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時(shí)間：2023-06-20 18:03:37
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引言
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定向前發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程加快，致使我國(guó)城市化速度不斷加速，城市規(guī)模急劇擴(kuò)張，人口飛速增加。居民出行頻繁導(dǎo)致客運(yùn)需求急劇增長(zhǎng)。發(fā)展城市軌道交通不僅能有效改善城市的交通環(huán)境，而且還有助于城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為了保證建成后的軌一道交通能安全.高效的運(yùn)營(yíng)，就必須建立可靠的.易擴(kuò)充的.獨(dú)立的通信網(wǎng)，傳輸和處理軌道交通運(yùn)營(yíng)所需的各種信息。
1.我國(guó)城市軌道交通通信技術(shù)現(xiàn)狀分析
為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通列車運(yùn)行的安全.可靠.準(zhǔn)點(diǎn).高密度和高效率，列車運(yùn)營(yíng)的集中統(tǒng)一指揮.行車調(diào)度自動(dòng)化和列車運(yùn)行自動(dòng)化，城市軌道交通系統(tǒng)必須配合專用的.完整的.獨(dú)立的通信系統(tǒng)。城市軌道交通專用通信系統(tǒng)，根據(jù)目前在國(guó)內(nèi)9個(gè)城市建設(shè)中的情況匯總按其功能來分為：
1.供一般公務(wù)聯(lián)系用的自動(dòng)電話通信子系統(tǒng)；
2.直接指揮列車運(yùn)行的專用通信子系統(tǒng)；
3.向乘客報(bào)告列車運(yùn)行信息的廣播顯示子系統(tǒng)；
4.用于監(jiān)視車站各部位.車流情況及列車?？?車門開閉和啟動(dòng)狀況的閉路電視子系統(tǒng)；
5.用以傳送文件和數(shù)據(jù)傳真及數(shù)據(jù)通信子系統(tǒng)；
6.為通信.信號(hào).電力等專業(yè)的設(shè)備提供統(tǒng)一的定時(shí)信號(hào)和時(shí)間信息的時(shí)鐘子系統(tǒng)；
7.為通信系統(tǒng)提供可靠.穩(wěn)定的通信電源和接地子系統(tǒng)；
8.可實(shí)現(xiàn)公司本身的運(yùn)營(yíng)管理，內(nèi)部各種信息快速傳遞，收集.處理以及資源共享的運(yùn)營(yíng)信息管理子系統(tǒng)；
9.為乘客提供服務(wù)的自動(dòng)預(yù)售票子系統(tǒng)系統(tǒng)；
10.能將指揮中心內(nèi)所有話音.數(shù)據(jù)視頻設(shè)備的布線綜合在一起的綜合布線子；
11.為監(jiān)視車站及區(qū)間隧道的災(zāi)害而設(shè)置的防災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)(FAS)；
12.為解決列車調(diào)度.人員管理.設(shè)備維修以及和公安.消防建立專線聯(lián)系而設(shè)置的無線通信子系統(tǒng)；
2.城市軌道交通通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析
2．1通信系統(tǒng)傳輸框架設(shè)計(jì)
傳輸系統(tǒng)組成2.SG的MSTP保護(hù)環(huán)路，為各個(gè)車站與控制中心之間，以及各個(gè)車站之間提供了2M業(yè)務(wù)與10M/1OOM業(yè)務(wù)的總線型或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸通道。各個(gè)子系統(tǒng)利用這些傳輸通道，將車站設(shè)備與中心設(shè)備連接在一起，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。
1)公務(wù)電話系統(tǒng)各個(gè)車站的模擬和數(shù)字電話業(yè)務(wù)通過遠(yuǎn)端模塊連接到控制中心的中心交換機(jī)上進(jìn)行交換后實(shí)現(xiàn)公務(wù)電話互通，同時(shí)中心交招中l(wèi)通過與市話中繼連接，實(shí)現(xiàn)公務(wù)電話的外線業(yè)務(wù)。2)專用電話系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了控制中心與車站的語(yǔ)音調(diào)度通信功能可以由中心的各類調(diào)度臺(tái)直接向各站發(fā)起調(diào)度指令。3)視頻監(jiān)控系統(tǒng)形成了車站控制中心的二級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)，可以從車站或控制中心公安控制中心的控制鍵盤對(duì)車站的某一路監(jiān)控圖像發(fā)起調(diào)用，將其傳送到控制中心的綜合顯示屏或車站的車控室內(nèi)的監(jiān)視器顯示。4)廣播系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了中心和車站的二級(jí)控制，可以從車站或控制中心的廣播控制臺(tái)發(fā)起緊急廣播，同時(shí)廣播系統(tǒng)根據(jù)中心接收到的ATS指令解析得到車輛運(yùn)營(yíng)信息，在車站發(fā)起車輛到站/離站預(yù)告的自動(dòng)廣播。5)時(shí)鐘系統(tǒng)通過中心的一級(jí)母鐘對(duì)各車站的二級(jí)母鐘進(jìn)行同步，同時(shí)實(shí)時(shí)向各子系統(tǒng)提供時(shí)鐘同步信號(hào)。各車站的二級(jí)母鐘對(duì)車站中的各個(gè)的子鐘進(jìn)行同步，供乘客正確掌握時(shí)間信息。
