒng)的開發(fā)應用這兩方面發(fā)展，同時使城市軌道交通服務不斷完善，促進城市軌道交通的發(fā)展。
1.我國城市軌道交通信息通信系統(tǒng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀
我國軌道交通部門為了使城市軌道交通列車安全、穩(wěn)定、快速、可靠的運行，同時對列車的運營情況進行統(tǒng)一的指揮，就需要城市交通系統(tǒng)與完善的通訊系統(tǒng)之間的相互配合[2]。根據(jù)我國目前城市軌道交通專用通訊系統(tǒng)的情況，將該系統(tǒng)分為十二個子系統(tǒng)，它們分別是公用電話系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、自動售票系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、報警系統(tǒng)。
我國城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)正在向多樣化方向發(fā)展，隨著城際軌道交通線與市郊線的大量建立，使該系統(tǒng)逐漸形成大運量、中運量、市郊線多種并存的局面，并呈現(xiàn)出多樣化的趨勢。為了使我國城市軌道交通的整體技術(shù)水平得到有效的提升，使該行業(yè)技術(shù)得到飛速發(fā)展，突破國外的技術(shù)壟斷，同時使其所涉及到的行業(yè)、經(jīng)濟得到快速的發(fā)展，就需要大力開展交通信息通訊系統(tǒng)的技術(shù)研究。
2.傳輸系統(tǒng)作是城市軌道交通信息通信系統(tǒng)的核心
作為城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)核心的傳輸系統(tǒng)，其主要的職責是為語言、數(shù)據(jù)、圖像等各種業(yè)務提供專用通道。由于各種業(yè)務對系統(tǒng)的時間、寬帶、可靠性等的要求不一樣，為了保證這些業(yè)務的順利完成，就需要加強傳輸系統(tǒng)的靈活性和可靠性。根據(jù)業(yè)務的不同種類可將其分為兩種類型，即車站—中心業(yè)務和鄰站業(yè)務[3]。
由于傳輸系統(tǒng)是通訊系統(tǒng)的核心，這就要求其更加重視技術(shù)選擇問題。目前我國的通信技術(shù)發(fā)展比較快，通訊技術(shù)的發(fā)展推動了城市軌道交通傳輸技術(shù)的發(fā)展，使其在傳輸技術(shù)選擇上提供了更為廣闊的空間。我國現(xiàn)今使用的傳輸技術(shù)主要有三種，它們分別是開放式傳輸網(wǎng)絡技術(shù)（OTN）、同步數(shù)字傳輸技術(shù)（SDH）、異步轉(zhuǎn)移模式技術(shù)（ATM）。下面我們將對這三種技術(shù)的優(yōu)缺點進行簡單的介紹。
開放式傳輸網(wǎng)絡技術(shù)是專門服務于城市軌道交通的技術(shù)，由于該技術(shù)的接口類型及數(shù)據(jù)比較多，所以性能穩(wěn)定。但是由于該系統(tǒng)沒有國際統(tǒng)一標準，從而使其自身具有封閉性，這種現(xiàn)像對系統(tǒng)的升級是不利的。除此之外，隨著我國城市軌道交通業(yè)務量的逐漸增加，寬帶的不斷改進，OTN技術(shù)已經(jīng)無法適應寬帶的需求。
同步數(shù)字傳輸技術(shù)作為以一種成熟且優(yōu)秀的技術(shù)，是電信骨干網(wǎng)的重要組成部分。該技術(shù)有著世界統(tǒng)一標準，有利于系統(tǒng)的更新?lián)Q代，同時還具有網(wǎng)管和自愈功能。但是，由于同步數(shù)字傳輸技術(shù)主要服務于語音業(yè)務，所以在數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務方面還有所欠缺。
異步轉(zhuǎn)移模式技術(shù)是一種面向連接的技術(shù)，它通過統(tǒng)計復用功能，使寬帶的利用率得到有效的提高；該技術(shù)在業(yè)務服務方面具有多樣性，能為各種業(yè)務提供有效的服務，尤其是在視頻業(yè)務中的效果最為顯著。但是由于ATM的系統(tǒng)非常復雜，所以其可靠性不高，同時昂貴的價格在一定程度上制約了該技術(shù)的發(fā)展。
隨著各種新型通訊技術(shù)的開發(fā)和應用，使軌道交通的業(yè)務得到發(fā)展，新型的業(yè)務被開發(fā)出來，同時也對寬帶的要求有所提高。在未來城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)中，千兆以太網(wǎng)技術(shù)（GE）及粗波分復用技術(shù)（CWDM）將會被使用。
千兆以太網(wǎng)技術(shù)可以與以太網(wǎng)及快速以太網(wǎng)兼容，其特點是直接、千兆、快速，同時由于設備比較便宜，傳輸?shù)木嚯x較長，很容易得到推廣，在一定程度上使城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)的要求得到滿足，并且解決了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的不足[4]。
粗波分復用技術(shù)是大容量電信骨干網(wǎng)的首選技術(shù)，它具有操作簡單、容量充足、擴充容易、性價比高等優(yōu)點。隨著寬帶的進一步提高，CWDM技術(shù)在未來城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。
3.城市軌道交通信息通信系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)
3.1公務電話系統(tǒng)和專用電話系統(tǒng)
公務電話系統(tǒng)是城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)的子系統(tǒng)之一，它為軌道交通的運營控制提供了通訊工具。隨著交換機技術(shù)的成熟和推廣，使公務電話系統(tǒng)有了較多的選擇?？煽糠€(wěn)定、擴容方便的交換機在該系統(tǒng)中的使用，有利于軌道交通的高速增長，同時適應了其他業(yè)務及話務量的需求。由于公共通訊網(wǎng)采用虛擬網(wǎng)的方法來解決問題，所以在一定程度上降低了投資建設及運營的成本[5]。
專用電話系統(tǒng)為工作人員指揮列車的運行和設備的操作提供了通訊工具。行車安全離不開行車調(diào)度運用，而行車調(diào)度的順利進行需要可靠、安全及操作方便的設備支持。專用電話系統(tǒng)在軌道交通中的使用，為行車調(diào)度提供了有力的支持，在發(fā)生緊急情況時，可將系統(tǒng)內(nèi)部的每臺電話都設置成熱線電話，有利于事件的快速解決，也為行車安全提供了重要的保障。
3.2電視監(jiān)控系統(tǒng)
作為圖像通訊的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，可以將實時、動態(tài)、直觀的圖像進行跟蹤、監(jiān)控、記錄。閉路電視監(jiān)控有指揮和管理的功能，為城市軌道交通自動化調(diào)度和管理的實現(xiàn)提供了依據(jù)。由于電視監(jiān)控系統(tǒng)的不對稱傳輸，使車站到中心需要的寬帶比較大，反之則需要使用低速數(shù)據(jù)業(yè)務。ATM技術(shù)在電視監(jiān)控系統(tǒng)中的使用，是現(xiàn)今為止最佳的傳輸機制，該系統(tǒng)利用ATM技術(shù)按需求分配寬帶的特點，使圖像的質(zhì)量得到保證，同時也節(jié)省了寬帶的使用率。
4.結(jié)語
隨著我國通訊技術(shù)的發(fā)展，使城市軌道交通信息通訊技術(shù)不斷完善，同時呈現(xiàn)出來多樣化的發(fā)展趨勢。由于列車的安全行駛需要可靠性高的通訊系統(tǒng)的支持，所以，為了避免意外情況的發(fā)生，就需要工作人員在了解該系統(tǒng)的基礎上，加強對通訊系統(tǒng)的研究，使通信與信號緊密的結(jié)合起來，形成一個具有高自動化的、集控制、指揮、 通訊、信息為一體的系統(tǒng)，同時利用無線衛(wèi)星、移動通訊、光纖通訊等先進的科技，使列車在運行過程中實現(xiàn)通訊聯(lián)系，有利于通訊網(wǎng)的形成。這就使通訊系統(tǒng)的可靠性能得到很大的提高，保證了列車在行駛過程中的安全，同時也使運輸效率得到充分的發(fā)揮。
【參考文獻】
[1]（美）卡塔洛頗羅斯基.密集波分復用技術(shù)導論[M].北京：人民郵電出版社，2011.
