通信技術在城市軌道交通中的應用

陳爾論

中國鐵塔股份有限公司寧波市分公司 浙江 寧波 325000

引言

隨著城市交通壓力的不斷提高，為了有效改善地面交通擁堵現象，很多城市都采取了開展城市軌道交通建設措施，而通信技術是城市軌道交通系統不可或缺的應用技術，現階段5G通信技術得到快速普及應用，5G通信技術可以說是4G通信技術的升級版，在保證信息時效性和安全性等方面更具優勢，將之合理應用于城市軌道交通，可以有效彌補傳統通信技術的缺陷和短板，重點分析通信技術在城市軌道交通中的發展現狀以及城市軌道交通中5G通信技術的具體應用，對于城市軌道交通的建設與發展來說都具有重要意義。

1 5G通信技術在軌道交通中的應用價值

當代所采用通信技術來源于商業通信技術的升級和改造，當前主流的以5G技術作為主要技術類型，相比較4G重新技術5G的安全性更強，適用性更加廣泛。5G具備高速的傳輸速度，并且在基站進行數據傳輸的過程中使用了新型的IP地址，在完成信息匯總后再將相關數據傳輸到移動設備中，當前的5G技術仍然以接入網核心網以及局域網等三個不同的層次進行數據組合然后開展分類傳輸，在傳輸的過程中還需要通過工作人員進行操作完成測試過程，依據測試結果將最終的數據結論傳輸至服務平臺，完成數據結構的制定工作，使得數據信息得到快速高效的傳輸。

5G在當前的通信領域中發展非常迅速，能夠通過高速網絡實現數據傳輸，并在傳輸的過程中使得信息處理效率得到了極大的提升，5G技術采用了多種不同的技術進行整合，是在移動互聯網高速發展的環境中為了適應市場發展所產生的技術類型。當前5G通信技術已經廣泛涵蓋了社會各個階層和行業的商用和民用領域，及高效的傳輸速率以及較強的安全性已經滲透至生產生活的各個領域，5G技術的傳輸速度相比較4G技術有了大幅度的提高，我國在五G技術中的領先優勢反映出了我國在通信技術方面的技術已經達到了世界領先的水平。

5G通信技術的發展更好地利用了頻譜資源，擁有更大的系統容量，增強了用戶的網絡體驗感，減少了能量消耗。通過有效科學地使用頻譜資源，提升了在網絡使用中的信息交換速度。通信層面實現數字化，通信數據的使用數量得到大幅提升，就要求數據交換必須具有穩定性，但4G通信技術無法滿足網絡層次標準，必須發展5G無線通信網絡技術。用戶對于數據傳輸和交換的速度要求也越來越高，5G的高效率、高安全性可以使人們更好地享受網絡。我國對于能源消耗和生態環境保護的關注有限，5G通信網絡技術的發展理念也在一定程度上減少了能源消耗。同時，5G通信技術可以構建萬物互聯的大規模物聯網結構，讓物體之間的連接不受空間限制。

通過對5G技術進行分析可以發現其技術優勢在于更加廣泛的利用了頻譜資源，使得系統的容量得到了有效的提升，這種高效穩定的網絡傳輸使得用戶得到了較好的應用體驗，其高效的信息傳輸交換速率，時期能夠在多種不同的場景中進行應用。在通信技術中要想保證數據交換的高質量就需要有較強的數據傳輸穩定性作為保障，傳統的4G技術其網絡層次標準仍然不足使其無法滿足多場景的通信技術應用，這也是我國大力投入研發5G無線通信網絡技術的主要原因。隨著移動互聯網的快速發展，各種不同類型的應用對于數據傳輸的要求有了較大的提升，5G技術的出現滿足了這種數據傳輸要求，同時相比較傳統的4G技術無機技術有效降低了能源消耗，同時保證了數據傳輸的穩定性，對于未來大批量的應用物聯網提供了技術保障，使得設備與設備之間能夠通過5G技術得到有效的信息交換[1]。

