無線通信技術在軌道交通中的應用

（南京熊貓信息產業有限公司，江蘇南京 210000）

在當前城市發展中，促進軌道交通建設可有效緩解城市公共的交通壓力，為城市居民提供更加便捷的出行方式。在城市軌道交通建設中，無線通信技術的應用十分重要，充分應用無線通信技術，可保證城市軌道交通運行的安全性、穩定性。

1 無線通信技術概述

在城市軌道交通建設中，應用無線通信技術可獲取乘客信息，監控軌道交通的實際運行情況，可根據列車的具體運行情況對列車調度方案進行優化與改進，提升列車調度工作的合理性，確保調度工作可滿足軌道交通通信需求，主要包括車載CCTV、信號系統、通信技術等各個環節。乘客的網絡與通信業務主要通過公用無線網絡系統實現，但公用無線網絡系統的可靠性較低，無法滿足列車運行中的通信需求。

軌道交通的公安無線通信系統可靠性、穩定性更強，在軌道交通運行過程中出現緊急事故時，可快速與外界進行實時聯系，方便對緊急事故進行迅速處理。目前，城市軌道交通中常用的通信網絡特點突出，運載量較大、速度較快，可為乘客提供相應的通信網絡服務，且其安全性、環保性更強，可減少通信網絡在應用過程中的環境污染情況。

隨著城市化水平的不斷提升，城市軌道交通的運行需求越來越多樣。因此，提高無線通信技術的應用水平，保證無線通信技術的傳輸能力、穩定性是促進城市軌道交通建設發展的重要內容[1]。

在城市軌道運行中，無線通信技術有利于提高軌道交通的穩定性，確保軌道列車可與外界通信系統進行實時聯系。例如，北京地鐵在2016年8月早高峰時間出現停運情況，影響了乘客出行，增加了周邊交通設施的運行壓力。由此，可證明在軌道交通運行中，無線通信技術具有至關重要的作用，確保無線通信技術有效應用，可保證軌道交通信號系統與通信系統正常運行，對軌道交通進行科學調度和監控，保證軌道交通的安全性、穩定性。無線通信技術可為軌道交通乘客提供需要的通信網絡服務，使乘客在列車運行期間與外界保持通信。

2 無線通信技術在軌道交通中的應用要求

在應用無線通信技術的過程中，車載CCTV、信號系統CBTC、通信PIDS等均屬于通信業務的內容。目前，通信系統可為軌道交通行車提供高帶寬、低延遲的通信信號，且可保證通信信號的穩定性。為了對無線通信技術進行有效應用，應遵循以下基本要求：第一，應盡量擴大無線網絡系統的覆蓋范圍，防止出現單點故障，可以提升整體的穩定性。第二，在對車載通信系統進行應用時，系統單元與控制基站間須有效聯系，保證系統信息可穩定有效傳輸。第三，在列車運行過程中應保證基本的通信服務，使信息傳輸具有及時性、雙向性。除此之外，在基本通信系統運行時，PIS系統可以保障乘客媒體服務質量，例如可滿足乘客的視頻播放、廣播收聽等需求。

在實際應用過程中，可以深入分析這一系統，應保證視頻播放的分辨率在720P以上，傳輸延遲須在300 ms以下，車載監控系統必須保證監控的及時性，應將監控獲取的相應信息及時傳輸到總系統內，根據獲取的監控信息，對列車的具體運行情況進行合理安排。

3 無線通信技術在軌道交通行業中的應用

3.1 ZigBee技術

ZigBee技術是無線通信技術在軌道交通通信中應用的主要技術類型，屬于一種低功耗的局域網協議。與其他無線通信技術相比，ZigBee技術功耗及成本相對較低，但其容量和安全性較高，是一種中短距離的無線通信技術。一般情況下，在10～100 m間能夠滿足通信需求，利用一些方法提高其發射功率，可以增加其通信距離，使通信距離變為1 000～3 000 m左右。除此之外，ZigBee的響應速度較快，從睡眠狀態轉換到運行狀態的時間為15 ms，將節點連接進入網絡的時間為30 ms。城市軌道交通運行過程中，備電系統處于電池狀態時，會對軌道交通的供電系統產生影響。因此，在電池數量相對較多的情況下，僅利用電纜完成通信可能會導致其操作難度、成本增加。利用ZigBee技術不僅能夠保證通信數據穩定傳輸，還可以降低操作難度、應用成本。

