轨道交通中无线通信技术与应用
通信传输系统在城市轨道交通中的应用发展
通信传输系统在城市轨道交通中的应用发展一、引言随着城市轨道交通的快速发展，通信传输系统在其中的应用也变得越来越重要。
通信传输系统在城市轨道交通中起着关键的作用，不仅能够提高运输效率和安全性，还能够提供更好的乘客服务和管理手段。
本文将深入研究通信传输系统在城市轨道交通中的应用发展，并分析其对城市轨道交通运营和管理的影响。
二、发展历程1. 早期阶段早期阶段，城市轨道交通主要依靠人工操作和简单的信号系统来保证运营安全。
这种方式效率低下且容易出现事故，无法满足日益增长的乘客需求。
2. 无线电传输系统随着电子技术的进步，无线电传输系统开始在城市轨道交通中得到应用。
这种系统通过无线电波实现车辆之间以及车辆与控制中心之间的信息传递。
这种方式不仅提高了信息传递速度，还增强了运营安全性。
3. 有线电话传输系统有线电话传输系统是一种通过有线电话网络实现信息传递的方式。
这种系统能够实现实时语音通话和数据传输，为城市轨道交通的运营和管理提供了更多的手段。
然而，由于有线电话网络的限制，这种系统在传输速度和覆盖范围上存在一定的局限性。
4. 光纤传输系统光纤传输系统是一种通过光纤网络实现信息传递的方式。
光纤具有高速、大容量、抗干扰等优势，能够满足城市轨道交通对信息传输的需求。
光纤传输系统在城市轨道交通中得到广泛应用，提高了运营效率和安全性。
三、应用场景1. 车辆间通信通过通信传输系统，车辆之间可以实现实时信息交换，包括车辆位置、速度等数据。
这样可以提高车辆之间的协同性，减少事故发生概率。
2. 车辆与控制中心之间通信通过通信传输系统，车辆与控制中心之间可以进行实时数据交换。
控制中心可以监控车辆运行情况，并根据情况做出相应调度和管理决策。
3. 乘客信息服务通过通信传输系统，在站点和列车内可以提供乘客信息服务，包括列车到站时间、站点信息、乘客流量等。
这样可以提高乘客的出行体验，减少等待时间。
4. 视频监控系统通过通信传输系统，可以实现对车站、列车和轨道的视频监控。
通信技术在城市轨道交通中的应用研究
通信技术在城市轨道交通中的应用研究摘要：在城市交通领域中，轨道交通逐渐成为一种十分重要的出行方式，有效缓解了城市交通堵塞的问题，但也对通信系统的建设提出了更高的要求。
由于受到许多因素的影响，城市轨道交通中无线通信系统的建设仍不完善。
基于此，本文从我国城市轨道交通中通信技术的应用现状入手，对相关方面展开分析。
关键词：城市轨道交通；通信技术；信息技术引言随着我国许多城市中轨道交通工程的建设，轨道交通在整个城市交通系统中发挥着越来越重要的作用。
而在构建城市轨道交通系统的过程中，通信系统是保障轨道交通安全、可靠运行的重要部分，而通信技术是通信系统中一种重要的技术应用方式，是保障整个轨道交通系统有效管控的重要手段。
下面，笔者结合相关资料，以及自身工作的实际经验，对通信技术应用方面的相关内容展开论述。
1我国城市交通中通信技术的应用现状目前，我国许多城市交通中都应用了通信技术，用以保证车辆行驶的安全，保障人们的出行安全，并为交通管理者提供车辆运行过程中的相关信息。
城市交通中通信技术的应用，是建立在专用的无线网络系统之上的，其系统功能比较强大，信号覆盖面的区域也比较广，能够支持远距离的交通管理工作。
可以说，通信技术在城市交通轨道中的应用，有效地保障了轨道交通的日常运行，使轨道交通管理者能够实时监控交通情况，再利用智能控制系统完成对轨道列车的控制，有力地保障乘客的出行安全[1]。
随着3G技术、WLAN技术及多媒体技术在城市轨道交通中的广泛应用，近几年我国城市轨道交通得到了飞速的发展。
不过，在其发展过程中也存在一些问题，现阶段许多城市轨道交通中的专网无线通信已经难以满足人们对无线通信网的需求，再加之城市轨道交通中公网无线系统的建设仍不完善，阻碍了城市轨道交通的发展。
2通信技术在城市轨道交通中的应用优势2.1提高稳定性移动通信站点能够利用基站实现无线网络的覆盖，在隧道中的单个基站的覆盖范围就可以达到 1.2km。
而且，基站的组网设置原则非常灵活，不仅能够根据列车的运行速度来布置基站的安装位置，还能够增大或减少基站网络覆盖的重叠长度，以此保障高速运行环境下的越区切换的成功，多样化的网络覆盖方案，能够提高数据传输的稳定性。