[2]肖雅君，吳汶麒.用于軌道交通列車自動控制系統(tǒng)的通信技術(shù)[J].城市軌道交通研究，2012，（02）：59-60.
[3]楊磊，李峰.傳輸系統(tǒng)在城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)中的應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.
【關鍵詞】城市軌道交通；信號系統(tǒng)；冗余技術(shù)；系統(tǒng)分析
列車指揮和運行對城市軌道交通信號系統(tǒng)的安全可靠性有著極高的要求，不僅僅要求采用安全可靠性高的元件、器件和軟件，而且還要求城市軌道交通信號系統(tǒng)具有故障導向安全的特征。冗余技術(shù)是提高計算機系統(tǒng)安全可靠性的手段中最有效的一種手段，也是提高城市軌道交通信號系統(tǒng)安全可靠性的最有效的方法之一。一般情況下，城市軌道交通信號系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設計和應用中采用冗余技術(shù)，并且對系統(tǒng)配置一些實用的部件，在城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)生故障時，重復配置的部件就會介入并且承擔故障部件的工作，這樣就可以減緩城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)生故障的時間，從而達到提高城市軌道交通信號系統(tǒng)安全可靠性的目的。在《城市軌道交通信號系統(tǒng)通用技術(shù)條件》章程中，對城市軌道交通信號系統(tǒng)的總則系統(tǒng)、基本功能、技術(shù)要求和環(huán)境條件提出了相應的規(guī)定。對于城市軌道交通信號系統(tǒng)中運用冗余技術(shù)的相關方面做了全面的介紹，明確了冗余技術(shù)對于提高城市軌道交通信號系統(tǒng)安全可靠性的重要性，認為合理的冗余技術(shù)將會大大提高信號系統(tǒng)的安全可靠性。冗余技術(shù)在城市軌道交通信號系統(tǒng)中的運用，加強了列車運行的安全性，促進了列車指揮和運行的現(xiàn)代化進程。筆者就城市軌道交通信號系統(tǒng)和冗余技術(shù)進行了全面的介紹，對城市軌道交通信號冗余技術(shù)進行了全面分析，指出了冗余技術(shù)對提高城市軌道交通信號系統(tǒng)的安全和可靠性的深刻影響。
一、城市軌道交通信號系統(tǒng)簡介
城市軌道交通信號系統(tǒng)是保證列車運行安全，實現(xiàn)行車指揮和列車運行現(xiàn)代化，提高運輸效率的關鍵系統(tǒng)設備。城市軌道交通信號系統(tǒng)一般是由列車的自動控制系統(tǒng)組成，列車的自動控制系統(tǒng)的英文簡稱為ATC，列車自動控制系統(tǒng)包括列車自動監(jiān)控系統(tǒng)、列車自動防護子系統(tǒng)和列車自動運行系統(tǒng)三個子系統(tǒng)。這三個子系統(tǒng)是通過信息交換網(wǎng)絡來構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)地面控制與車上控制相結(jié)合、地面控制與中央控制相結(jié)合，構(gòu)成了一個以安全設備為基礎，集行車指揮、運行調(diào)整和列車駕駛自動化等功能為一體的列車自動控制系統(tǒng)。城市軌道交通信號系統(tǒng)分為列車自動控制系統(tǒng)、固定閉塞ATC系統(tǒng)和移動閉塞ATC系統(tǒng)。其中，列車自動控制系統(tǒng)按照閉塞布點方式可以分為固定式和移動式；按照機車信號傳輸方式可以分為連續(xù)式和點式；按照各系統(tǒng)設備所處地域可以分為控制中心系統(tǒng)、車站及軌旁子系統(tǒng)、車載設備子系統(tǒng)和車場子系統(tǒng)。城市軌道交通信號系統(tǒng)的運營模式分為列車自動監(jiān)控模式、調(diào)度員人工介入模式、列車出入車場調(diào)度模式、車站現(xiàn)地控制模式、車場控制模式、列車運行控制模式以及列車折返模式等。
二、冗余技術(shù)
1.冗余技術(shù)簡介
冗余技術(shù)又稱為儲備技術(shù)，是利用系統(tǒng)的并聯(lián)模型來提高系統(tǒng)安全可靠性的一種有效的手段，冗余技術(shù)可以分為工作冗余和后背冗余兩種技術(shù)。其中，工作冗余是一種或者兩個或以上的單元并行工作的并聯(lián)模型，一般情況下是由各處單元平均負擔工作，因此工作能力有冗余；后背冗余一般情況下只需要一個單元工作，另一個單元是冗余的，用于待機備用。就以計算機為案例來介紹冗余技術(shù)，計算機的服務器以及電源等重要的設備，都是采用一用二備甚至是一用三備的配置，在計算機正常工作時，幾臺服務器可可以同時工作，互為備用，電源也是同樣的工作。但是，一旦遇到通電或者是計算機故障，服務器或者電源就會自動轉(zhuǎn)到正常的設備上繼續(xù)工作，這樣就能確保系統(tǒng)不停機，數(shù)據(jù)不丟失。
2.軟件冗余技術(shù)
計算機軟件冗余技術(shù)指的是在一臺計算機的主機內(nèi)擁有兩套獨立程序，也就是所謂的帶有比較結(jié)果的一硬二軟技術(shù)。主機內(nèi)的兩套程序都能獨立完成對輸出數(shù)據(jù)的處理，在計算機運行正常的情況下，數(shù)據(jù)經(jīng)由比較器進行比較，在比較結(jié)果一致的情況下會經(jīng)過兩套輸出電路，達到數(shù)據(jù)的輸出來接通控制電路。在計算機發(fā)生故障時，因為兩套計算機程序都是獨立的，這樣經(jīng)過比較器得出的比較結(jié)果就會變得不一致，這種比較結(jié)構(gòu)無法接通控制電路，就會導致計算機無法得到正常的供電。這樣就會通過計算機的自動監(jiān)控器的監(jiān)控，在計算機電路短點的情況下，軟件冗余就會將計算機導向安全的結(jié)果。在軟件冗余技術(shù)中，計算機的存儲器和CPU等器件都是公用的，而計算機的程序編制需要嚴格獨立。這種計算機的一硬二軟技術(shù)不能做到電路的完全獨立，因此這種軟件冗余技術(shù)存在著孿生性故障的隱患。
3.“二取二”硬件冗余系統(tǒng)
“二取二”硬件冗余系統(tǒng)是指兩全相同的計算機在對輸入數(shù)據(jù)進行處理后，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果是相同的。這種處理結(jié)果會經(jīng)過比較器的比較，在確認結(jié)果后就能使同步器的控制系統(tǒng)通過輸出電路做出控制命令。而在計算機發(fā)生故障時，兩臺計算機的數(shù)據(jù)處理結(jié)果是不相同的，這樣比較器進行比較后會給出切斷電路的命令，切斷計算機的電路做出故障警報?！岸《庇布哂嘞到y(tǒng)有效的保證了計算機電路的輸出，防止計算機在發(fā)生故障時產(chǎn)生連鎖反應，導致計算機的數(shù)據(jù)丟失。
三、城市軌道交通信號冗余技術(shù)分析
城市軌道交通信號系統(tǒng)是依靠計算機技術(shù)來保證列車運行的安全，實現(xiàn)行車指揮和列車運行現(xiàn)代化，提高運輸效率的系統(tǒng)設備。冗余技術(shù)在城市軌道交通信號系統(tǒng)中的運用，加強了列車運行的安全性，促進了列車指揮和運行的現(xiàn)代化進程。城市軌道交通信號系統(tǒng)中，列車的行車設備或者子系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)采用二取二或者三取二的計算機冗余技術(shù)，這種冗余技術(shù)對于提高列車指揮和運行的安全可靠性是最為有效的。每輛列車上面可以配置二取二或者三取二的冗余技術(shù)的車載設備，對列車的自動防護系統(tǒng)等安全設備采用計算機冗余技術(shù)，這樣就能有效的運用列車的自動防護系統(tǒng)，提高列車的行車安全性。城市軌道交通信號系統(tǒng)的計算機軟件應該具有冗余、容錯以及糾錯的功能，這樣就不允許因為計算機的故障造成信號系統(tǒng)的失控，城市軌道交通信號系統(tǒng)的冗余技術(shù)會將付賬導向安全方面。城市軌道交通信號系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡應該采用雙網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，列車的自動監(jiān)控系統(tǒng)的主要設備都要進行重配置，例如各種類型的服務器、網(wǎng)絡的交換器、數(shù)據(jù)的傳輸設備等都應該進行重復配置，城市軌道交通信號系統(tǒng)的工作站也應該能互為備用，這樣對于提高城市軌道交通系統(tǒng)的安全可靠性具有很大的作用。
四、結(jié)語
通過對前文的分析，可以看見冗余技術(shù)對于城市軌道交通信號系統(tǒng)的運行有著十分巨大的作用，合理的冗余技術(shù)對于提高城市軌道交通信號系統(tǒng)的安全可靠性有著巨大的影響。城市軌道交通信號系統(tǒng)采用冗余技術(shù)，可以在城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)生故障時，重復配置的部件就會介入并且承擔故障部件的工作，這樣就可以減少城市軌道交通信號系統(tǒng)發(fā)生故障的時間，從而達到提高城市軌道交通信號系統(tǒng)安全可靠性的目的。
參考文獻
[1]GB/T 12758 2004城市軌道交通信號系統(tǒng)通用技術(shù)條件[S].