估計并不是完美的技術，在應用的過程中5G技術也顯示出了一些缺陷和問題，因為其運行過程中對于頻譜資源有著較高的要求，然而當前頻譜資源的總數仍然有限不能夠全面的支撐5G技術。同時要開展5G技術對于應用場景中的操作人員有著一定的專業要求，因此為了能夠有效推進5G技術的應用還需要對技術人員加強培養同時提高5G技術的使用范圍以及更好的擴展性能。

2 軌道交通網絡當前存在的問題

2.1 車地通信水平仍然需要提高

在軌道交通指揮系統中，地鐵中的視頻監控系統能夠幫助軌道交通指揮過程提供重要的監控數據，使得保障軌道交通安全的過程中發揮著重要的作用，例如在某城市開通的多條鐵路線路中，其中兩條地鐵車廂中所采用的監控信號傳輸以無線LET1.8G赫茲的頻譜專網作為傳輸基礎，其10兆赫茲的帶寬能夠保證車廂內兩路視頻圖像所采集的相關信息傳輸至控制終端中，另一路地鐵線路則采用傳統的WLAN802.11技術，這種技術在應用的過程中存在著明顯的卡頓和不流暢問題，能夠查看車廂內約2~3條監控線路，但是不能將這些監控線路的數據進行實時傳輸，在使用監控的過程中只能通過人工拷貝的方式來完成。

2.2 應急通訊效率有待提升

在地鐵發生突發事件或在某種應急狀態下，地鐵應當依據事故現場的具體情況來進行監控或攝像設備的布置工作，以便能夠持續關注事故現場的具體狀況，在進行實時監控的布置過程中需要將監控設備所采集的影音數據進行傳輸，同時可能需要與現場的影音設備和地鐵安保系統中的實時通訊聯絡進行有效的連接，以此來實現應急指揮功能。以某城市地鐵所采用以1.8G赫茲的信息系統為通信基礎，其帶寬水平在10MHz左右，在這種帶寬水平下，可能會出現帶寬不足的現象，其內部包含的無線通信系統頻段為800MHz，無法有效地將視頻采集的圖像進行有效的傳輸，在突發或應急狀態下所能夠實現的數據連通量極為有限，甚至需要通過對講系統來展開聯絡，導致地鐵內部系統的應急水平和能力存在一定的不足。

2.3 列車狀態智能監測系統

在當前的城市軌道交通系統中，列車的智能化水平正在以突飛猛進的速度發生變化，當前已經實現了地鐵軌道交通的運輸狀態數據能夠及時傳回控制平臺，使得控制平臺能夠對正在運行中的車輛實時監控，這有效提升了地鐵車輛運輸的安全性能[2]。大多數地鐵系統的列車編組通常為8節車廂，在這些車廂中安裝了大量的傳感器用來監測車輛的運輸狀況，要將這些海量的傳感器所收集的數據進行回傳，就需要帶寬上限較高的通信系統作為支持。5G網絡能夠為這種數據傳輸提供技術支持，在未來能夠幫助列車的控制和管理系統提高效率，無論列車處于哪種狀態都能夠將其當前的狀態進行有效的數據傳輸，這對于地鐵系統的車輛的智能化水平有著極大的提升作用。

3 軌道交通中的通信技術應用

在我國的城市軌道交通中所有的通信方式包含有線和無線兩種模式，隨著通信技術的快速發展，良好的及時通信能夠有效提升地鐵系統的控制水平同時能夠節約大量的時間成本。這對于我國地鐵的監控以及管理系統的發展和提升有著非常積極的意義。公共交通系統作為交通運輸的基礎性設施，只有提升其管理質量和水平才能夠促進公共交通系統的快速發展。而這個過程中需要通信技術的良好支持才能夠將公共交通運行過程中的各類監測數據進行有效的傳遞和共享，這對于提升軌道交通針對突發事件的處理能力，以及提升公共交通的運營水平都有著非常重要的作用[3]。軌道交通相比較傳統的公共交通他有著更加復雜的系統組成，特別是軌道交通的列車通常處于高速運行狀態，這種狀態下要保證軌道交通的運行安全就需要強大的通信技術支持。良好的通信技術除了能夠有效保證車輛行駛安全，還能夠加強控制中心對于軌道交通運營過程中的各類控制和管理。當前我國的軌道交通中所應用的通信系統雖然已經得到了長足的進步但仍然存在一些問題。受到某些技術的限制，使得城市軌道交通的管理水平仍然有所不足，應當通過加強基礎設施建設特別是通信領域的基礎設施建設來改善和解決城市軌道交通發展過程中的問題。