通信技术在城市轨道交通中的应用
通信技术在城市轨道交通中的应用摘要：通信技术在城市轨道交通中的应用占有着很重要的位置，与轨道交通的运营和管理有着直接的影响，而且为其他系统提供了有效的传输途径。
因此在选择传输系统时一定要确保其运用灵活、方便扩展的功效，最大化提高通信技术传输效率。
基于此，本文将对通信技术在城市轨道交通中的应用进行分析。
关键词：通信技术；城市轨道交通；应用1 通信技术的特点与优势现代通信技术是基于对上一代通信技术的改进加强，5G无线通信技术是现阶段比较主流的通信技术，随着通信技术的发展和5G通信技术的出现已经引发了新一轮的科学技术革命，它不再是由传统产业驱动，而是由高科技产业驱动，与上一代4G通信技术相比，使用场景更加灵活，更能保证信息的安全性。
1.1 5G通信技术的特点1.1.1可靠性通信技术的能力可以满足新时代群众的需求。
它是评估通信技术水平的重要标准，同时也是评估5G通信技术能否真正为人民服务的重点。
5G通信技术可以以更少的延迟为人们带来更好的体验。
1.1.2拓展性5G通信信息技术可以有效集成2G、3G和4G通信技术，为人们提供更加多样化的体验和应用功能。
根据相关研究数据，5G通信技术的覆盖范围是4G通信技术的10倍左右，其信号非常稳定，可以确保不同地区不同人群的通信更加便捷。
随着5G通信设备的不断创新和改革，5G通信频谱得到了极大的改善，因此，5G通信技术在未来的发展过程中，可以创造更高质量的通信环境，促进社会文明的发展与进步。
1.2 5G通信技术的优势1.2.1毫米波一般来说，毫米波指的是移动通信中使用的高频波段，这是一个非常重要的发展趋势。
它的优点在于其非常充足的可用带宽，还具有使用小型设备天线的便利性以及其他毫米波通信的优点。
1.2.2小基站由于传统的基站中心业务不能满足不同情况下移动通信业务的标准环境，因此有必要提高传统基站中心业务的灵活性，这需要大量的成本投资。
使用5G技术的小型基站可以成功扩展网络访问模式，并改变当前的通信状况。
城市轨道交通车地通信中LTE技术的应用docx
城市轨道交通车地通信中LTE技术的应用车地无线通信系统是保证列车的控制与运行的主要系统，城市轨道交通车地通信系统的组成主要是CBTC、PIS、CCTV等等。
在当前情况下。
它们的运营主要是依靠公开局域网的技术。
根据调查显示，WLAN具有的交通运输效率高、稳定性高、控制化程度高、自动化程度高等都是符合城市轨道交通运输的特点之一，因此无线局域网技术对于城市交通轨道的发展有很重要的作用。
但是无线局域网并非具备所有的优势，同时也存在很多缺陷。
比如在开放路段的WLAN,与处在相同路段的民用WIFI设备相撞，对彼此的信号都造成干扰。
这就会导致在这个路段的城市交通轨道会失去信号，无法通信。
WLAN技术在高速运转的城市交通轨道上使用没有优势可言。
根据调查显示, 某些城市地铁就因为车地无线通信受到干扰而造成的多起以外事故, 对社会大众带来了很多不好的影响。
同时WLAN 的覆盖范围有限，对于节约成木方而来说，WLAN技术很难做到。
1LIT技术通信LIT技术主要是采用正交频反复用、多输入多输出、自适应调制编码、混合反馈重发技术的融合，依靠这些优势LIT技术达到了具有极强的稳定性、可靠性、覆盖面积广等目的。
实际上LIT技术最初的设计初衷是满足移动宽带的要求，在LIT技术实现了MIMO、OFDMS 等等技术以后，己经具备了极强的传输能力和抗干扰能力。
因此，LIT 技术具有极强大的优势［1］。
TD-LTE技术是TDD的LIT技术，是一种专门为移动宽带设计的通信标准，同时也是中国自主独立设计的4G移动通信标准o TD-LTE技术采用了扁平化的网络结构来减少延时的可能性，能够提供高效的移动支持，具有极强的抗干扰能力，同时具备极强的安全性，保证了数据传输的安全性。
目前我国在TD-LTE技术方而进行大量研发的厂家有华为、中兴等等。
随着TD-LTE技术逐渐商用化多年，己经为移动通信业务方提供了非常优质的服务。
与WLAN 技术相比较，TD-LTE技术具备以下的优势：①具备极强的抗干扰能力。
通信技术在城市轨道交通中的应用