3.2 LTE技術

在無線通信技術應用過程中，LTE技術是一種不斷演變發展而形成的新技術類型，利用結合正交頻分復用技術以及多信道輸入輸出技術，其作用效果能夠減小多徑衰弱，提高無線頻道的綜合利用效率，保證無線網絡數據的傳輸處理效率和能力。LTE技術在應用過程中形成的通信系統主要以分組域實時完成業務管理為目標，在LTE設備運行過程中，可有效避免不同傳輸設備射頻信號產生的干況。在20 MHz波譜頻段帶寬下，LTE技術提供的信號傳輸率及峰值信號速率為50～100 Mbps[2]。在軌道交通通信系統中對該技術進行應用具有良好的通信效果。

3.3 SDH技術

在城市軌道交通運行中應用通信系統時，信息傳輸系統是核心部分，設計信息傳輸系統過程中應保證應用的穩定性、安全性，同時應根據當前的先進技術發展方向，提高其創新性，確保設計的信息系統滿足軌道交通未來發展過程中的通信需求。

目前，SDH技術已經比較成熟完善，在操作過程中可靠性較高。利用SDH技術，可以保證點對點、點對多點數據信號傳輸的效果。在實際應用過程中，SDH技術仍然存在一些問題，但可以將SDH技術與IP技術進行綜合應用，有利于彌補SDH技術存在的缺陷，并可以突出IP技術的應用優勢。

3.4 WiFi技術

現階段，WiFi技術是使用最為廣泛的無線通信技術之一，在軌道交通的通信系統中應用WiFi技術有明顯優勢。WiFi技術具有較強的靈活性、可靠性，但在實際的應用中需要降低WiFi技術受到的干擾問題，確保該技術在軌道交通中的正常應用。

第一，設置固定頻段，將頻段固定為5.8 GHz，可減少其他因素對其產生的干擾，但頻段固定后，設備無法有效聯系2.4 GHz智能終端，會對WiFi的未來發展產生影響。

第二，充分發揮PIDS和CBTC系統的應用優勢。但在應用過程中需要改造升級地鐵通信系統，因此，執行難度相對較大。

第三，促進技術創新與發展。在城市軌道交通建設中，需要加強專業性WiFi技術的創新研發。例如，將WiFi與軌道交通信息系統分別設置在不同的信道中，可有效避免干擾的情況。

3.5 4G技術

現階段，4G技術是應用相對廣泛的無線通信技術類型，傳輸速度較快，且近些年4G技術的發展越來越快、越來越成熟完善。在軌道交通通信系統中對4G技術進行應用，可完成軌道交通高清視頻傳輸，使軌道交通工作人員獲取更清晰的運行情況信息，并為公安部門提供比較穩定、及時的視頻監控資料。

在軌道交通運行過程中，如果出現突發事故，4G技術可優先處理緊急事故的相關信息，可將信息傳輸給工作人員及相關技術人員，有利于工作人員及時處理緊急事件，保證軌道交通乘客的人身安全。

3.6 5G技術

5G技術是近些年來受關注度較高的無線通信技術，以4G通信技術為基礎的新一代無線通信技術，5G技術除了應用原有的技術外，還將納米技術與數據加密技術融合在通信技術中。

在5G技術應用過程中，除了可利用更靈活的無線網絡外，還可以保證數據的私密性、安全性。5G技術的數據信息傳輸速度更快，數據傳輸基站可以利用新的IP地址，推動5G技術的突破性發展。

5G技術在軌道交通信系統中的有效應用，可保證數據傳輸的速度，提高數據傳輸的安全性、私密性。在實際應用中能夠為乘客提供低流量的移動寬帶服務，并可以利用5G技術獲取更多高清監控視頻和圖片，可對車輛運行軌道進行可視化監控，提高車輛運行的安全性及穩定性。

4 無線通信技術的未來發展趨勢

在我國未來的軌道交通無線通信系統發展和應用過程中，很多因素均會對其產生影響，特別是一些不可控的因素，會導致無線通信系統的應用出現問題。需要根據當前的無線通信系統結合我國軌道交通的通信需求，選擇更科學、更合理的設計理念，使無線通信系統適應不同的運行環境，確保軌道交通系統的安全性、穩定性。

未來無線通信系統發展中，需要優化各個設備的接口，促進軌道交通信息傳輸系統與通信接口的有效結合，推動子系統的更新與升級，提升無線通信技術在軌道交通中的應用水平，提高軌道交通通信系統的社會效益與經濟效益。

5 結語

在城市軌道交通運行中，充分應用無線通信技術可以提高城市軌道交通的安全性、便捷性。隨著無線通信技術的發展與創新，利用更先進的無線通信技術，可提高軌道交通信息數據傳輸效率，保證數據的安全性及私密性，降低軌道交通出現故障后帶來的不利影響。利用先進的通信技術可滿足乘客通信需求，相關研究人員應根據無線通信技術的發展實際進行創新和改進，提高無線通信技術的智能化水平，推動現代城市軌道交通的進一步發展。