LTE技術在城市軌道交通信號系統中的應用分析

郭閃閃

摘 要： 在城市建設和發展中，城市軌道交通信號系統是最重要的組成部分，不僅有利于促使列車正常運行，而且有效推動了軌道交通的全面發展，對城市的進步具有一定的促進作用。為此，本文主要論述了LTE技術的特點，并重點對其在城市軌道交通信號系統中的應用進行了分析，以便從根本上提升信號系統的有效性。

關鍵詞： LTE技術;城市軌道交通信號系統;具體應用

引言：

隨著時代的進步，科學技術的發展，LTE技術也不斷成熟和完善，它是介于3G和4G之間的過度技術，其應用范圍越來越廣泛，現階段已經逐漸應用到城市軌道交通中，逐漸成為強化信號系統的技術基礎。LTE技術的融入，大大提升了交通信號系統的性能，并促使列車運行逐漸朝著自動化方向發展。

一、LTE技術的特點

在城市軌道交通信號系統中，LTE技術之所以發揮著至關重要的作用，主要是因為它具有獨特的優勢。首先，該技術具有較強的抗干擾功能，將其應用到城市軌道交通信號系統中，可以在一定程度上減少外部環境的干擾，提高小區吞吐率，保證系統正常運行。一般來說，其干擾主要是指相同頻率的干擾，而LTE技術的頻段資源是十分有限的，這就促使其需要一定的高寬帶，在這種情況下，有效減少了同頻段信號干擾。其次，LTE技術還具有可維護性，主要是因為其構架為扁平化，組成無線網的元件也是比較少的，這就在一定程度上降低了維護難度，大大提高維護的有效性。再次，LTE技術還具有傳輸帶高的優勢，不僅支持非成頻段上部署，而且在成對頻段上的部署也給予一定的支持，而且其上下行速率都是比較快的。通常情況下，其下行速率在45Mb/s左右，其下行率在17Mb/s左右，因此LTE具有較好的傳輸帶寬。最后，該技術接通成功率和切換成功率都是比較高的，有利于滿足現階段城市軌道交通信號系統的需求。

二、LTE技術在城市軌道交通信號系統中的應用分析

（一）LTE技術在城市軌道交通信號系統中的使用專用頻率

LTE技術專用頻率與其抗干擾能力是息息相關的，因此將該技術應用到城市軌道交通信號系統中，必須要充分發揮專用頻率的功能，通過使用專用頻率，可以進一步提升信號系統抗干擾能力，提升運行的有效性。隨著LTE技術的完善，在城市交通軌道應用越來越頻繁，相關單位及部門對其專用頻率也更加關注和重視。在這種情況下，工信部還對相關頻段進行了明確的規定。該規定主要是針對軌道交通信號系統1785-1805MHz頻段的接入而言的。在這種情況下，在一定程度上為LTE技術使用專用頻段提供了有利條件。因此，為了促使城市軌道交通信號系統高效運行，不僅要對LTE技術進行充分的應用，而且還要注重對專用頻道的申請，這樣可以增強自身抗干擾性能。在申請成功的情況下，可以將其當作商用通信運營之外的獨立頻段存在，進而可更有效的對其系統進行控制。另外，LTE技術在該系統中專用頻段的應用，還防止外界環境的影響與干擾。例如，民用手持移動設備。并且還大力推動了城市軌道交通的發展，為其提供了強大的技術支撐，促使其更具有先進化、現代化[1]。

（二）LTE信號系統的應用

在科技時代背景下，LTE技術含量不斷提高，并且在城市軌道交通信號系統中發揮著越來越重要的作用，促進了城市軌道交通飛速發展，大大提升了列車運行的安全性。例如。在鄭州城市軌道交通發展中，對LTE技術進行了有效的應用，該城市的地鐵1號線在運行中所應用的PIS系統，就與先進的LTE技術進行了有機結合，并且在無線通信中進行了科學的應用，不僅促使地鐵1號線有序運行，而且也充分發揮了LTE技術的作用，有利于促進城市進步與發展。另外，隨著LTE技術不斷完善，也越來越受關注和重視，在深圳、杭州等多個城市得到了有效應用。通常情況下，城市軌道列車是有多個系統的，在眾多系統中，該技術在其安全系統中發揮的作用是最大的，有利于促使列車安全、穩定運行。除此之外，在城市交通信號系統運行過程中，為了提升信號傳輸的有效性，LTE技術需要很小的帶寬，這樣才能使其更好的運行，保證信號傳輸的可靠性。PIS系統是城市軌道交通最重要的組成部分，但該系統與其信號系統又存在著很大的不同之處，所以為了促使其整個系統順利的運行，在應用LTE技術時，還需要做好相應的調試工作。這就需要對信號無線通信傳輸的狀態與具體特點進行分析和探究，為其調試提供良好的條件，進而可更有效發揮LTE技術的作用。