通信技术在城市轨道交通中的应用摘要：城市轨道交通具有超大的载客量，而且运行速度也远远超过一些地面交通工具，因此成为城市居民出行的首选同时为城市交通效率的提升做出了突出贡献。
对于城市轨道交通来说，通信系统可以说是整个城市轨道交通系统的中枢神经，发挥着保证机车正常稳定运行等多种作用，随着5G无线通信技术的诞生，城市轨道交通通信技术革新的重要时刻随之来临，基于此，本文将重点分析通信技术在城市轨道交通中的具体应用，希望能为城市轨道交通的整体良性发展提供一些助力。
关键词：通信技术；城市轨道交通工程；技术应用1 5G通信技术在轨道交通中的应用价值5G在当前的通信领域中发展非常迅速，能够通过高速网络实现数据传输，并在传输的过程中使得信息处理效率得到了极大的提升，5G技术采用了多种不同的技术进行整合，是在移动互联网高速发展的环境中为了适应市场发展所产生的技术类型。
当前5G通信技术已经广泛涵盖了社会各个阶层和行业的商用和民用领域，及高效的传输速率以及较强的安全性已经渗透至生产生活的各个领域，5G技术的传输速度相比较4G技术有了大幅度的提高，我国在五G技术中的领先优势反映出了我国在通信技术方面的技术已经达到了世界领先的水平。
5G通信技术的发展更好地利用了频谱资源，拥有更大的系统容量，增强了用户的网络体验感，减少了能量消耗。
通过有效科学地使用频谱资源，提升了在网络使用中的信息交换速度。
通信层面实现数字化，通信数据的使用数量得到大幅提升，就要求数据交换必须具有稳定性，但4G通信技术无法满足网络层次标准，必须发展5G无线通信网络技术。
用户对于数据传输和交换的速度要求也越来越高，5G的高效率、高安全性可以使人们更好地享受网络。
我国对于能源消耗和生态环境保护的关注有限，5G通信网络技术的发展理念也在一定程度上减少了能源消耗。
同时，5G通信技术可以构建万物互联的大规模物联网结构，让物体之间的连接不受空间限制。
2 轨道交通网络当前存在的问题2.1车地通信水平仍然需要提高在轨道交通指挥系统中，地铁中的视频监控系统能够帮助轨道交通指挥过程提供重要的监控数据，使得保障轨道交通安全的过程中发挥着重要的作用，例如在某城市开通的多条铁路线路中，其中两条地铁车厢中所采用的监控信号传输以无线LET1.8G赫兹的频谱专网作为传输基础，其10兆赫兹的带宽能够保证车厢内两路视频图像所采集的相关信息传输至控制终端中，另一路地铁线路则采用传统的WLAN802.11技术，这种技术在应用的过程中存在着明显的卡顿和不流畅问题，能够查看车厢内约2~3条监控线路，但是不能将这些监控线路的数据进行实时传输，在使用监控的过程中只能通过人工拷贝的方式来完成。
浅谈城市轨道交通中无线通信系统的应用(定稿版))
浅谈城市轨道交通中无线通信系统的应用清远磁浮交通有限公司通信工程师王瑾摘要：无线通信系统主要用于解决OCC（控制中心）行车调度员、段场信号调度员、车站值班员与列车司机等移动用户之间的通话以及信息传递。
为了提高城市轨道交通运行效率、保障行车安全及应对紧急事件的必要传输工具，在城市轨道交通中无线通信系统可以通过不同的技术来实现信息数据的传递。
本文主要将简要陈述城市轨道交通中的TETRA数字集群系统（简称“TETRA系统”）和LTE技术的应用。
关键词：城市轨道交通；无线通信系统； TETRA系统； LTE技术什么是无线通信系统？无线通信(Wireless c ommunication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。
目前，城市轨道交通中无线通信系统主要采用TETRA数字集群系统和LTE技术。
一、TETRA数字集群系统在城市轨道交通中的应用在城市轨道交通中TETRA系统是基于数字时分多址（TDMA）技术的专业移动通信系统，是欧洲电信标准协会( European Telecommunications Standards Institute, ETSI)设计、制定的开放性通信系统，便于欧洲各国集群用户的使用，初步形成无线数字集群通信系统的标准化。
目前，随着TETRA数字集群系统技术在城市轨道交通广泛应用，技术十分成熟。