4 通信技術在軌道交通中的應用和發展

隨著越來越多的城市開設了軌道交通項目，我國的軌道交通建設水平以及管理水平在近些年都得到了長足的進步。軌道交通成為公共交通系統中的重要組成部分，而支撐軌道交通開展科學化管理的重要技術基礎則集中在通信技術的應用和提升過程，這是當前軌道交通能夠保證安全性和穩定性的重要前提條件。隨著5G技術的不斷成熟，越來越多的軌道交通項目開始應用5G技術，該技術能夠在網絡安全和穩定性上給予列車行車安全更加強有力的保障[4]。因為5G技術本身屬于無線技術所以在車輛運行過程中所產生的各類數據不會受到有線信息傳輸過程中的阻礙和干擾。這使得列車在發生突發狀況的狀態下，軌道交通系統中的通信手段能夠保障將列車故障信息或其他突發事件所產生的信息進行有效的傳遞，這對于行車安全有著非常重要的保證作用。同時利用5G技術能夠降低車輛與車輛之間的通信延遲，這使得車輛能夠以較為高效的編排方式開展運營過程，有效提升了軌道交通的運行效率。通過5G技術來保證車輛之間的信息交換，其安全性遠高于上一代軌道交通通信技術這對于軌道交通的安全性有著非常重要的保障作用。

在眾多的無線通信技術應用過程中，無線保真技術常常被應用在城市軌道交通在通信系統中，該系統的核心作用是為了對軌道交通運行過程中的安全性和穩定性提供相應的保障。軌道交通中的車輛在運行過程中一旦出現問題可以通過無線保真系統來進行處理，該系統中所包含的權限保護以及防護墻系統能夠有效提升軌道交通的運行安全。通常無線保健技術建立在無線通信技術的范圍內，通過范圍內的設備連接來進行數據傳輸和控制作用。在我國軌道交通發展的過程中無線保真技術的應用雖然有效提升了軌道交通的安全性但當前無線保真技術仍然存在一些問題，特別是無線保真技術容易受到外部因素的干擾，所以必須對其進行技術改良以提高其數據傳輸流程的可靠性。當前我國軌道交通的控制功能仍然以人工控制為主，無線短程網是通信技術中應用較為廣泛的技術類型之一，例如在軌道交通中常見的Zig Bee技術，因其具備較強的傳輸效率以及較大的帶寬，使得其傳輸數據的可靠性得到了有效的提升。因此該技術在我國軌道交通的通信系統中得到了廣泛的應用[5]。隨著5G技術在軌道交通的通信系統中的應用水平加強，軌道交通的防災能力也得到了較大的提升。

為了保證列車在運行過程中所產生的各類數據能夠準確送達控制中心，以及這些數據在傳輸過程中的安全可靠性，良好的通信技術能夠對這些數據傳輸過程給予相應的保障作用，從另一個側面加強了列車運行過程中的穩定性。除此之外還要對軌道交通運行過程中車輛內部的語音通信業務給予相應的通訊支持，就能夠有效的促進列車內部的信息溝通交流效率，并且還能夠建立以3D VP可視化技術來對列車的行駛軌跡進行模擬和觀察，通常這種技術基于較高的帶寬需求。

5 結束語

在相關調查了解中得知，城市軌道交通已經成為社會大眾普遍選擇的交通工具，不僅為民眾出行提供了很大便利，也促使城市交通效率得到大幅度提升，通信系統作為城市軌道交通重要功能系統之一，在保證城市軌道交通系統安全持續運行方面發揮著關鍵性作用，在5G通信技術不斷普及應用的情況下，我們應重點加強城市軌道交通的5G通信技術的應用研究。