2．2通信接口的設(shè)計(jì)
由以上各章節(jié)的分析可知，傳輸系統(tǒng)是軌道交通通信系統(tǒng)的骨干網(wǎng)，既要考慮通信發(fā)展的方向，又要考慮軌道交通的安全，還要考慮軌道交通通信業(yè)務(wù)的多樣性.復(fù)雜性而對(duì)通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)接口的要求，因此傳輸系統(tǒng)選用IPoverSDH和綜合業(yè)務(wù)接入相結(jié)合是最佳選擇。SDH是目前傳輸網(wǎng)絡(luò)較好的選擇，其優(yōu)點(diǎn)是:探佳，成熟，可用性.可命性.通用性好，靈活;但它也有缺點(diǎn):點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)或多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸以及圖像信號(hào)的傳輸不理想。IP的技術(shù)正好彌補(bǔ)SDH的缺點(diǎn)，IP的缺點(diǎn)也正好由SDH完成，因而IPoverSD日是目前解決軌道交通通信系統(tǒng)傳輸骨干網(wǎng)的最佳選擇。由軌道交通通信傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以知道，在車站的以太網(wǎng)承載6種相對(duì)獨(dú)立的業(yè)務(wù):SCADA業(yè)務(wù):BAS, OA業(yè)務(wù);乘客導(dǎo)乘.錄像回放.廣播音頻下載.電源監(jiān)控及專用電話預(yù)留業(yè)務(wù);AFC業(yè)務(wù);公安業(yè)務(wù);調(diào)度監(jiān)視業(yè)務(wù)，在控制中心即要接收處理各站點(diǎn)的業(yè)務(wù)，同時(shí)還要能控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此網(wǎng)管在控制中心必不可少。SDH傳輸網(wǎng)是由一些SDH網(wǎng)絡(luò)單元組成的，在光纖.微波或衛(wèi)星上進(jìn)行同步信息傳送，融復(fù)接.傳輸.交換功能于一體，由統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理操作的綜合信息網(wǎng)?？蓪?shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有效管理.動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)維護(hù).對(duì)業(yè)務(wù)性能監(jiān)視等功能能有效她提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，能滿足軌道交通傳輸網(wǎng)的信息傳輸和交換的要求，因此設(shè)計(jì)基于IPoverSDH接口實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)，能夠在很大程度上滿足城市軌道交通通信系統(tǒng)的技術(shù)要求。
在具體的實(shí)現(xiàn)上，采用了!PoverSDH來傳輸多種業(yè)務(wù)，在每個(gè)車站和停車場(chǎng)作為信息采集節(jié)點(diǎn)，通過以太網(wǎng)接入以及PCM設(shè)備接入方式將本站點(diǎn)的信息通過SDH傳輸通道送至控制中心和其他中心，在控制中心將采用統(tǒng)一的網(wǎng)管來管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是目前最佳的選擇。在軌道交通的業(yè)務(wù)中，除了由IP解決的業(yè)務(wù)外，還有很多傳統(tǒng)的和非傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)性強(qiáng)的業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)的接入采用目前先進(jìn)的綜合業(yè)務(wù)，接入是最佳選擇。
對(duì)于綜合業(yè)務(wù)的接入，通過選用合理的通信設(shè)備，利用標(biāo)準(zhǔn)的2M傳輸通道(G.703標(biāo)準(zhǔn))，采用PCM30/32制式，直接提供語(yǔ)音.數(shù)據(jù)等多種用戶接口。組網(wǎng)靈活，可組成點(diǎn)對(duì)點(diǎn).鏈路.環(huán)型等網(wǎng)絡(luò)。具有64K交叉能力，沿途上下電路無阻塞，在沿線可根據(jù)用戶需要自由上下電路。雙電源供電，使系統(tǒng)安全系數(shù)更大。設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)，可靠性高，擴(kuò)容方便，節(jié)省投資。