TETRA 系统可以满足各种不同的系统配置和对信号覆盖的需求，即可以实现单站和多站的配置，可以在25KHz的带宽内提供4个通信信道；根据工业和信息化部文件要求，TETRA系统工作频段采用350MH和800MHz。
在城市轨道交通中TETRA系统频率的配置原则：（1）降低和减少各种类型的频率干扰和提高频率资源的利用率。
（2）应考虑如何降低同频干扰、邻道干扰、互调干扰等，特别是三阶互调干扰。
（3）应有效利用包括射频的窄带调制、话音的压缩编码、信道的时分多址复用、多信道共用（集群）、频率的复用等。
轨道交通车地无线通信双网解决方案
应急处理效果
减少损失：降低事 故损失，保障人员
安全
增强安全：提高轨 道交通系统的安全
性和可靠性
快速响应：在紧急 情况下，能够快速
响应并采取措施
提高效率：提高应 急处理效率，缩短
恢复时间
6
实践与展望
实践案例
北京地铁16号线： 采用车地无线通 信双网解决方案， 实现列车运行控 制和乘客信息服
务。
上海地铁10号线： 采用车地无线通 信双网解决方案， 实现列车运行控 制和乘客信息服
功能实现
01
双网融合：实现车地无线通信网 02
实时监控：实时监控列车运行状
络的融合，提高通信效率
态，提高列车运行安全
03
数据传输：实现列车与地面之间
04
故障诊断：实现列车故障的自动
的数据传输，提高列车运行效率
诊断，提高列车维修效率
05
智能调度：实现列车智能调度，
06
乘客服务：提供乘客信息服务，
提高列车运行效率
性能和稳定性
实施效果
01
提高通信质量： 降低误码率， 提高传输速度
02
降低成本：减 少设备数量， 降低维护成本
03
提高安全性：增 强网络安全性，
防止数据泄露
04
提高效率：减少 部署时间，提高
系统稳定性
5
应急处理措施
应急预案
建立应急指挥中 心，统一协调指
挥
定期组织应急演 练，提高应急处
置能力
制定应急预案， 明确应急处置流
03
实时监控：实时监控列车运 行状态，提高行车安全
02
冗余设计：采用冗余设计， 提高系统可靠性和稳定性
04
现代城市轨道交通无线通信技术与应用
Ｆ Ｄ Ｄ ． Ｌ Ｔ Ｅ 两 种方 式 ，在 工 作手 段 的频 段 当 中进 行工 作 ，工 业 以及 信 息化 部 门对 于移 动 运 营 上 发放 了４ Ｇ的 牌 照 ， 工作 的频 率 也是 在 １ ８ ８ ０ ＨＭｚ ． １ ９ ０ ０ ＭＨｚ 以及 其 他 波段 上 。４ Ｇ无 线 通 信 技 术相 对 于 ３ Ｇ 来 比 ， 已经 成 为 一 项 非 常 得 体 的通 信 技 术 方 式 ，可 以在 非 常大 的 范 围 当 中进 行 更 高 速 率 以及 更 高质 量 的音 频 传 输 ， 制作 视 频 的 图 像 等 等 。４ Ｇ技术 使 用 的是 正 交 多任 务 的 分频 技 术 ，能够 使 用 大 约 １ ０ ０ Ｍｂ ｐ ｓ 以上 的传 输 速率 ，相对 于 以前 的 宽带 要快 将 近２ ０ 倍 ，还 能 够 让 客户对 于 无线 服务 的要 求得 到较 为 多方 面 的满足 【 ２ ］ 。
，
无线通信技术 在轨 道交通运营中的重要性
伴 随着 城 市轨 道 交通 的不 断变 化 和发 展 ，无 线通 信技 术 也有 了 定 的广度 和 深度 ，并且 发 展越 来越 快 ， 自动化 轨道 交 通投 入 使用 之后 ，管理 和运作 也有 了多方面 的变化 ，在城 市交通 当中被广泛 的使
城 市 轨道 交通 无 线 通 信 服 务 一 般 分 为 专 用 的 网络 电 台 ，还 有 公共 的 电台 ， 以及公 共安 全 方面 的通 信 ，伴 随着 多项 通 信技 术 的不 断发展 相 关 的带 宽 的提升 ，信 息 的实 时处 理 技术 也会 得 到较 快 的发 展 ，并且 得 到更 为广 泛性 的使用 。在 当前 ，城市 的轨 道 交通 系 统 当 中，有 一 些无 线通 信 技术 信 号系 统 ，其 中 的列车 控制 系 统还 有无 线 通 信系 统等 等 都能够 使 用技 术 的手段 进 行应 用提 升 。
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公安及政务 通信系统是根 据公安及应急 指挥部门要求 设置的，是公 安及政务通信 网在轨道交通 内的延伸
