無線通信技術在地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中的應用探討

周睿

摘要：眾所周知，地鐵這一交通方式在便捷市民出行中發(fā)揮了重要作用，因而備受關注和喜愛，但是隨著客流量的成倍增加，地鐵的安全保障難度有所上升，故在地鐵列車監(jiān)控中引入先進可靠的無線通信技術已然成為提高監(jiān)控效率和質(zhì)量的不二選擇。對此，本文對常見的無線通信技術作了分析，并就其在地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中的應用進行了重點探討。

關鍵詞：無線通信；列車；遠程監(jiān)控；6PS；MVB

一、常見的無線通信技術

隨著對地鐵列車監(jiān)控效率、質(zhì)量、水平等要求的不斷提高，促使無線通信技術被提上議程，但在探討如何將其應用于監(jiān)控系統(tǒng)中之前，需要先了解其特點和優(yōu)勢。即無線通信技術是一種借助電磁波信號在自由空間內(nèi)完成信息傳播和交換的通信方式，并以100m為界定分為近程和遠程無線通信[1]。當下地鐵行業(yè)中常見的無線通信技術有：

（一）DVB-T技術

該技術不僅容量較大，而且便于接入，目前己在地面數(shù)字開路電視中得到了廣泛應用。具體而言，在列車行駛時，該系統(tǒng)會及時接收來自地面的信號，經(jīng)數(shù)字機頂盒加以解碼后成為視頻信號或模擬復合音頻信號，最后在視音分配器的作用下呈現(xiàn)在終端顯示器中。

（二）4G技術

4G這一支持數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)牡谌苿油ㄐ偶夹g，不僅有著良好的傳輸速率，而且可同時傳送實時通信、電子郵件等信息和通話等聲音。如當頻譜寬帶為20MHz時，其傳輸速率可達到50-100Mbit/s，而且在保持350km/s的狀態(tài)下以100kbit/s的速率為移動用戶提供接入服務，同時對成對和非成對頻譜具有支持作用，可在806-960MHz.1900-1920MHz. 2110-2170MHz等不同寬帶范圍內(nèi)進行靈活配置[2]。

（三）WLAN技術

WLAN技術就是我們常說的無線局域網(wǎng)，其無需連接傳輸電纜或任何導線，只需借助無線電波這一媒介便可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，主要采用的是IEEE802.11a、IEEE802.11g、IEEE802.11b等IEEE802.11標準，其中11a和11b分別有著5.8GHz和2.4GHz的工作頻段與54Mbit/s和11Mbit/s的最大接入速率。但在數(shù)據(jù)速率、通信保密、可靠性、兼容性、移動性、經(jīng)濟性、電磁環(huán)境等方面有著一定的技術要求。

（四）TETRE技術

TETRE技術無需通過用戶接口便可獲得寬帶支持，能夠滿足電子郵件、圖形傳輸、圖像傳輸?shù)榷喾N數(shù)據(jù)通信需求，從而可以接受并發(fā)送數(shù)據(jù)和話音，而且350MHz和806-866MHz的工作頻率、寬帶分配的動態(tài)性、7.2kbit/s的時隙通信能力以及較好的加密技術，促使通信質(zhì)量和水平得到了明顯改善，因而可在同一平臺中提供數(shù)字傳輸、電話服務、指揮調(diào)度等服務，故公開、開放特點突出。

此外，WIMAX技術不但支持點對點和多點網(wǎng)絡通信結構，也可以向固定站點和移動站點提供無線寬帶接入服務，故在地鐵行業(yè)中也有所應用[3]。而無線Mesh技術因會在擴大網(wǎng)絡規(guī)模的同時增加數(shù)據(jù)傳輸跳數(shù)，故不符合地鐵監(jiān)控對實時性的要求。