（三）LTE技術在城市軌道交通信號系統中的應用測試

近年來，城市不斷進步和發展，城市軌道不斷建設起來，為了更好的促進城市交通發展，逐漸將LTE技術與其交通信號系統有機結合起來。在這一過程中，應用測試是必不可少的環節。為了提升測試的效率與質量，很多北京交通相關部門都對該測試工作進行了研究。例如，北京市軌道交通建管公司、北京市地鐵運營公司等，為LTE技術在城市軌道交通信號系統中的測試提供了大力支持。與此同時，通信廠商也進一步加大了對應用測試整合力度，有利于促進測試工作順利進行，為LTE技術在城市軌道交通中的運用奠定良好的基礎[2]。在測試過程中，CPBTC業務數據包是必不可少的部分，其具體大小為400bytes，在測試過程中，其發送的周期一般在100ms;為提升測試科學性，需要對其傳輸頻寬進行合理的控制，一般要將其保持在5MHz與15MHz這兩個頻率上。另外，ETU信道模型也是測試應用平臺重要的組成部分，實際上它屬于一種比較常用的信道仿真器。在搭建好該測試平臺后，可以開展相應的測試工作，該平臺具有多種功能，是LTE技術在城市軌道交通信號系統測試應用的基礎與前提，有利于促進測試工作順利進行。在該平臺基礎上，不僅能夠對LTE技術的傳輸性能進行有效的測試，為其具體應用提供可靠的依據，而且還能對其丟包性能、傳輸延時進行測試，進而更全面且準確的了解該技術的關鍵性指標。針對這一測試應用，不僅北京相關部門給予了多種支持，而且應用測試的信號廠家也不斷增多，具有比較豐富的測試經驗。例如，普天、華為、富欣智控等。在各種測試過程中，可以對LTE技術功能、性能進行全面了解，進而更好的對其進行應用，深入挖掘其在城市軌道交通信號系統中的應用價值，進而促使該系統不斷完善，對城市軌道交通的進步與發展具有重要意義。

三、應用實踐

（一）LTE技術

LTE技術的應用可在低延時的基礎上，促使城市軌道交通信號系統中多項功能實現。例如，無線接入架構、廣播組的播出業務等。在實際應用中，在20MHz頻譜帶寬情況下，促使信號系統下行峰值速率與上行峰值速率不斷呈上升的趨勢，其中前者可以達到50Mb/s，后者可達到100Mb/s。同時，在具體實踐中，其城市軌道交通覆蓋面率也有所提高，最高可達到100千米。另外，LTE技術還在一定程度上提高了信號系統無線傳輸服務的業務質量。因此，在應用實踐中，LTE技術發揮著至關重要的作用。

（二）關鍵技術

本文以A市為例，通過CBTC系統和TDD-LTE技術結合的形式，促使城市軌道交通信號系統高效運行，并逐漸形成系統頻率專用化。為了有效實現這一目標，需要對相關的關鍵技術進行充分的運用。其有效的關鍵技術主要有三個，一是TDD-LTE的網絡綜合承載技術，二是多業務承載技術，三是WLAN網絡共存技術。通過借助關鍵技術，可對多系統合路的運行方案進行科學的設計，其最主要的目的是為了實現運用PIS的LTE網絡承載其CBTC系統，以便提高LTE技術在城市軌道交通信號系統中應用的有效性。

（三）具體實施方案

在實踐應用中，需要設計兩套LTE網絡承載CBTC系統方案，以便促使CBTC業務的可用性不斷提高。之所以要設計兩套實施方案，主要是其方案具有各自的用途，其中一套實施方案可以申請5MHz帶寬，為CBTC業務的開展創造良好的環境，有利于促使獨立承載CBTC業務的高效完成。而另一套實施方案主要是為了實現綜合承載的目的。在采用這一方案中，是需要對10MHz帶寬進行有效應用的，為PIS、CBTC系統綜合承載的實現奠定了良好的基礎。因此，在制定相關實施方案中，設計兩套方案是很有必要的，有利于提高實際的應用效果。

通過對以上應用情況分析可知，CPBC所采用的無線系統全部是WLAN技術，因此，還可以在這一基礎上，適當的對CBTC線路進行改造過渡。例如，在包含一期工程與二期工程項目中，如果前者采用了WLAN技術，難么后者可以對TDD-LTE技術進行充分的運用，以便實現兩者的兼容，最大限度發揮LTE技術的作用。但是在具體應用中，不管采用哪種技術，都需要確保CPTC的有效傳輸，并且還要做到專頻專用。確保滿足這一條件與要求的基礎上，可以對其它的工程技術進行分析和適當的采用。另外，為了發揮LTE技術超低的網絡延遲、高速率網絡傳輸等優勢，還可以將其與WLAN技術有機結合起來。

結論：

總的言之，LTE技術具有較高的技術含量，在城市軌道交通信號系統中發揮著越來越重要的作用。因此，必須要對該技術加以重視。在實際應用中，不僅需要對其使用專用頻率進行考慮，而且還要科學合理的進行測試應用，明確LTE技術在信號系統中的應用價值，進而為軌道交通發展提供技術支持。

參考文獻

[1]張衛民.LTE技術在城市軌道交通信號系統中的應用分析[J].電腦與電信，2018（05）：48-50.

[2]史雅天.LTE技術在城市軌道交通信號系統中的應用分析[J].中國戰略新興產業，2018（12）：122.

[3]趙運臣，陶宇龍，焦合峰.鄭州市軌道交通有限公司 ?北京城建設計發展集團股份有限公司 ?鄭州市軌道交通設計研究院有限公司 ?《LTE技術在城市軌道交通CBTC系統中應用研究》[J].創新科技，2016（12）：97.