3.軌道交通中通信技術(shù)應(yīng)用
(一)城市軌道交通通信技術(shù)應(yīng)用功能
通信應(yīng)具有高可靠性，以保證列車的安全運(yùn)行。通信應(yīng)保證運(yùn)營(yíng)管理的高效率，確保行車調(diào)度指揮.運(yùn)營(yíng)管理以及為旅客的各種服務(wù)能夠高效率地進(jìn)行，因此國(guó)外在城市軌道交通中都采用了各種先進(jìn)的通信技術(shù)，增大通信容量等，以保證信息的傳輸.存儲(chǔ).處理能高效率地進(jìn)行。通信和信號(hào)系統(tǒng)緊密結(jié)合，形成一個(gè)高級(jí)自動(dòng)化的通信.指揮.控制和信息系統(tǒng)。
通信與計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)相結(jié)合，形成一個(gè)現(xiàn)代化的運(yùn)營(yíng).管理.服務(wù)系統(tǒng)。通信應(yīng)完成多種信息的傳輸和提供多種通信服務(wù)，除了電話語(yǔ)音信息的傳輸外，還有數(shù)據(jù).圖象.監(jiān)控信號(hào) 的傳輸與處理.綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)(ISDN)等。多種通信方式結(jié)合形成統(tǒng)一的軌道交通通信網(wǎng)。除了站間和地區(qū)的有線電話和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)外，與運(yùn)行中的列車實(shí)現(xiàn)通信聯(lián)系，應(yīng)用無線通信技術(shù)，衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信，室內(nèi)無線通信等與光纖通信.程控交換等相結(jié)合，形成一個(gè)多種方式和手段的通信網(wǎng)，它將大大提高通信的可靠性，充分發(fā)揮通信保證行車安全和提高運(yùn)輸效率的作用。
(二)通信的技術(shù)類別：
按照通信的技術(shù)類別可劃分成：
1）語(yǔ)音通信——主要傳輸人的語(yǔ)音信號(hào)
2）控制信號(hào)通信——主要傳送各種控制信號(hào)
3）數(shù)據(jù)通信——主要傳送各種信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號(hào)
4）圖像通信——主要傳送傳真圖像信號(hào)
5）運(yùn)輸調(diào)度通信——主要是控制中心調(diào)度和各站調(diào)度之間的通信聯(lián)系
(三)軌道交通對(duì)通信的使用要求
按照城市軌道交通對(duì)通信的使用要求可分成三類：
1.有關(guān)行車安全與提高效率的通信系統(tǒng)
1)列車自動(dòng)控制(ATC)用的通信‘
2)變電所遙控(OSC)用的通信
3)風(fēng)速雨量監(jiān)視用的通信
4)沿線電話
5)列車運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)度電話
6)列車集中控制(CTC)用的通信
7)傳真電話
8)防護(hù)無線電話
9)站內(nèi)無線電話
10)站間行車專用電話
2.為旅客服務(wù)的通信系統(tǒng)
1)預(yù)售通信
2)站內(nèi)旅客向?qū)ㄐ?/p>
3)客運(yùn)調(diào)度電話
4)列車公用電話
5)值班電報(bào)
3.設(shè)備維修及運(yùn)營(yíng)管理用的通信系統(tǒng)
1)移動(dòng)無線電話
2)無線呼叫
3)直通專用電話
4)沿線電話
5)傳真電報(bào)
從上述城市軌道交通應(yīng)用的通信技術(shù)概況可以看出，它是一個(gè)種類繁多技術(shù)先進(jìn)的系統(tǒng)，包含了各種通信方式和手段，沒有這樣一個(gè)現(xiàn)代化的通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)列車的安全.可靠運(yùn)行是難于想象的。
結(jié)束語(yǔ)
城市軌道交通中的各種各樣的運(yùn)用狀況，推動(dòng)著通信技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)要開發(fā)各種各樣的接口來滿足城市軌道交通的實(shí)際使用。為了確保城市軌道交通列車運(yùn)行的安全.可靠.準(zhǔn)點(diǎn).高密度和高效率，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)營(yíng)的集中統(tǒng)一指揮，城市軌道交通系統(tǒng)必須配備專用的.完整的.獨(dú)立的通信系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
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1城軌交通車地?zé)o線通信現(xiàn)狀