二、無線通信技術在地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

（一）地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中的無線通信結構

對于地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)而言，其主要受限于客觀條件，因此需要借助無線通信技術的高速穩(wěn)定優(yōu)勢予以改善，但在實際應用是要求無線技術必須滿足系統(tǒng)對其數(shù)據(jù)傳輸速率、可移動性、安全可靠性、漫游切換以及條形覆蓋等的要求，因此基于上述要求。其中可移動的STA節(jié)點均位于列車上，考慮到列車運行速度一般在80km/h，所以可在列車沿途設置多個AP，以此將音頻、視頻等數(shù)據(jù)更好的提供給STA，然后結合利用列車控制系統(tǒng)對列車的行使狀態(tài)和速度進行實時監(jiān)控；但值得一提的是，為有效避免因切換延遲、數(shù)據(jù)丟包等對無線網(wǎng)絡質(zhì)量和通信系統(tǒng)的不良影響，關鍵在于應用無線通信技術解決STA和AP間的信息交換問題。

（二）無線通信技術在車載系統(tǒng)中的應用

地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中的車載系統(tǒng)主要涉及圖像編解碼、圖像采集、傳輸網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)的服務、服務器、顯示終端等結構單元，工作原理為：將兩個CCD（攝像機）置于每個車廂中，用于視頻信號的采集并將其傳輸至A/D轉化機，完成視頻信號轉化后經(jīng)壓縮處理到達數(shù)據(jù)服務器，然后對上述數(shù)據(jù)進行二次封裝之后，經(jīng)列車以太網(wǎng)網(wǎng)絡到達車頭服務器或車尾服務器，此時接收數(shù)據(jù)的服務器會在交替切換機的作用下實現(xiàn)數(shù)據(jù)項監(jiān)控中心的無線傳輸。其中圖像編碼結構單元主要負責編碼壓縮圖像視頻及其信號傳輸，而傳輸網(wǎng)絡可結合使用2.4G或5.8G的無線網(wǎng)絡和以太網(wǎng)、光纖等有線網(wǎng)絡，具體應視情況而定；列車司機室中的顯示設備可以將列車的運行狀態(tài)呈現(xiàn)在駕駛員面前，以此發(fā)揮預警等功能。

三、無線通信技術在軌旁網(wǎng)絡中的應用

地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中的軌旁網(wǎng)絡主要有接入系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)之分，其中前者主要是指位于軌旁的AP、服務器、交換機等，即先由AP接收列車中經(jīng)無線傳輸?shù)男盘枺缓笤诮粨Q機的作用下到達服務器完成數(shù)據(jù)融合、冗余刪除、數(shù)據(jù)重組等處理以形成穩(wěn)定的數(shù)據(jù)流，最后再經(jīng)交換機達到控制中心；而傳輸系統(tǒng)則主要負責匯接軌旁交換機，如此一來，交換機既可以在整理信息后將其傳輸至服務器用于融合處理數(shù)據(jù)，也可以在線路交換機的支持下傳至外部網(wǎng)絡。

四、結語

隨著地鐵事業(yè)快速發(fā)展的要求，無線通信技術已經(jīng)成為地鐵監(jiān)控系統(tǒng)建設中一個重要的、關鍵的技術手段。無線通信技術克服了傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡受制于列車快速運行，距離跨度大等客觀條件的缺陷，使地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)更為方便、實時和高效。但與此同時，無線通信技術相比傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡仍然存在著傳輸有延遲、穩(wěn)定性不足等缺點，在今后的工作中，如何有效提高無線通信技術應用的穩(wěn)定性和可靠性，將成為研究的重點方向。

參考文獻：

[1]鄭俊飛.軌道交通車地寬帶視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].南昌航空大學，2012.

[2]馬艷彬.地鐵列車防撞預警系統(tǒng)的研究[D].南京理工大學，2014.

[3]徐洪斌.無線定位技術在地下金屬礦監(jiān)控系統(tǒng)中的應用研究[D].西安建筑科技大學，2011.