1.1通信技術(shù)的系統(tǒng)傳輸框架
通信技術(shù)應用于城市軌道交通中，首先需要建立一個通信傳輸系統(tǒng)，利用通信技術(shù)建立起點多點或者點對面的傳輸通道，綜合數(shù)個傳輸通道建立起軌道間的通信連接，然后才能發(fā)揮出通信技術(shù)在軌道交通中的作用。軌道交通中的通訊系統(tǒng)是利用遠程客戶端與中央控制中心的信息交換機相互連接，對公務電話中各個車站或者站點進行數(shù)字模擬技術(shù)的處理，完成通話功能，然后在實現(xiàn)公務電話的外線聯(lián)通業(yè)務。公務電話系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)控制中心中不同調(diào)度臺對各個站點發(fā)出調(diào)度指令，從而使得控制中心與車站、站點之間的語音通信得以完成。另外視頻監(jiān)控工作系統(tǒng)則是能夠?qū)崿F(xiàn)控制中心中的二級控制網(wǎng)絡系統(tǒng)對某一車站中的某一個監(jiān)控圖像進行調(diào)用時，利用控制中心或者車站的操縱裝置就能夠有效控制顯示屏幕，簡便操作。廣播系統(tǒng)可以實現(xiàn)控制中心和車站之間的二級控制，通過廣播控制臺直接發(fā)送緊急廣播或其他廣播信息，除此之外，根據(jù)控制中心收到的ATS指令分析各列車的運行情況，對各車次列車的運行情況、到站、離站信息予以自動播放，如此可以更加充分的掌握好列車的運行信息。
1.2設計通信接口
通信傳輸系統(tǒng)作為軌道交通中必不可少的組成部分，信息傳輸系統(tǒng)需要滿足能夠充分掌握通信發(fā)展方向和為軌道交通安全性能保駕護航的兩大要求。基于軌道交通中的通信業(yè)務極為復雜多樣，通信接口作為通信傳輸系統(tǒng)中連接工具就顯得尤為重要。如何設計通信接口，將直接影響到通信傳輸系統(tǒng)的運行、軌道交通的安全等等方面。因此，為保證城市軌道交通良好運行的要求，要求隨時對通信技術(shù)進行更新處理。通訊傳輸系統(tǒng)最好的選擇是目前較為成熟的IPoverSDH，SDH傳輸系統(tǒng)具備諸多優(yōu)點，比如穩(wěn)定可靠、通訊靈活、適用性強，不過SDH對多點與單點之間傳送信息效果方面還是差強人意。為了彌補傳送效果差的問題，技術(shù)人員可以采用PI技術(shù)，利用PI技術(shù)的優(yōu)點對此缺陷進行有效的彌補，綜合兩種技術(shù)實現(xiàn)技術(shù)互補，因為可以利用其它技術(shù)進行缺陷彌補，且技術(shù)本身又有著諸多優(yōu)點，IPoverSDH技術(shù)已經(jīng)逐漸成為城市軌道交通中通訊系統(tǒng)的首選技術(shù)方案。具體來說，SDH傳輸技術(shù)中的SDH傳輸網(wǎng)的基礎構(gòu)成單位是一個一個的網(wǎng)絡單元，通過光纖、衛(wèi)星信號或者微波進行信息的同步接受和傳輸，網(wǎng)絡單元的基礎功能就是能夠接受、傳輸、交換信息，通過各網(wǎng)絡單元形成傳輸網(wǎng)，達到傳送信息的目的，是一種可以進行網(wǎng)絡統(tǒng)一管理的信息傳輸網(wǎng)。SDH通訊技術(shù)以很好的完成科學管理城市軌道交通網(wǎng)絡的要求，除此之外還能夠完成動態(tài)網(wǎng)絡的維護工作、業(yè)務工作的實時監(jiān)控等功能，有效提高網(wǎng)絡資源的有效利用率，最大化地滿足城市軌道交通中隊通訊傳輸?shù)囊?。由此可見，只有真正提供城市軌道交通中的通訊水平，利用先進性的通訊技術(shù)、通訊網(wǎng)絡，才能夠加倍做好通訊網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)，更好的服務于城市軌道交通運行，更好的服務城市市民的生產(chǎn)生活。在SDH技術(shù)的實踐應用過程中，利用此種技術(shù)可以滿足多種業(yè)務信息同時傳輸?shù)囊螅脗鬏斁W(wǎng)、傳輸通道將各個車站、停車場的信息向其他站點或者控制中心傳輸，或者將控制中心的信息傳輸至各個車站、停車場，實現(xiàn)信息的及時傳送和轉(zhuǎn)接。
2通信技術(shù)在城市軌道交通中的具體應用
城市軌道交通作為新型的交通方式，不同于在路面上行駛的自由車輛，因為軌道交通需要在特定的軌道上才能運行，并且由于軌道交通是為了緩解城市交通壓力而應運出現(xiàn)的交通工具，主要就是指的城市地鐵與輕軌，軌道所在的位置都是地面下部開通的地下通道或者地面上部架起的各種軌道大橋等等?；谲壍澜煌ǖ奶厥庑裕鞘熊壍澜煌ň遣捎枚c停車、定時停車的方式，因此在軌道交通車輛運行過程中，保持良好的通信，進行信息的溝通交通顯得十分重要。需要保證城市軌道列車運行的安全，就必須要依賴于良好的通信系統(tǒng)，通過通信技術(shù)進行信息交換、指令、運行調(diào)度等等工作，滿足城市居民的交通出行需求。正是基于軌道交通對通信技術(shù)的高度依賴，使得最好最先進的通信技術(shù)均在軌道交通中得到大量的廣泛性應用。大量的通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的建立，使得信息得以有效、大量的傳輸，也就形成了一個巨大的交通信息網(wǎng)絡，對信息網(wǎng)絡進行科學有效的區(qū)分整理，使其更好的服務于軌道列車的運用。除此之外，通信技術(shù)需要和計算機網(wǎng)絡進行緊密結(jié)合，兩者共同作用才能完成城市軌道交通中的管理通信系統(tǒng)，為軌道交通提供各類信息、圖像、文字、信號等的傳輸功能。
3結(jié)語
關鍵詞：軌道交通；無線通信系統(tǒng)；優(yōu)化；覆蓋
1 序言
城市軌道交通的絕大部分線路及車站均設置在地下，無線信號主要在隧道內(nèi)傳播。由于隧道的直線距離較短、彎曲路段多，造成無線電波直線傳播較難，同時隧道會大量吸收無線信號，產(chǎn)生嚴重多徑衰落，造成無線信號的極化紊亂，增加信號衰減。隨著信息的需求迅猛增長以及國家的大力支持，公眾網(wǎng)已經(jīng)從2G時展到3G時代，選擇又進入到4G時代了，無線通信的應用日趨綜合化，無線通信技術(shù)向?qū)拵Щ?，寬帶化，IP化的方向發(fā)展，各種通信制式趨于融合，電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)、廣電網(wǎng)融合趨勢明顯，將匯聚功能強大的多渠道，多媒體綜合信息平臺，信息網(wǎng)絡將覆蓋各類終端。
2 城市軌道交通通信系統(tǒng)的組成
城市軌道交通通信系統(tǒng)主要由專用通信、公安通信和公網(wǎng)通信3個通信系統(tǒng)組成。公網(wǎng)通信系統(tǒng)應滿足城市軌道交通公眾通信服務，將電信運營商移動通信系統(tǒng)覆蓋到城市軌道交通全程地下空間。公網(wǎng)通信系統(tǒng)由傳輸系統(tǒng)、移動通信引入系統(tǒng)、集中監(jiān)測警告系統(tǒng)和電源系統(tǒng)等組成。
3 城市軌道交通無線系統(tǒng)的覆蓋
