LTE技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

盛秋怡

摘 要：所謂的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)，主要由地面控制中心與車載信號(hào)系統(tǒng)兩部分組建而成。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)在上述兩部分系統(tǒng)功能的作用下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行過(guò)程的實(shí)時(shí)指揮以及自動(dòng)化管理，確保列車運(yùn)行質(zhì)量安全的同時(shí)提高列車運(yùn)行效率。目前，為進(jìn)一步加強(qiáng)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行功能，行業(yè)內(nèi)部人員主張利用LTE技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的優(yōu)化處理。針對(duì)于此，本文主要對(duì)LTE技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)歸納。

關(guān)鍵詞：LTE技術(shù);城市軌道交通;信息系統(tǒng);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN929.5;U231.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

結(jié)合當(dāng)前城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)行情況來(lái)看，多數(shù)系統(tǒng)主要由CBTC系統(tǒng)構(gòu)成。列車通過(guò)軌道運(yùn)行過(guò)程中，在該系統(tǒng)中置的支持作用下，旁軌設(shè)備與車載設(shè)備之間可以滿足雙向信息交互特點(diǎn)，規(guī)避以往列車軌道運(yùn)行信息傳送效率低以及傳送質(zhì)量不高的問(wèn)題。最重要的是，基于CBTC的城市軌道交通系統(tǒng)在一定程度上兼具自動(dòng)監(jiān)控以及自動(dòng)防護(hù)功能，可與地面控制中心之間進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息的傳輸與分析。而LTE技術(shù)主要利用扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)信息的指令發(fā)送、信息數(shù)據(jù)的交換處理，可進(jìn)一步為城市軌道交通信息系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供良好技術(shù)保障。

1 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中主要以CBTC系統(tǒng)為控制原理。所謂的CBTC系統(tǒng)控制原理主要是指列車在通過(guò)軌道的過(guò)程中，可以促使旁軌設(shè)備與車載設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息交互過(guò)程。其中，CBTC系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)基本上可以視為確保列車安全運(yùn)行的關(guān)鍵內(nèi)容。但是結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，CBTC系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到其他因素的干擾影響而出現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行失誤或者信號(hào)傳輸效率不高的問(wèn)題[1]。

舉例而言，城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)早期應(yīng)用的CBTC系統(tǒng)主要以非授權(quán)頻段（2.4 GHz。）的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主。處于這一頻段的設(shè)備系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中容易受到外界因素的干擾，而頻繁出現(xiàn)列車運(yùn)行信號(hào)中斷以及數(shù)據(jù)傳輸失敗的問(wèn)題。嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)l(fā)列車出現(xiàn)安全事故。結(jié)合近些年的發(fā)展情況來(lái)看，隨著我國(guó)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，城市軌道逐漸向郊區(qū)方向發(fā)展。

在這樣的發(fā)展態(tài)勢(shì)下，行業(yè)內(nèi)部必須利用新興技術(shù)手段，穩(wěn)定提高列車信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，雖現(xiàn)有的WLAN技術(shù)可確保列車運(yùn)行時(shí)速提高，但是WLAN技術(shù)覆蓋距離較小，且需要安裝多個(gè)AP設(shè)備，其所涉及到的維護(hù)成本較高。針對(duì)于此，行業(yè)內(nèi)部有必要研發(fā)更加安全穩(wěn)定的無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。最好可以利用LTE技術(shù)為首的高效無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行安全應(yīng)用，以確保城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)得以穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

2 LTE技術(shù)概述

LTE技術(shù)在一定程度上可以理解為所謂信號(hào)系統(tǒng)建立高效運(yùn)行速率以及低時(shí)延特性的無(wú)線傳輸通道所應(yīng)用的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，可在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)的多種功能運(yùn)行。一般來(lái)說(shuō)，LTE技術(shù)所采用的扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以全權(quán)負(fù)責(zé)移動(dòng)信息指令發(fā)送以及信息數(shù)據(jù)交換等工作任務(wù)，確保信號(hào)系統(tǒng)可以在穩(wěn)定環(huán)境中高效運(yùn)行。

其中，LTE技術(shù)的核心網(wǎng)主要由服務(wù)網(wǎng)關(guān)與移動(dòng)管理兩部分組建而成。在運(yùn)行過(guò)程中主要由上述兩部分進(jìn)行相互作用實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行過(guò)程。結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用反饋情況來(lái)看，LTE技術(shù)在原有技術(shù)基礎(chǔ)上引進(jìn)多種先進(jìn)技術(shù)內(nèi)容，在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)終端高速移動(dòng)以及網(wǎng)絡(luò)扁平化運(yùn)行的支持，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

3 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中LTE技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)分析

3.1 抗干擾能力強(qiáng)

LTE技術(shù)在傳輸過(guò)程中所表現(xiàn)出的抗干擾能力較強(qiáng)。究其原因，主要是因?yàn)榛贚TE技術(shù)的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行期間所涉及到的每一組信息都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)信號(hào)。也就是說(shuō)，系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的消息有確定的消息集。這樣一來(lái)，可以規(guī)避以往無(wú)線通信技術(shù)存在的弊端問(wèn)題。最重要的是，對(duì)于外界因素所造成的信號(hào)干擾問(wèn)題，LTE技術(shù)也可以利用丟包重傳功能，降低干擾影響。