三大系统是独立的， 但在有限的空间内存在一定联系的
商用通信 系统是轨道交 通和电信运营 商合作设置的， 是公众移动通 信网络在轨道 交通内的延伸 9
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TETRA网络结构
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RCS
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城市轨道交通
无线通信技术与应用
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TETRA数字集群系统
TETRA(Terrestrial Trunked Radio) 是欧洲电信协会（ETSI） 制定的数字集群标准，是当前应用最为广泛的数字集群系统。 北京地铁全部采用了TETRA系统。
分组方式
无连接 IP分组
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TETRA的安全加密
无线通信系统是一个开放系统，容易受到侦听、窜改等攻击。 TETRA属于专用无线通信，安全性要求高于公众网。 TETRA空中接口加密（TEA算法）：基于对称算法的流密码 加密机制。发送端将需要发送的二进制比特流与用密钥产生 的比特流加密，接收端利用同样的密钥比特流解密，恢复出 明文信息。 端到端加密：集群系统不参与密钥 (加密算法)的产生和管理， 只提供透明传输通路，加密在TETRA集群系统的用户面进行 密钥管理：采用基于单钥密码体制实现鉴权和空中接口加密， 其密码体制是公开的，甚至可以采用公开的密码算法，而密 钥是加密算法中的可变部分，系统的安全性取决于对密钥的 保护。
3.1 专用无线通信系统(集群通信)
专用无线通信系统为保障行车安全、提高运输效率和管理 水平、改善服务质量提供了重要保证； 集群通信作为城市轨道交通中广泛采用的专用无线通信系 统，与公众网相比较，更强调组呼、广播呼叫、紧急呼叫、 强插强拆和不同的呼叫优先级别等调度指挥功能，更强调 缩短呼叫的建立时间； 国际上已陆续推出了TETRA、IDEN、APCO-25和FHMA 等7种数字集群通信系统。
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广州城市轨道交通规划
1999年6月28日，地铁1号线全线(西 朗至广州东站)正式开通运营。 十二五期间，广州拟建11条线路(含延 长线)，全长312.6公里。
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北京轨道交通无线通信系统
专用无线通信系统 基于通信的列车运行控制(CBTC) 乘客信息系统(PIS) 中的车地无线通信系统 警用集群无线通信引入系统 数字集群无线政务网引入系统 商用无线通信引入系统
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序言
亚当·斯密在《国富论》中指出：“在一切 改良中，以交通运输改良最为有效” 航空、高速公路、轨道交通是20世纪人类产 生的重大科技成果 轨道交通三大建设热点：高速铁路(客运专线、 城际铁路)、重载铁路、城市轨道交通
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STATE KEY LAB OF RAIL TRAFFIC CONTROL & SAFETY
内容提纲
1. 轨道交通当前的发展 2. 城市轨道交通对无线通信的需求 3. 城市轨道交通无线通信系统发展现状 4. 轨道交通控制与安全国家重点实验室开展的工作 5. 城市轨道发展展望
我国自1965年开始建设北京地铁一期工程，截止到 2010年10月， 已有北京、上海、广州等12个城市的轨道交通投入运营，线路总 里程1270公里； 2010年12月30日，北京五条新地铁同时开通；
预计到2015年，中国城市轨道交通线路将达到87条，运营总里程 将超过2500公里；