城市軌道交通的主要形式是地鐵。地鐵地下站有“站臺”“站廳”“商業(yè)層”和“設備層”之分?！罢九_層”為上下列車點，和隧道同層；“設備層”為地鐵專網(wǎng)和公網(wǎng)設備的安裝地點，一般在“站廳層”和“站臺層”之間；“商業(yè)層”則通常和“站廳層”同層。
在對地鐵地下車站進行無線覆蓋時需要考慮地下站的結(jié)構(gòu)對信號覆蓋的影響，行人出入地鐵站時和列車在隧道內(nèi)行駛時以及列車進出隧道洞口時移動通信網(wǎng)絡小區(qū)信號切換的影響。
為滿足移動運營商公共無線信號在地鐵內(nèi)的延伸和覆蓋，在地下車站設置了公網(wǎng)通信機房。各運營商的信源設備與配套的傳輸、電源設備等，均安裝在各地下車站的通信機房內(nèi)。
3.1 覆蓋的方式
由于地鐵覆蓋范圍變得更為廣泛，因此實現(xiàn)信號覆蓋的方式也有多樣。
（1）隧道漏纜覆蓋：地鐵90%的區(qū)段是在地下，采用漏纜覆蓋的方式非常普遍。通常從設備房的基站或直放站內(nèi)通過功分器接出一定類型的射頻電纜（一般有1/2、7/8、5/4、13/8型號幾種），再通過跳線接入不同類型的漏纜。漏纜按尺寸可以劃分為7/8、5/4、13/8三種規(guī)格。在實際工程中，一般依據(jù)區(qū)間的長短來選擇：通常13/8型號的漏纜應用在2.2 km左右的區(qū)間，5/4型號的漏纜應用在1.5 km左右的區(qū)間，7/8型號的漏纜應用在0.8 km以內(nèi)的區(qū)間。
（2） 定向天線、八木天線與極柱天線：在隧道或聯(lián)絡線處，往往需要對無線信號進行補強，因此采用定向天線的居多，在廣州地鐵一號線大量采用偶極天線，作為車站站廳及停車庫的信號覆蓋。八木天線與極柱天線一般安裝在車輛段，覆蓋該地區(qū)的空曠區(qū)域。
（3） 站廳低廓全向天線覆蓋：在各車站，一般將設備房內(nèi)的基站或直放站信號饋出到站廳處，以方便車控室的車站電臺的信號接收，同時便于站務人員在站廳值班及巡查。按照目前的覆蓋要求，一般在一個典型車站需要5-7副天線（站廳3副，設備區(qū)2副，長通道2副）。一般基站的典型輸出功率為10 W（40 dBm），而且信號優(yōu)先保證覆蓋隧道，因此，一般在設備房采用20 dB或30 dB的耦合器，耦合出信號作為上述天線的輸出。
4 城市軌道交通通信無線系統(tǒng)的現(xiàn)狀
隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，越來越多的應用對無線系統(tǒng)提出了更高的要求，然而由于技術(shù)，歷史等原因，我國城市軌道交通無線通信系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，種類繁多。城市軌道交通的無線通信系統(tǒng)分為專用無線通信系統(tǒng)和公共無線通信系統(tǒng)。專用無線通信系統(tǒng)包含無線調(diào)度通信系統(tǒng)，列控信息車地無線傳送系統(tǒng)，移動電視系統(tǒng)，公安無線，消防無線應急系統(tǒng)，導乘信息及視頻監(jiān)控車地無線傳輸?shù)?。城市軌道交通的專用無線通信系統(tǒng)還停留在第二代和無線局域網(wǎng)的技術(shù)水平上。其中只有無線調(diào)度通信系統(tǒng)使用的TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)被業(yè)界認可，其他各種無線寬帶技術(shù)在軌道交通領域還沒有形成標準，同樣的應用在不同城市甚至不同線路都可能采用不同的技術(shù)。
從目前軌道交通對于通信的實際需求來看，TETRA系統(tǒng)屬于第二代移動通信的技術(shù)，其帶寬有限，無法傳輸大量寬帶數(shù)據(jù)，從而無法實現(xiàn)移動電視，視頻監(jiān)控等寬帶數(shù)據(jù)應用，WLAN，WIMAX等寬帶接入技術(shù)因為延遲，VOIP效率不高等原因，無法提供可靠語音業(yè)務，這些現(xiàn)有的寬帶接入技術(shù)都很難單獨發(fā)展成一個完整，通用的城市軌道交通無線通信系統(tǒng)。在穩(wěn)定快速的接入基礎上，同時能夠提供語音業(yè)務和更寬的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務就成為我們下一代城市軌道交通無線通信系統(tǒng)的目標。隨著無線技術(shù)的迅速發(fā)展，這一目前的實現(xiàn)肯定可以。
5 城市軌道交通通信無線系統(tǒng)的優(yōu)化
為了實現(xiàn)城市軌道交通通信無線通信的優(yōu)化，下列關鍵技術(shù)是必不可少的：大容量寬帶技術(shù)，語音集群通信技術(shù)，切換優(yōu)化，分布式基站及載波聚合技術(shù)等。
新一代寬帶移動通信技術(shù)以正交頻分復用技術(shù)和多輸入多輸出技術(shù)為基礎，綜合了混合自動重傳請求，自適應調(diào)制編碼，功率控制，同步技術(shù)，動態(tài)信道分配等先進技術(shù)，而正交頻分多址則是在正交頻分復用技術(shù)的基礎上來實現(xiàn)多用戶的接入，相比其他多址方式，正交頻分多址具有頻譜效率高，接受信號處理簡單，支持靈活的寬帶擴展，易于與多天線技術(shù)結(jié)合，易于與鏈路自適應技術(shù)結(jié)合，易于多媒體業(yè)務的傳輸?shù)葍?yōu)勢。
城市軌道交通無線通信系統(tǒng)必須向下兼容，繼承現(xiàn)有數(shù)字集群調(diào)度系統(tǒng)的所有功能，實現(xiàn)調(diào)度員，死機，車站值班員之間的語音通信和短數(shù)據(jù)傳送，具備單呼，組呼，廣播，回憶，PTT話權(quán)搶占，遲后進入，動態(tài)重組，通話組掃描，優(yōu)化級呼叫，強插，強拆，限時通話，端狀態(tài)呈現(xiàn)，監(jiān)聽錄音，禁話等功能。為了語音和數(shù)據(jù)更好地結(jié)合，城市軌道交通無線通信系統(tǒng)必須有服務質(zhì)量保證。按照不同業(yè)務類型，劃分不同服務質(zhì)量等級，語音數(shù)據(jù)服務質(zhì)量優(yōu)化級數(shù)據(jù)，視頻監(jiān)控及電視直播等數(shù)據(jù)因為實時性不高，可劃分為最低優(yōu)先級，通信系統(tǒng)的介質(zhì)訪問控制層調(diào)度算法將優(yōu)先發(fā)送語音數(shù)據(jù)，然后是高優(yōu)先級數(shù)據(jù)，最后是低優(yōu)先級數(shù)據(jù)。
目前一般語音業(yè)務對無線傳輸速率要求很低最高只需13 kbit/s就可以保證清晰穩(wěn)定的通信效果，但該速度對數(shù)據(jù)業(yè)務來說是十分低的。隨著各專業(yè)技術(shù)發(fā)展，地鐵列車監(jiān)控數(shù)據(jù)、信號控制數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等一系列數(shù)據(jù)業(yè)務，也會通過專用無線傳輸通道進入各自的中央設備，屆時這些數(shù)據(jù)業(yè)務對無線覆蓋的要求將進一步加強。