城市軌道交通控制是基于CBTC實(shí)現(xiàn)的列車自動(dòng)化控制系統(tǒng)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控列車運(yùn)行狀態(tài)，控制列車安全行駛。因此，車地?zé)o線通信就決定了CBTC運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。當(dāng)前地鐵車地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，主要是采用是基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的WLAN技術(shù)，主要存在以下問題：
（1）系統(tǒng)穩(wěn)定性低
WLAN無線網(wǎng)絡(luò)單站點(diǎn)AP覆蓋范圍有限，最多不超過200米，所設(shè)站址較多，從而造成隧道內(nèi)維護(hù)困難，在高速移動(dòng)情況下無法保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。
（2）抗干擾能力弱
地鐵WLAN無線通信沒有專用頻段，只能使用免費(fèi)開放的2.4GHz和5.0GHz公共頻段，干擾源太多，干擾太大，也許一個(gè)普通手機(jī)用戶的手機(jī)熱點(diǎn)都可能對(duì)WLAN的傳輸質(zhì)量產(chǎn)生影響
（3）數(shù)據(jù)傳輸帶寬受限
隨著城軌信息化的發(fā)展，無線通信領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)傳輸帶寬提出了新的要求。車內(nèi)旅客信息系統(tǒng)（PIS）要求車地通信能夠提供單車6～8Mbit/s的下行傳輸帶寬，CCTV監(jiān)控系統(tǒng)要求能夠?yàn)閱诬囂峁?～6Mbit/s的上行傳輸帶寬。在保證CBTC列車控制信息正常傳輸?shù)幕A(chǔ)上，滿足上述PIS、CCTV業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸，對(duì)現(xiàn)有的WLAN通信系統(tǒng)提出了新的要求。
（4）數(shù)據(jù)傳輸安全性低
由于WLAN采用公共電磁波作為載體進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，任何人都有條件和可能竊聽或干擾信息，存在電磁波泄露或者數(shù)據(jù)被截聽的安全隱患。因此，對(duì)于WLAN的安全保密問題顯得尤為突出。
（5）組網(wǎng)成本高
城軌車地專用無線通信業(yè)務(wù)主要分為三部分：以TETRA為代表的語(yǔ)音調(diào)度業(yè)務(wù)；保障CBTC系統(tǒng)運(yùn)行的WI-FI網(wǎng)絡(luò)；車載PIS（乘客信息系統(tǒng)）與CCTV（閉路電視）的專用WI-FI網(wǎng)絡(luò)。這三種業(yè)務(wù)彼此獨(dú)立，各自單獨(dú)組建網(wǎng)絡(luò)，所建成本較高，不利于軌道交通業(yè)務(wù)的長(zhǎng)期發(fā)展。
2移動(dòng)通信技術(shù)
（1）第一代移動(dòng)通信技術(shù)
第一代移動(dòng)通信技術(shù)產(chǎn)生與上世紀(jì)80年代，是最初的模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，稱為FDMA（頻分多址）技術(shù)。第一代移動(dòng)通信技術(shù)的一大成就就在于用戶第一次能夠在移動(dòng)的狀態(tài)下?lián)艽螂娫?，但是它們只能提供基本的語(yǔ)音會(huì)話業(yè)務(wù)，不能提供非語(yǔ)音業(yè)務(wù)，并且容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通話質(zhì)量不高、不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和漫游業(yè)務(wù)等，上世紀(jì)90年代就基本被淘汰了。
（2）第二代移動(dòng)通信技術(shù)
也稱為2G通信技術(shù)，是為解決第一代移動(dòng)通信四分五裂的局面而提出來的數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其數(shù)字無線標(biāo)準(zhǔn)有：GSM和CDMAIS-95。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)在引入數(shù)字無線電技術(shù)以后，數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)提供了更好的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不僅改善了語(yǔ)音通話質(zhì)量，提高了保密性，防止了并機(jī)盜打，而且也為移動(dòng)用戶提供了無縫的國(guó)際漫游。
（3）第三代移動(dòng)通信技術(shù)