“在今后的20年内，轨道交通将始终处于高速发展时期，轨道交 通建设不会减速，反而会提速，甚至现在根本不是减速的问题， 而是发展太慢。” 4
列车自动监控系统(Automatic Train Supervision, ATS) 列车自动防护系统(Automatic Train Protection，简称ATP) 列车自动运行系统(Automatic Train Operation，简称ATO) 计算机联锁（CI） 系统 DCS 系统
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内容提纲
1. 轨道交通当前的发展 2. 城市轨道交通对无线通信的需求 3. 城市轨道交通无线通信系统发展现状 4. 轨道交通控制与安全国家重点实验室开展的工作 5. 城市轨道发展展望
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上海城市轨道交通规划
1995年4月，一号线(莘庄 至火车站) 投入运营。
2010年共有11条线路， 总长420公里。
2012年将达510公里。
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内容提纲
1. 轨道交通当前的发展 2. 城市轨道交通对无线通信的需求 3. 城市轨道交通无线通信系统发展现状 4. 轨道交通控制与安全国家重点实验室开展的工作 5. 城市轨道发展展望
2011-1-19
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STATE KEY LAB OF RAIL TRAFFIC CONTROL & SAFETY
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轨通交通通信系统的组成
专用通信系统 商用通信系统 公安及政务通信系统
集中监测告警系统 列 车 控 制 专 用 电 话 公 务 电 话 无 线 通 信 时 钟 系 统 电 视 监 视 广 播 系 统 乘 客 信 息 信 息 网 络 集中告警系统 无线通信引入 系统 传输系统 电 视 监 控 警 用 集 群
TETRA无线通信系统组成
TETRA数字集群系统 中，交换机的投资 最大，是无线通信 系统的核心，平时 的利用率不很高， 因此，应几条线合 用一个交换机，实 现系统设备、技术、 信息及频率等资源 共享。
北京地铁共网
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TETRA数据业务
TETRA数据业务 短消息
文本、二进制格式 点对点、点对多点 状态信息 定位
电路方式
单时隙 2400bps 4800bps 7200bps
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商用无线通信系统
• 多运营商/多系统: – 中国联通GSM900系统； – 中国联通CDMA800系统； – 中国移动GSM900 系统； – 中国移动DCS1800系统； – 中国网通PHS1900 系统； – 3G系统（WCDMA，TD-SCDMA，CDMA2000）； – 地铁移动电视（ DVB-T ）； – FM调频广播； – DTV数字电视； – WLAN。
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城市轨道交通建设与发展
自1868年伦敦建成第一条地下铁道以来，到现在世界上已有 36个 国家和地区的78个城市修建了地下铁道, 总营运线路达5500公里；
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3.2 CBTC无线通信系统
基于通信的列车控制系统(CBTC)是以连续、准确的双向车—地通 信为基础，辅以离精度的列车定位和完整性检查，对列车运行提供 连续实时监控的新一代列车控制系统。 CBTC 系统是保证行车安全、提高区间和车站通过能力，以及实现 行车指挥和列车自动化、提高运输效率的关键设备，包括：