作為無線覆蓋的延伸設備，直放站類產(chǎn)品的特點是補充網(wǎng)絡覆蓋的不足，廣泛使用在各無線覆蓋領域。但該設備目前需要專業(yè)的技術(shù)人員進行現(xiàn)場安裝、調(diào)試和維護，大大增加了直放站使用的局限性和成本。隨著未來大量使用和低成本化要求。直放站將更為微型化、低成本化和更易于安裝，以此帶動延伸覆蓋的簡易性、便捷性。
隨著覆蓋技術(shù)的發(fā)展，將區(qū)間隧道信號系統(tǒng)無線覆蓋、民用無線覆蓋、PIDS無線寬帶傳輸系統(tǒng)覆蓋、公安無線集群覆蓋等渠道統(tǒng)一，通過設備整合饋入信號，使區(qū)間無線信號可以從同一根漏纜饋出，實現(xiàn)覆蓋資源共享。
隨著4G技術(shù)大規(guī)模對智能天線的利用，地鐵無線集群通信系統(tǒng)也應廣泛引進此類設備。不但精確控制下行發(fā)射功率，降低功耗，同時也能進一步優(yōu)化各值班點、辦公樓等區(qū)域的信號覆蓋。
6 結(jié)語
城市軌道交通無線通信發(fā)展如果能在穩(wěn)定，可靠地實現(xiàn)傳統(tǒng)語音度基礎上，提供更寬的數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)列控信息可靠傳輸，電視直播，乘客信息服務，視頻監(jiān)控等寬帶應用，將極大節(jié)約頻譜資源，簡化系統(tǒng)設備，以最新無線技術(shù)為基礎，兼容現(xiàn)有城市軌道交通無線通信技術(shù)的多通道綜合通信平臺，將是城市軌道交通無線通信系統(tǒng)的發(fā)展目標。
參考文獻
1.數(shù)字集群移動通信系統(tǒng) 鄭祖輝 電子工業(yè)出版社 2005年
【關鍵詞】現(xiàn)場總線城市軌道信號系統(tǒng)
一、引言
隨著計算機和通信技術(shù)大量應用于信號系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的集中控制模式的信號系統(tǒng)逐漸被淘汰，采用現(xiàn)場總線技術(shù)的分散控制模式的信號系統(tǒng)逐步應用于城市軌道交通中。
二、現(xiàn)場總線技術(shù)的分類
目前城市軌道交通信號系統(tǒng)中使用的現(xiàn)場總線主要有以下幾種：PROFIBUS、CAN、LONWORKS等。其主要技術(shù)特點如下：（1）PROFIBUS現(xiàn)場總線。PROFIBUS是一種國際性的、開放式的、不依賴于生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準。它誕生于1987年，由德國SIEMENS公司等組織開發(fā)，先后成為德國和歐洲的現(xiàn)場總線標準（EN50170），并于2000年成為IEC61158中的現(xiàn)場總線國際標準之一。（2）CAN現(xiàn)場總線。CAN是控制器局域網(wǎng)（Control Area Network）的簡稱，最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信，其總線規(guī)范被ISO國際標準組織制定為國際標準。CAN總線在國內(nèi)應用非常廣泛，在目前的軌道交通有大量應用實例。
三、現(xiàn)場總線技術(shù)在城市軌道交通信號系統(tǒng)中的應用
城市軌道交通信號系統(tǒng)主要由計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)、列車自動防護子系統(tǒng)、列車自動駕駛子系統(tǒng)和列車自動監(jiān)控子系統(tǒng)組成。本文討論西門子計算機聯(lián)鎖子系統(tǒng)中現(xiàn)場總線的應用。
SICAS ECC基本配置：（1）操作與顯示控制系統(tǒng)：包括計算機單元操作控制臺、中央操作與顯示功能、服務與診斷（S&D）設備。（2）IC（聯(lián)鎖計算機）系統(tǒng)：包括用于聯(lián)鎖的信號和安全邏輯，多樣化的微機、冗余設計和到EIM-ECC的總線連接。（3）SICAS ECC（元件控制計算機）：帶有3取2計算機系統(tǒng)的故障-安全EIM-ECC，用于室外設備和軌道空閑檢測的接口連接）。
從SICAS系統(tǒng)硬件圖中可以看到整個SICAS系統(tǒng)用到了ATS總線和PROFIBUS總線。其中SICAS ECC與相鄰的SICAS ECC之間采用PROFIBUS總線進行通信、SICAS ECC與下一個SICAS之間采用PROFIBUS總線進行通信，SICAS IC與SICAS ECC采用PROFIBUS總線進行通信，而SICAS IC與相鄰的SICAS IC采用ATS總線通信，SICAS IC和控制中心也采用ATS總線進行通信。
SICAS系統(tǒng)進行了冗余設計，SICAS的冗余設計分為設備冗余和通道冗余。通道冗余指的是每一臺設備提供兩個通道，例如PROFIBUS A通道和PROFIBUSB通道，兩個通道信息同步，設備可以任意選擇一條傳輸通道進行信息的傳遞。
由于采用了PROFIBUS現(xiàn)場總線，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有高度分散性，網(wǎng)絡采用冗余結(jié)構(gòu)，而且從PROFIBU協(xié)議模型看，顯而易見不僅簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設備，還提高了可靠性。重要的工作站，如SICAS ECC都享有信息通道冗余，可實時地選用PROFIBUS A、B網(wǎng)絡中任一通道完成數(shù)據(jù)傳輸，保證了信息的安全性和可靠性。
四、結(jié)論
城市軌道交通的快速發(fā)展，對信號系統(tǒng)提出了更高的要求，為了改進傳統(tǒng)信號系統(tǒng)的一些缺點，比如設備復雜，故障查找困難等，越來越多的城市軌道交通信號系統(tǒng)使用現(xiàn)場總線技術(shù)來簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)可靠性、降低成本?，F(xiàn)場總線技術(shù)的應用也使得城市軌道交通信號系統(tǒng)向著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的方向發(fā)展。隨著我國城市軌道交通快速發(fā)展，會有越來越多的現(xiàn)場總線進入城市軌道交通領域。
參考文獻
[1]劉陽學，現(xiàn)場總線技術(shù)在城市軌道交通綜合監(jiān)控中的應用，現(xiàn)代城市軌道交通，2006年5月，pp.11-13
關鍵詞：城市軌道交通：無線通信系統(tǒng)：設計
前言
在我國的大多數(shù)大中型城市，城軌可有效減輕城市交通的壓力，車地無線通信系統(tǒng)為提高軌道交通運輸效率起到了決定性的作用。在無線通信科技飛速發(fā)展的今天，城市軌道交通系統(tǒng)中將會融合多種無線通信技術(shù)發(fā)揮重要的作用。隨著系統(tǒng)建設復雜化，無線通信投資金額數(shù)目也會逐漸增加，各系統(tǒng)的資源共享受到影響。
1.目前城市軌道交通無線系統(tǒng)現(xiàn)狀