第三代移動(dòng)通信技術(shù)簡(jiǎn)稱3G，它是一種真正意義上的寬帶移動(dòng)多媒體通信系統(tǒng)，它能提供高質(zhì)量的寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù)，并且實(shí)現(xiàn)了全球無縫覆蓋，它的數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)2Mbit/s，其通信容量是第二代移動(dòng)通信技術(shù)的2-5倍。目前，最具代表性的3G標(biāo)準(zhǔn)有有美國(guó)提出的CDMA2000，歐洲和日本提出的WCDMA以及中國(guó)提出的TD-SCDMA。
（4）第四代移動(dòng)通信技術(shù)
第四代移動(dòng)通信同樣被稱為4G技術(shù)，它是3G技術(shù)的進(jìn)一步演化，是基于LTE標(biāo)準(zhǔn)（長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)）之上，為我們提供高速移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬業(yè)務(wù)，它的最高無線傳輸速度可達(dá)每秒100Mbps。4G是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量、音頻、視頻和圖像，并且能夠滿足幾乎所有用戶對(duì)于無線服務(wù)的要求，有著不可比擬的優(yōu)越性。
3移動(dòng)通信技術(shù)在城軌交通車地通信中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)
（1）多種網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性
移動(dòng)通信站點(diǎn)是通過基站進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，單個(gè)分布在隧道的基站覆蓋范圍可達(dá)1.2km。另外，基站的組網(wǎng)設(shè)置原則比較靈活，依據(jù)列車的運(yùn)行速度設(shè)置基站的安裝位置，增大或者減少基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋的重疊長(zhǎng)度，可保證高速環(huán)境下成功的進(jìn)行越區(qū)切換，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
（2）使用專用頻段，無線網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力強(qiáng)
移動(dòng)通信技術(shù)采用的是專用頻段，不同于WLAN的公共頻段，其干擾源少，抗干擾能力強(qiáng)，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
（3）蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸容量大
移動(dòng)通信技術(shù)也稱為蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信，通過設(shè)置基站，劃分小區(qū)，成百上千倍地增大了頻率的空間復(fù)用率，極大提高了數(shù)據(jù)傳輸量。另外，LTE技術(shù)的應(yīng)用，為第四代移動(dòng)通信技無線寬帶業(yè)務(wù)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，使得無線傳輸速度可達(dá)100Mbps/S。
（4）多種數(shù)據(jù)加密方式，數(shù)據(jù)安全性高
移動(dòng)通信的鑒權(quán)中心主要有兩個(gè)功能：一是對(duì)用戶的IMSI號(hào)進(jìn)行鑒權(quán)，防止非本網(wǎng)絡(luò)用戶接入網(wǎng)絡(luò)；二是為無線路徑上的通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，保證了通信數(shù)據(jù)的安全性。
（5）網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，降低組網(wǎng)成本
移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具有多種業(yè)務(wù)功能，除了基本語(yǔ)音通信業(yè)務(wù)之外，也可實(shí)現(xiàn)高速傳輸數(shù)據(jù)、音頻、視頻和圖像等大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)。因此可完全替代TETRA集群通信和WLAN網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音調(diào)度業(yè)務(wù)，保障CBTC系統(tǒng)運(yùn)行和車載PIS與CCTV的專用車地通信無線網(wǎng)絡(luò)，避免單獨(dú)建網(wǎng)，降低組網(wǎng)成本。
4結(jié)語(yǔ)
無線通信系統(tǒng)是城市軌道交通車地通信的命脈，它直接影響著城軌控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性?；谝苿?dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以及良好的發(fā)展形式，移動(dòng)通信車地通信系統(tǒng)的優(yōu)越性也值得我們?nèi)リP(guān)注和研究，為城軌交通業(yè)務(wù)的發(fā)展需求提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。
