無線通信技術(shù)在地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)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(guān)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(jìn)可靠的無線通信技術(shù)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(shù)作了分析，并就其在地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了重點(diǎn)探討。

關(guān)鍵詞：無線通信；列車；遠(yuǎn)程監(jiān)控；6PS；MVB

一、常見的無線通信技術(shù)

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(shù)被提上議程，但在探討如何將其應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)中之前，需要先了解其特點(diǎn)和優(yōu)勢。即無線通信技術(shù)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(yuǎn)程無線通信[1]。當(dāng)下地鐵行業(yè)中常見的無線通信技術(shù)有：

（一）DVB-T技術(shù)

該技術(shù)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(yīng)用。具體而言，在列車行駛時(shí)，該系統(tǒng)會及時(shí)接收來自地面的信號，經(jīng)數(shù)字機(jī)頂盒加以解碼后成為視頻信號或模擬復(fù)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(shù)

4G這一支持?jǐn)?shù)據(jù)高速傳輸?shù)牡谌苿?dòng)通信技術(shù)，不僅有著良好的傳輸速率，而且可同時(shí)傳送實(shí)時(shí)通信、電子郵件等信息和通話等聲音。如當(dāng)頻譜寬帶為20MHz時(shí)，其傳輸速率可達(dá)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(dòng)用戶提供接入服務(wù)，同時(shí)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(jìn)行靈活配置[2]。

（三）WLAN技術(shù)

WLAN技術(shù)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(dǎo)線，只需借助無線電波這一媒介便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，主要采用的是IEEE802.11a、IEEE802.11g、IEEE802.11b等IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，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(dòng)性、經(jīng)濟(jì)性、電磁環(huán)境等方面有著一定的技術(shù)要求。

（四）TETRE技術(shù)

TETRE技術(shù)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(dòng)態(tài)性、7.2kbit/s的時(shí)隙通信能力以及較好的加密技術(shù)，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(wù)、指揮調(diào)度等服務(wù)，故公開、開放特點(diǎn)突出。

此外，WIMAX技術(shù)不但支持點(diǎn)對點(diǎn)和多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，也可以向固定站點(diǎn)和移動(dòng)站點(diǎn)提供無線寬帶接入服務(wù)，故在地鐵行業(yè)中也有所應(yīng)用[3]。而無線Mesh技術(shù)因會在擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的同時(shí)增加數(shù)據(jù)傳輸跳數(shù)，故不符合地鐵監(jiān)控對實(shí)時(shí)性的要求。

二、無線通信技術(shù)在地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中的無線通信結(jié)構(gòu)

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(shù)的高速穩(wěn)定優(yōu)勢予以改善，但在實(shí)際應(yīng)用是要求無線技術(shù)必須滿足系統(tǒng)對其數(shù)據(jù)傳輸速率、可移動(dòng)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(dòng)的STA節(jié)點(diǎn)均位于列車上，考慮到列車運(yùn)行速度一般在80km/h，所以可在列車沿途設(shè)置多個(gè)AP，以此將音頻、視頻等數(shù)據(jù)更好的提供給STA，然后結(jié)合利用列車控制系統(tǒng)對列車的行使?fàn)顟B(tài)和速度進(jìn)行實(shí)時(shí)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(luò)質(zhì)量和通信系統(tǒng)的不良影響，關(guān)鍵在于應(yīng)用無線通信技術(shù)解決STA和AP間的信息交換問題。

（二）無線通信技術(shù)在車載系統(tǒng)中的應(yīng)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(luò)、數(shù)據(jù)的服務(wù)、服務(wù)器、顯示終端等結(jié)構(gòu)單元，工作原理為：將兩個(gè)CCD（攝像機(jī)）置于每個(gè)車廂中，用于視頻信號的采集并將其傳輸至A/D轉(zhuǎn)化機(jī)，完成視頻信號轉(zhuǎn)化后經(jīng)壓縮處理到達(dá)數(shù)據(jù)服務(wù)器，然后對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行二次封裝之后，經(jīng)列車以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)到達(dá)車頭服務(wù)器或車尾服務(wù)器，此時(shí)接收數(shù)據(jù)的服務(wù)器會在交替切換機(jī)的作用下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)項(xiàng)監(jiān)控中心的無線傳輸。其中圖像編碼結(jié)構(gòu)單元主要負(fù)責(zé)編碼壓縮圖像視頻及其信號傳輸，而傳輸網(wǎng)絡(luò)可結(jié)合使用2.4G或5.8G的無線網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)、光纖等有線網(wǎng)絡(luò)，具體應(yīng)視情況而定；列車司機(jī)室中的顯示設(shè)備可以將列車的運(yùn)行狀態(tài)呈現(xiàn)在駕駛員面前，以此發(fā)揮預(yù)警等功能。

三、無線通信技術(shù)在軌旁網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

地鐵列車監(jiān)控系統(tǒng)中的軌旁網(wǎng)絡(luò)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(wù)器、交換機(jī)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(jī)的作用下到達(dá)服務(wù)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(jī)達(dá)到控制中心；而傳輸系統(tǒng)則主要負(fù)責(zé)匯接軌旁交換機(jī)，如此一來，交換機(jī)既可以在整理信息后將其傳輸至服務(wù)器用于融合處理數(shù)據(jù)，也可以在線路交換機(jī)的支持下傳至外部網(wǎng)絡(luò)。

四、結(jié)語

隨著地鐵事業(yè)快速發(fā)展的要求，無線通信技術(shù)已經(jīng)成為地鐵監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中一個(gè)重要的、關(guān)鍵的技術(shù)手段。無線通信技術(shù)克服了傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)受制于列車快速運(yùn)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(shí)時(shí)和高效。但與此同時(shí)，無線通信技術(shù)相比傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)仍然存在著傳輸有延遲、穩(wěn)定性不足等缺點(diǎn)，在今后的工作中，如何有效提高無線通信技術(shù)應(yīng)用的穩(wěn)定性和可靠性，將成為研究的重點(diǎn)方向。

參考文獻(xiàn)：

[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(xué)，2012.

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

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