在城市軌道交通飛速發(fā)展的今天，城市軌道交通中的應用對無線系統(tǒng)的要求也隨著提高了。但是，因為技術(shù)和歷史多方面的原因，國內(nèi)的城市軌道交通無線通信系統(tǒng)普遍規(guī)劃不佳。城市軌道交通的無線通信系統(tǒng)一般分為兩種，一種是無線通信系統(tǒng)，另一種就是公共無線通信系統(tǒng)。前者主要包括了這些系統(tǒng)：無線調(diào)度通信系統(tǒng)、公安無線、導乘信息及頻監(jiān)控車-地無線傳輸?shù)认到y(tǒng)。從現(xiàn)在的軌道交通對于通信的實際需求的角度來看，TETRA系統(tǒng)屬于第2代移動通信系統(tǒng)的技術(shù)，因為其帶寬不足，傳輸寬帶數(shù)據(jù)容量有限，難以實現(xiàn)移動電視、視頻監(jiān)控等寬帶數(shù)據(jù)應用。有一些寬帶接入技術(shù)，比如wLAN技術(shù)，存在效率不高的缺陷，從而很難為用戶提供質(zhì)量可靠的語音功能。目前，就實際需求來看，現(xiàn)有的寬帶接入技術(shù)發(fā)展成為一個完整通用的無線通信系統(tǒng)的難度是比較大的。因此，怎樣在穩(wěn)定發(fā)展的基礎之上為城市軌道交通無線通信系統(tǒng)提供更高質(zhì)量的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務成為下一個目標。
2.系統(tǒng)解決方案及其社會經(jīng)濟效益
舊有的城市軌道交通通信建設中的無線調(diào)度通信、數(shù)字調(diào)度、公眾移動通信等都是相互獨立狀態(tài)的，其各自有各自的系統(tǒng)，容易出現(xiàn)重復建設而導致資源浪費的現(xiàn)象發(fā)生。在城市軌道交通中的新一代無線通信系統(tǒng)可建立一個將多種無線技術(shù)融合在一起的多通道綜合通信平臺，借助這個平臺，輔以IP技術(shù)和TETRA系統(tǒng)，可達到集群調(diào)度的目的。圖1華為城市軌道交通無線集群調(diào)度解決方案。
在最新的4G技術(shù)的支持下，為專業(yè)用戶提供的數(shù)據(jù)帶寬更寬，客戶體驗更好。除外，該無線通信系統(tǒng)實現(xiàn)的無線通信系統(tǒng)更加穩(wěn)定和可靠，可為用戶帶來更大容量和更可靠的數(shù)據(jù)通信功能，甚至可以通過軌道交通看電視直播、緊急報警、視頻監(jiān)控等功能，這樣就不僅可以滿足人們出現(xiàn)的娛樂需求，還能滿足人們的安全需要。該系統(tǒng)還能整合無線資源平臺，將頻譜效率提高，如此就能有效預防系統(tǒng)之間的干擾現(xiàn)象的發(fā)生。在工程建設方面，在新一代城市軌道交通通信系統(tǒng)的建設中，基站數(shù)量不必像以前那么多，漏纜重復建設率降低。不僅可以降低設備的投資金額，還能大幅度減少施工費用。
3.軌道交通各系統(tǒng)設計的功能需求
3.1專用無線調(diào)度系統(tǒng)
通過專用無線調(diào)度的使用，可對軌道交通固定用戶與移動用戶之間的數(shù)據(jù)信息和視頻信息等進行傳輸及交換。專用無線調(diào)度主要包括三大部分：行車調(diào)度、維修調(diào)度、環(huán)控調(diào)度等部分。如果TD-LTE小區(qū)產(chǎn)生并發(fā)10路無線通話，根據(jù)每路呼叫帶寬需要達到速度32 Kbit/s，10路并發(fā)可達320Kbit/s。與此同時，在同一個小區(qū)內(nèi)配備視頻通話1-2路，傳輸帶寬升級為384Kbit/s。
3.2乘客信息系統(tǒng)
PIS車地無線通信的功能是由控制中心給運營車輛發(fā)送信息和視頻，為車輛通行提供服務。當列車處于正常運行狀態(tài)時，每列車可接收1路高清晰數(shù)字視頻信息，視頻編碼采用MPEG-2、MPEG-4或H.264格式，每路占用帶寬區(qū)間為[4，6]Mbit/s。
3.3列車視頻監(jiān)視
列車視頻監(jiān)視業(yè)務為上行車輛服務，把運營車輛將列車內(nèi)實時視頻監(jiān)控圖像傳輸至控制中心。當列車處于正常運行狀態(tài)時，軌道交通內(nèi)的工作人員通過視頻監(jiān)控設施對列車內(nèi)的事實狀況進行監(jiān)控，采集圖像。通常情況下，在每一節(jié)車廂內(nèi)，可安裝兩臺攝像機。在列車的首部和尾部分別安裝一臺攝像機。6輛編組列車共14路視監(jiān)視頻信息，控制中心根據(jù)需要可實時隨意調(diào)看其中2-4路圖像，每列車通過無線系統(tǒng)將圖像信息上傳至車站，再經(jīng)主干網(wǎng)絡傳到控制中心。按每路視頻圖像占帶寬1.5 Mbit/s考慮，視頻業(yè)務需要6Mbit/s以上帶寬。
3.4信號系統(tǒng)
車地通信信號系統(tǒng)的車地通信不僅能為乘客提供安全保障，還能使列車實現(xiàn)高效率運轉(zhuǎn)。信號系統(tǒng)具有一些特征：安全性高、可靠性強、自動化程度較高等，車地通信一般采用CBTC業(yè)務，該系統(tǒng)使用的帶寬可達到100Kbit/s。
關鍵詞：城市軌道交通；車—地無線通信網(wǎng)絡；TD—LTE技術(shù)
0引言
當前國內(nèi)軌道交通通信系統(tǒng)一般采用WALN（無線局域網(wǎng)技術(shù)），但實際應用時很難適用于快速移動的環(huán)境，而且在信號切換過程中，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性比較差。而TD—LTE技術(shù)采用專用頻段傳輸，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性和安全性均比較高，逐漸被應用于軌道交通通信建設中，因此，對該項技術(shù)的應用要點進行詳細探究至關重要。
1TD—LTE技術(shù)概述
TD—LTE網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)主要是由CN（核心網(wǎng)）以及U—TRAN（無線接入網(wǎng)）所組成的，其無線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)通過分組交換的具體運行模式，突破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)劃的架構(gòu)模式，大大提升了傳輸速度。在此變化過程中，LTE無線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)不僅在無線數(shù)據(jù)結(jié)口方面得到了良好的改進與完善，而且在整個網(wǎng)絡運行系統(tǒng)中通過EPC這一分組交換的核心網(wǎng)絡，構(gòu)建了科學的EPS演進分組系統(tǒng)。與此同時，分組交換核心網(wǎng)EPC與E—UTRAN一同結(jié)合實際的網(wǎng)絡業(yè)務有效釋放IP承載數(shù)據(jù)流以及建立用戶的請求架構(gòu)。