參考文獻(xiàn)：
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[2]甘玉璽.軌道交通車地?zé)o線通信技術(shù)研討[J].城市軌道交通研究,2014(1):103-106．
引言
現(xiàn)代城市交通建設(shè)中，軌道交通建設(shè)是尤為重要的內(nèi)容，這是因?yàn)檐壍澜煌ň哂杏玫厥 ⑦\(yùn)能大、運(yùn)行時(shí)間穩(wěn)定的特點(diǎn)，對(duì)促進(jìn)城市發(fā)展、交通發(fā)展都具有重要的意義。但是軌道交通在建設(shè)過程中也具有一定的局限性，比如城市軌道交通的地下空間較為狹小、緊張，所以不利于各類通信電纜的敷設(shè)。而通信系統(tǒng)對(duì)軌道交通建設(shè)而言尤為重要，其直接關(guān)系到軌道交通的運(yùn)行和安全?；诖?，就需要根據(jù)城市軌道交通的特點(diǎn)和需求，加強(qiáng)對(duì)通信系統(tǒng)建設(shè)方面的研究。無線通信技術(shù)是利用電磁波信號(hào)進(jìn)行信息傳播、交換的一種通信方式，其傳播不受通信電纜敷設(shè)的限制，所以可以解決城市軌道交通通信系統(tǒng)建設(shè)的問題。而分析現(xiàn)代城市軌道交通無線通信技術(shù)與應(yīng)用也顯得十分重要。
1現(xiàn)代城市軌道交通對(duì)通信系統(tǒng)的要求
現(xiàn)代城市軌道交通堵通信系統(tǒng)的要求較高，其不僅要滿足軌道交通的安全穩(wěn)定運(yùn)行需求，同時(shí)還需要滿足乘客對(duì)通信的多樣化需求。所以現(xiàn)代城市軌道交通通信系統(tǒng)必須要達(dá)到相應(yīng)的要求，比如無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的覆蓋面要更廣，要實(shí)現(xiàn)全覆蓋；車載通信系統(tǒng)單元要與控制基站相聯(lián)系并授權(quán)，以此確保系統(tǒng)信息的交流穩(wěn)定性；基本的通信要保障信息的及時(shí)性和雙向信息通信的穩(wěn)定性等[1]。另外，城市軌道交通通信系統(tǒng)中還需要包括PIS系統(tǒng)，以此來為乘客提供媒體服務(wù)，如視頻播放、廣播廣告等。基于此，在城市軌道交通建設(shè)中，如圖1所示，加強(qiáng)對(duì)通信系統(tǒng)的建設(shè)就顯得十分重要。
2現(xiàn)代城市軌道交通無線通信技術(shù)與應(yīng)用措施
2.1Zigbee技術(shù)及應(yīng)用措施
Zigbee技術(shù)也成為紫峰協(xié)議，是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的一種無線通信技術(shù)，其具有短距離、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、自組織的特點(diǎn)，目前在各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的遙測(cè)遙控領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用，且發(fā)揮著重要的作用。Zigbee在室內(nèi)可以達(dá)到30~50m的作用距離，如在室外空曠地帶，其作用距離可以達(dá)到400m[2]?；赯igbee技術(shù)低功耗、低成本、低速率、遠(yuǎn)距離的特點(diǎn)，也可以加強(qiáng)其在城市軌道交通無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。城市軌道交通備用系統(tǒng)電池狀態(tài)的監(jiān)測(cè)對(duì)地鐵供電系統(tǒng)的運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用，但是地鐵備電系統(tǒng)電池組數(shù)量較多，如果每個(gè)電池采用專用電纜的方式進(jìn)行通信，則會(huì)造成較大的成本，而通過應(yīng)用Zigbee技術(shù)就可以有效解決這些問題。在具體應(yīng)用過程中，可以在每個(gè)被檢測(cè)電池組及測(cè)量端子處安裝Zigbee終端模塊，通過自組網(wǎng)方案，以一定數(shù)量的終端模塊作為群組，向中繼Zigbee傳輸檢測(cè)數(shù)據(jù)，最終將傳輸?shù)谋O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至檢測(cè)系統(tǒng)微機(jī)管理系統(tǒng)中，就可以對(duì)備電系統(tǒng)電池狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，進(jìn)而為地鐵供電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行提供保障。
2.2WiFi技術(shù)及應(yīng)用措施