3.2 靈活性程度高

LTE技術(shù)在運(yùn)用過(guò)程中可以針對(duì)不同類型的產(chǎn)品進(jìn)行安全使用。舉例而言，LTE技術(shù)可以支持不同頻段進(jìn)行組網(wǎng)處理，同時(shí)還可以支持不同地區(qū)時(shí)差實(shí)現(xiàn)同步協(xié)議過(guò)程。可以說(shuō)，LTE技術(shù)可以憑借自身的靈活性優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于各類復(fù)雜環(huán)境當(dāng)中。

3.3 維護(hù)成本低

LTE技術(shù)在傳輸介質(zhì)的選擇方面主要以漏泄同軸電纜為主要傳輸介質(zhì)。與傳統(tǒng)無(wú)線通信技術(shù)不同的是，系統(tǒng)通過(guò)使用LTE技術(shù)可減少軌道旁設(shè)備數(shù)量。最重要的是，LTE技術(shù)可利用扁平式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架組成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)體系，減少元件設(shè)備的應(yīng)用，利于工作人員進(jìn)行維護(hù)管理。

3.4 高速移動(dòng)性

LTE技術(shù)在技術(shù)應(yīng)用方面主要結(jié)合多普勒頻偏糾正技術(shù)，初步解決了列車高速移動(dòng)下無(wú)線信號(hào)所存在的不穩(wěn)定問(wèn)題。結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用情況來(lái)看，LTE技術(shù)可有效支持350 km/h的移動(dòng)速度。

4 LTE技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐

LTE技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)踐分析，主要可以從核心層、接入層、終端層三個(gè)方面進(jìn)行研究與分析。

在核心層方面，LTE技術(shù)可以為城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)提供良好的數(shù)據(jù)傳輸功能。在具體應(yīng)用過(guò)程中，LTE技術(shù)可以憑借自身的靈活性數(shù)據(jù)傳輸功能，加強(qiáng) 系統(tǒng)與核心層數(shù)據(jù)傳輸功能，在雙向傳輸作用下安全可靠地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳遞過(guò)程。同時(shí)，LTE技術(shù)可利用自身的維護(hù)管理功能，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息傳輸過(guò)程進(jìn)行維護(hù)管理，避免出現(xiàn)信息傳輸失誤問(wèn)題。

在接入層方面，接入層在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)列車與控制中心的有效連接以及軌道信息與列車的有效連接。在運(yùn)行操作過(guò)程中，該系統(tǒng)可以利用LTE技術(shù)的抗干擾能力，對(duì)信息傳輸過(guò)程進(jìn)行安全管理，減少信息數(shù)據(jù)傳輸效率低以及質(zhì)量不高的問(wèn)題。

在終端層方面，基本上可以視為核心層與接入層的匯總體現(xiàn)，可以對(duì)列車發(fā)起指示，確保列車可以按照指示要求進(jìn)行運(yùn)行操作。在運(yùn)行管理過(guò)程中，終端層可以對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行妥善保存。并且對(duì)列車與地面控制中心涉及到的數(shù)據(jù)交換內(nèi)容進(jìn)行安全管理。與此同時(shí)，核心網(wǎng)設(shè)備可布置在線路控制中心當(dāng)中，確保列車與信號(hào)系統(tǒng)之間可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，保障無(wú)線業(yè)務(wù)的安全性與暢通性。除此之外，LTE無(wú)線通信系統(tǒng)可與控制中心進(jìn)行直接連接，并利用核心層與信號(hào)系統(tǒng)車載設(shè)備連接方式，確保系統(tǒng)可以獲取實(shí)時(shí)信息，并根據(jù)實(shí)時(shí)信息反饋情況對(duì)列車當(dāng)前運(yùn)行情況進(jìn)行明確掌握。一旦發(fā)現(xiàn)異常運(yùn)行問(wèn)題系統(tǒng)裝置可及時(shí)定位信息來(lái)源位置，并采取針對(duì)性措施加以預(yù)防處理。

5 結(jié)論

總而言之，LTE技術(shù)在應(yīng)用層面具備抗干擾能力強(qiáng)以及可靠性強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可廣泛適用于城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)安全使用當(dāng)中。鑒于LTE技術(shù)的重要性，建議行業(yè)內(nèi)部研究人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)LTE技術(shù)的研究力度，最好可以主動(dòng)結(jié)合城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用需求，重點(diǎn)針對(duì)LTE技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)以及發(fā)展趨勢(shì)問(wèn)題進(jìn)行動(dòng)態(tài)掌握，盡量從多個(gè)方面確保LTE技術(shù)可以在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用效果。除此之外，為進(jìn)一步提高城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平，建議行業(yè)內(nèi)部可積極借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)LTE技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)與優(yōu)化，對(duì)我國(guó)城市軌道交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供良好保障。相信在全體人員的不斷努力下，LTE技術(shù)將會(huì)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中得到更好的推廣與運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯曉音.LTE技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2018，45（12）：207.

[2]許紅珍.LTE技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子世界，2019（10）：153-154.