3G以及2G網(wǎng)絡都屬于分層架構(gòu)的部署形式，因此這一網(wǎng)絡架構(gòu)的網(wǎng)絡節(jié)點較多，準備發(fā)送或從天線發(fā)射的網(wǎng)絡信號解調(diào)主要依靠BTS和NodeB，然后經(jīng)過解調(diào)處理的射頻信息進行重傳或糾錯處理。在此結(jié)構(gòu)中，很多不同的BTS或NodeB都受到BSC和RNC的控制，這兩大結(jié)構(gòu)的主要任務是負責及控制BTS、NodeB基站中的數(shù)據(jù)交換以及信令傳輸，并通過對無線網(wǎng)絡資源的管理，從而將其與CN相連接。同時，TD—LTE無線網(wǎng)絡主要采用了扁平化以及單節(jié)點的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，能夠有效減少數(shù)據(jù)和信息的網(wǎng)絡傳輸路徑，縮短數(shù)據(jù)信息的傳輸周期[1]。將TD—LTE技術(shù)應用于網(wǎng)絡規(guī)劃中，其優(yōu)勢是：①TD—LTE技術(shù)采用蜂窩同頻組網(wǎng)技術(shù)，根據(jù)這項技術(shù)的特點，即使在網(wǎng)絡覆蓋是處于滿負荷還是空載的情況，僅受到鄰近地區(qū)的同頻信號干擾，而GSM終端僅受到相鄰小區(qū)的同頻干擾，這樣干擾信號不容易被高層建筑物遮擋。②TD—LTE網(wǎng)絡覆蓋規(guī)劃需要基站的布局結(jié)構(gòu)與業(yè)務的需求，相匹配才能發(fā)揮最大的作用。如果基站與業(yè)務的實際不相匹配，則會導致小區(qū)信號吞吐不均勻信號受到影響。
2軌道交通信號系統(tǒng)現(xiàn)狀
在軌道交通通信工程建設中，主要采用以下幾種系統(tǒng)：基于通信業(yè)的自動控制系統(tǒng)；列車的自動監(jiān)控子系統(tǒng)；列車自動防護子系統(tǒng)；列車自動運行子系統(tǒng)等。在無線通信系統(tǒng)方面，主要采用免費開放的無線局域網(wǎng)絡技術(shù)，通過應用這項技術(shù)，能夠有效滿足很多城市軌道通信需要，但是其缺陷是：①易擾。②信號的不穩(wěn)定性[2]。
3TD—LTE技術(shù)在城市軌道交通車—地無線通信網(wǎng)絡中的應用
3.1漏纜設置
漏纜設置TD—LTE應用MIMO技術(shù)，可以對空間資源進行有效利用，從而有效提升通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性。城市軌道的運行環(huán)境比較特殊，因此，為了保證系統(tǒng)可靠性，一個隧道區(qū)間應設置2條漏纜實現(xiàn)區(qū)間覆蓋，每條漏纜同時承載A、B網(wǎng)信息，當一根漏纜出現(xiàn)問題時，另外一根漏纜還可以繼續(xù)發(fā)揮作用。通常情況下，雙漏纜覆蓋區(qū)間既可以新設2條漏纜，也可共享其他系統(tǒng)漏纜，以降低投資成本、節(jié)約空間資源。但在城市軌道交通線路中，出于管理及使用機制方面的考慮，基本不采用與移動運營商共用漏纜，而與專用無線TETRA系統(tǒng)共用漏纜存在以下問題：專用無線TETRA系統(tǒng)的工作頻段為800MHz，該系統(tǒng)漏纜已經(jīng)于公安350MHz無線通信系統(tǒng)共用，因此，若再與1800MHz頻段合用，頻點跨度較大，會降低漏纜傳輸性能；同時信號頻率越高，傳輸距離越短，每個RRU的小區(qū)覆蓋半徑約為600M，專用無線TETRA基站小區(qū)覆蓋半徑約為1300M，與1800MHz合用漏纜，中繼斷點增多，增加專用無線TETRA系統(tǒng)信號合路及接頭等損耗[3]。
3.2區(qū)間覆蓋網(wǎng)絡冗余方案
對于區(qū)間覆蓋網(wǎng)絡冗余方案，采用A、B網(wǎng)2套無線子系統(tǒng)網(wǎng)絡同址設置方法。其中。A網(wǎng)中的BBU和RRU設置位置以及二者之間的關系保持不變，另外，對于B網(wǎng)RRU，采用交織配置方式，
3.3干擾分析
（1）同頻小區(qū)間干擾。由于城市軌道交通中上、下行線路間隔較小，尤其是在高架單橋雙線、側(cè)式站軌行區(qū)等區(qū)域，兩側(cè)線路小區(qū)若不滿足隔離度要求，無線鏈路質(zhì)量將受到極為嚴重的同頻干擾影響。為解決兩側(cè)線路間小區(qū)干擾，主要采用小區(qū)合并的方式，即使用同一小區(qū)信號覆蓋兩側(cè)線路。而由此可能造成無線帶寬不足的情況，需要通過控制小區(qū)內(nèi)的用戶數(shù)量來加以解決。加大列車間隔和控制RRU發(fā)射功率、減小小區(qū)覆蓋范圍均能達到較少小區(qū)內(nèi)用戶數(shù)量的目的，比較而言，后者更易實現(xiàn)。（2）系統(tǒng)間干擾。由很多干擾類型所組成的，包括接收機互調(diào)干擾、各移動運營商系統(tǒng)間的鄰頻干擾等，對此，為了盡量減少系統(tǒng)間干擾，在各個系統(tǒng)之間，應該注意保持一定的隔離度。通過理論計算，并綜合考慮各廠家設備的性能指標，一般80DB的隔離度即可滿足要求。同時，TD—LTE系統(tǒng)頻段處于1785～1805MHz之間，與中國移動通信的DCS1800下行1805～1830MHz鄰頻，這樣就可能會出現(xiàn)鄰頻干擾問題，對此，在各個系統(tǒng)之間，可以設置5MHz的保護間隔。
3.4TD—LTE網(wǎng)絡優(yōu)化策略
在TD—LTE網(wǎng)絡運行中，SINR的運行受到重疊覆蓋高低的影響，而影響重疊覆蓋的主要因素為天線的夾角，也就是對基站的設計是網(wǎng)絡優(yōu)化的關鍵技術(shù)之一?；疽约疤炀€夾角對于網(wǎng)絡的影響較大，在外界環(huán)境不發(fā)生巨大變化的情況下，合理設計天線的夾角可以有效增加移動無線網(wǎng)絡覆蓋面積。在這一基礎上，實施對劣化小區(qū)的治理，針對性的設計基站，改善劣化小區(qū)的用戶感知，提高移動網(wǎng)絡覆蓋的整體效率。此外，在網(wǎng)絡運行中，網(wǎng)絡信號受到來自外界因素的影響，減少網(wǎng)絡負荷是降低網(wǎng)絡信號干擾的重要手段，也是TD—LTE無線網(wǎng)絡的核心技術(shù)之一。尤其是針對4G網(wǎng)用戶流量，熱點小區(qū)的負荷不斷升高，要盡量保持小區(qū)內(nèi)的網(wǎng)絡分布合理。
4結(jié)語
綜上所述，TD—LTE是一種先進的通信技術(shù)，TD—LTE系統(tǒng)的安全性和可靠性比較高，現(xiàn)如今已經(jīng)被廣泛應用于城市軌道交通通信建設中。根據(jù)本文分析，在城市軌道交通車—地無線通信施工中應用TD—LTE技術(shù)，能夠有效提升城市軌道交通車—地無線通信的網(wǎng)絡水平，合理利用頻率、空間、漏纜等資源，保證通信系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。
參考文獻：
[1]賈萍，徐淑鵬.TDD-LTE技術(shù)在城市軌道交通CBTC系統(tǒng)中應用[J].城市軌道交通研究，2015（12）：113-116.
[2]莫宏波，朱新寧，果敢，等.LTETDD與LTEFDD的關鍵過程差異分析[J].電信科學，2010（2）：74-79.