目前在生活生產(chǎn)中，WiFi技術(shù)都屬于一種非常常見的無線通信技術(shù)，其在通信方面具有較高的靈活性和可靠性，可以滿足人們多樣化的通信需求。作為一種高效可靠的無線通信技術(shù)，其也可以在城市軌道交通無線通信系統(tǒng)中發(fā)揮作用和價(jià)值。但是在WiFi技術(shù)應(yīng)用于城市軌道交通無線通信系統(tǒng)實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，WiFi技術(shù)與列車移動(dòng)電視、信號(hào)系統(tǒng)CBTC、PIDS乘客信息系統(tǒng)的同在2.5GHz頻段，所以會(huì)產(chǎn)生一定的干擾。對(duì)此，就需要在WiFi技術(shù)應(yīng)用過程中采取一定的措施來保證無線通信質(zhì)量和效率。比如在WiFi技術(shù)應(yīng)用過程中，為了保證城市軌道交通通信的穩(wěn)定性和可靠性，可以將WiFi頻段固定在5.8GHz，這對(duì)于減少干擾問題具有重要的作用[3]。在WiFi技術(shù)應(yīng)用過程中，也可以應(yīng)用PIDS和CBTC系統(tǒng)，這對(duì)于提高WiFi技術(shù)的整體應(yīng)用可靠性也具有重要的作用。但是如果應(yīng)用PIDS和CBTC系統(tǒng)，則需要對(duì)軌道交通系統(tǒng)進(jìn)行較大的改造，所以這需要根據(jù)軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)需求和現(xiàn)狀慎重實(shí)施。為了更好地避免干擾問題，也可以對(duì)WiFi技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和完善，比如可以將WiFi與地鐵的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)置在不同的信道當(dāng)中，以此來起到避免干擾的效果。
2.35G通信技術(shù)及應(yīng)用措施
Abstract: with the China's national sustainable economic development forward, to speed up the process of industrialization, urbanization rate the modern has been accelerating, the size of city radical expansion, the population grew rapidly. Residents to travel frequently passenger demand has increased dramatically. Urban rail transit development not only can effectively improve the traffic in the city environment, but also to the urban construction and economic development. In order to guarantee after completion of the rail transit safe and efficient operation can, must establish reliable, easy to expand and independent communications network, the transmission and processing of rail transit operation all kinds of information. This paper modern urban rail transit wireless communication technology and application were discussed.
Key words: the modern city; Rail traffic; Wireless communication; Technology; application
中圖分類號(hào)： U213.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
引言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，軌道交通已成為現(xiàn)代化城市理想的交通工具，在我國(guó)的人口密集及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較快的幾個(gè)大城市中，如北京、上海、廣州、天津、南京等地的軌道交通發(fā)展很快。城市軌道交通是解決大城市交通擁擠的一種有效措施。目前，在我國(guó)已興起了建設(shè)城市軌道交通的。
城市軌道交通的運(yùn)營(yíng)離不開大量信息的交互，專用的通信系統(tǒng)是必不可少的，其中無線調(diào)度通信系統(tǒng)則是提高運(yùn)輸效率、確保行車安全及應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的必要手段。城市軌道無線通信系統(tǒng)是一個(gè)專用性很強(qiáng)、可靠性要求高、接口復(fù)雜的多動(dòng)能調(diào)度系統(tǒng)，一般包括正線無線列調(diào)、維修、公安、環(huán)境控制等系統(tǒng)以及車輛段無線系統(tǒng)。