【關鍵詞】軌道客車；無線系統(tǒng)；工作原理
中圖分類號：P135 文獻標識碼：A
一、CBTC是基于通信的列控系統(tǒng)。
在CBTC中， 連接。無線通信系統(tǒng)主要為列車控制提供列車與地面設備的雙向通信，實現(xiàn)移動自動閉塞，以提高區(qū)間通過能力。因此目前新開通的城市軌道交通線都采用CBTC列車控制系統(tǒng)。
二、無線通信方式的優(yōu)點
進入20世紀80年代，隨著通信技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)、可靠性理論、微電子技術(shù)的發(fā)展，以及信號工程技術(shù)人員對信息技術(shù)的認可，使得利用無線通信傳遞車、地間雙向信息真正成為可能。無線通信方式具有其他方式難以比擬的優(yōu)點，表現(xiàn)在以下幾個方面：
·通過移動通信技術(shù)在可使用的頻率資源內(nèi)，實現(xiàn)線路上所有的運行列車與控制中心的實時雙向通信。的數(shù)據(jù)包，信息量大。
·可進一步取消地面信號，降低系統(tǒng)造價，節(jié)省開支。
·具有很高的靈活性，可采用衛(wèi)星、光纖、數(shù)字微波、漏泄電纜等多種現(xiàn)代化的通信手段，以確保通信的暢通、準確安全、迅速可靠。
·可采用通信領域的高新技術(shù)實現(xiàn)高可靠的信息發(fā)送、接收。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成
CBTC中的無線通信系統(tǒng)，應符合WLAN802．11b標準(DSSS)，采用標準網(wǎng)際協(xié)議(IP)的尋址方式，應用數(shù)據(jù)通過軟件平臺進行處理，滿足數(shù)據(jù)安全性、可靠性、傳輸無縫、延遲短等多方面的要求，且保證列車控制數(shù)據(jù)優(yōu)先權(quán)和帶寬預留。無線通信系統(tǒng)需在軌旁設備、集中設備和車載設備之間進行雙向通信，通道、無線網(wǎng)卡、軌旁和車載結(jié)構(gòu)都要有備份，且具有升級能力。
列控系統(tǒng)按照TCP／IP協(xié)議通過以太網(wǎng)接口發(fā)送和接收信息，無線服務器通過內(nèi)部動態(tài)數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)打包向多個環(huán)狀網(wǎng)絡(環(huán)網(wǎng))發(fā)送。服務器安放在中心設備機房，通過交換機連接到骨干網(wǎng)絡上，接入應用程序。骨干網(wǎng)絡為冗余結(jié)構(gòu)，與沿軌道分布的接人點(AP)連接，為列車提供無線AP提供車．地無線連接，采用高增益天線，覆蓋軌行區(qū)內(nèi)的2個方向，分布在軌旁。在多軌道隧道中，或在開放空間環(huán)境下，一個AP可覆蓋2條或者多條軌道。每個AP配備的無線網(wǎng)卡數(shù)量取決于系統(tǒng)的配置。由于采用了高度定向的天線，AP場強沿軌道的實際覆蓋至少是相鄰AP間距的2倍，提供冗余的“雙重覆蓋”無線區(qū)域。因此，即使軌旁每隔一個AP出現(xiàn)故障也不會對運營產(chǎn)生直接影響。安裝在車頭和車尾的2個列車單元(Tu)通過寬帶連接，互相冗余。每個列車單元配備多個無線網(wǎng)卡，以增加帶寬，網(wǎng)卡數(shù)量取決于系統(tǒng)配置。每個列車單元連接2副天線，通過以太網(wǎng)和網(wǎng)際協(xié)議(IP)連接應用程序。列車單元接收軌旁發(fā)送的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)重新進行打包，提供給相應的車載應用程序(Trainguard MT)
四、技術(shù)特點
1．數(shù)據(jù)安全支持。無線通信系統(tǒng)需要為軌旁接人點和列車單元提供安全、可靠的數(shù)據(jù)傳輸；采用IPSec標準，通過256位加密、專用數(shù)據(jù)通道格式和密鑰協(xié)商，有效防止對傳輸數(shù)據(jù)的非授權(quán)訪問或操作。ATC數(shù)據(jù)采用AES．CBC．256 (256位編碼)加密標準。
2．診斷支持。CBTC列控系統(tǒng)支持軌旁和車載設備的診斷，可獲取錯誤和狀態(tài)信息，并用SNMP進行監(jiān)視和追蹤，在可行且合理的情況下通過管理降級提高系統(tǒng)的可用性。系統(tǒng)連續(xù)診斷LRU (最小可更換單元)級別、軌旁設備和車載設備，診斷數(shù)據(jù)以SNMP標準格式通過骨干網(wǎng)發(fā)送給服務和診斷系統(tǒng)，每個無線網(wǎng)卡不斷監(jiān)視信號質(zhì)量(主要是信號水平和噪音水平)以控制漫游。
五、2存在問題
CBTC列控系統(tǒng)在廣州地鐵4號線使用過程中，發(fā)現(xiàn)室外設備運行不穩(wěn)定，經(jīng)常損壞。比如位于無線接入點AP無線網(wǎng)卡及主板由于環(huán)境影響，不能正常發(fā)送無線信號，導致運行中的列車出現(xiàn)無線信號丟失影響運營。再比如由于設備問題，軌旁無線接人點頻繁重啟。對此應該定期測試無線網(wǎng)卡靈敏度、無線場強、發(fā)射功率等，對于狀態(tài)不良的設備及時更換。再有外界環(huán)境干擾。比如雨霧中的小水滴會使電磁波散射，產(chǎn)生散射衰減。衰減的大小與氣候條件、站距長短有關，短則幾秒鐘(快衰減)，長則幾分鐘甚至幾小時(慢衰減)。衰減使信號發(fā)生畸變。接收電平低于自由空問傳播電平稱為下衰減，反之稱為上衰減。顯然慢衰減和下衰減對微波通信有很大的影響，這是雨天無線系統(tǒng)穩(wěn)定性明顯下降的主要因素。
六、改進措施
1．AP硬件整改。完善軌旁AP的固件；對光電纜接頭實施防水、防輻射整改；對網(wǎng)卡的RF連接線增加鐵氧體磁芯，增強抗外界干擾能力；在無線網(wǎng)卡上增加銅箔膠帶，以減少接地電阻。
2．優(yōu)化無線網(wǎng)絡。減少AP通道故障切換時間；解決AP由于配置不完全或不斷等待新的配置而導致的設備吊死情況；防止AP與服務器連接中斷后嘗試與Tu (車載)建立連接，AP將自動關掉網(wǎng)卡；解決其他底層硬件不正常工作的問題。
3．引入綁定模塊，提高網(wǎng)絡接口管理效率。將接人點使用的生成樹協(xié)議改為綁定協(xié)議，采用綁定模塊，接入點自行管理與服務器的冗余連接，整個網(wǎng)絡在快速生成樹協(xié)議的模式下運行，減少故障恢復時問，通過這些措施，生成樹組件大大減少，從而使得橋接單元的載荷減少，網(wǎng)絡更加穩(wěn)定。綁定模塊為接入點內(nèi)部的2個網(wǎng)卡分配一個虛擬的IP地址。綁定裝置的運行模式可容錯。無線接人點AP的一個網(wǎng)絡接口為主用，另一個為備用。綁定裝置通過連接狀態(tài)管理接人點的網(wǎng)絡接口。由于接人點AP內(nèi)有2個光電轉(zhuǎn)換器，只要這2個光電轉(zhuǎn)換器不同時出現(xiàn)故障，接人點AP的CPU板總能與光電轉(zhuǎn)換器建立以太網(wǎng)連接。為了檢查2個網(wǎng)卡的連接狀態(tài)，綁定模塊連續(xù)不斷地向交換機發(fā)送脈沖信號，以檢查軌旁網(wǎng)絡的連接狀態(tài)。如果脈沖信號請求通過空氣鏈路傳送至所有列車，車載單元將對這些請求進行分析及回應。這種空中通信在某些情況下會干擾數(shù)據(jù)通信。為了避免數(shù)據(jù)傳輸速率發(fā)生降級，在接人點的空中接口前使用AP的CPU板過濾綁定模塊的脈沖請求，禁止其發(fā)送至無需使用的車載單元
參考文獻：
[1] 余亞芳．基于無線通信的列車信號系統(tǒng)研究[D]．北京交通大學電子信息學院，2004;
[2] 步兵．CBTC系統(tǒng)中無線通信的可用性分析[D]．北方交通大學電信學院，2001
[3] 段綦，孫章，徐金祥．基于無線通信的列車控制技術(shù)與互聯(lián)互通．城市軌道交通研究，2004(1)：10