一、當(dāng)下使用的無線系統(tǒng)
當(dāng)下國(guó)內(nèi)城市軌道交通行業(yè)存在的信號(hào)和通信系統(tǒng)都是相對(duì)獨(dú)立的，隨后產(chǎn)生的新興無線通信的應(yīng)用都各自成系統(tǒng)、相對(duì)獨(dú)立，基本都使用各自不同的無線通信網(wǎng)絡(luò)。而無線通信技術(shù)主要有：TETRA（數(shù)字集群）、GSM、CDMA、3G、WLAN、Wi-Fi、WiMAX、DVB-T等。前3種制式均是使用廣泛且十分成熟的無線技術(shù)，但均存在傳輸速率低、且接入公網(wǎng)存在安全、干擾等問題，不能滿足城市軌道交通的使用需要。DVB-T數(shù)字視頻廣播是為了數(shù)字電視信號(hào)在地面?zhèn)鞑ザ_發(fā)的，具有容量大、接入方便等特點(diǎn)，其技術(shù)使用于下行高速數(shù)據(jù)的傳輸，可以工作在多個(gè)頻點(diǎn)，減少無線頻段干擾。場(chǎng)強(qiáng)覆蓋可以采用小功率、大密度的方式，因此符合軌道交通的無線通信需求，但由于其上行速率較低，對(duì)車載CCTV不適用。
本文就3G、WLAN、Wi-Fi、WiMax無線通信技術(shù)進(jìn)行論述。
1.1 3G技術(shù)
3G（第三代移動(dòng)通信技術(shù)）有3種制式：TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000。國(guó)家工業(yè)和信息部已于2009年1月7日正式向3家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商：中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信發(fā)放了3G運(yùn)營(yíng)牌照。3G能夠處理圖像視頻、音樂等多媒體形式，提供了網(wǎng)頁(yè)瀏覽、會(huì)議電話、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。多媒體業(yè)務(wù)是3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的重點(diǎn)，其傳輸速率要求為高速移動(dòng)時(shí)能夠達(dá)到144 kb/s，慢速移動(dòng)時(shí)為384 kb/s，靜止?fàn)顟B(tài)為2 Mb/s，其上行速率達(dá)到幾十kb/s，但仍然不能滿足車載CCTV、PIDS系統(tǒng)所需速率，同時(shí)3G屬于公網(wǎng)應(yīng)用范疇，因此不適用于城市軌道交通行業(yè)。
1.2 WLAN無線局域網(wǎng)
基于WLAN（無線局域網(wǎng)絡(luò)）的多媒體信息傳輸，基于802.11協(xié)議族。IEEE802.11a規(guī)定的頻點(diǎn)為5 GHz，適合于室內(nèi)及移動(dòng)環(huán)境，傳輸速度為1～2 Mb/s。IEEE 802.11b工作于2.4 GHz頻點(diǎn)，IEEE 802.11e及IEEE 802.11g是下一代無線LAN標(biāo)準(zhǔn)，被稱為無線LAN標(biāo)準(zhǔn)方式IEEE 802.11的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)，是在現(xiàn)有的802.11b及802.11a的MAC層追加了QoS功能及安全功能的標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)下中國(guó)城市軌道交通都是使用WLAN的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，如果想進(jìn)一步接入更多的子系統(tǒng)，比如VoIP電話、CCTV等，WLAN的容量和性能就會(huì)受到限制。
1.3 Wi-Fi
Wi-Fi全稱Wireless Fidelity（無線保真技術(shù)），與藍(lán)牙技術(shù)一樣，同屬于短距離無線技術(shù)。典型的CBTC是基于802.11b無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，該技術(shù)使用的是2.4 GHz附近的頻段，最高帶寬為11 Mb/s，在信號(hào)較弱或有干擾的情況下，帶寬可調(diào)整為5.5，2和1 Mb/s，帶寬的自動(dòng)調(diào)整有效地保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)也與已有的各種802.11DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum直接序列擴(kuò)頻）設(shè)備兼容。其主要特性為速度快，可靠性高，在開放性區(qū)域，通訊距離可達(dá)305 m，在封閉性區(qū)域，通訊距離為76～122 m，方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合，組網(wǎng)成本更低。
2007年9月，深圳地鐵采用思科統(tǒng)一無線解決方案，為地鐵1號(hào)線列車的安全防護(hù)系統(tǒng)項(xiàng)目搭建無線寬帶傳輸網(wǎng)絡(luò)，使得列車無論在站臺(tái)位置還是高速運(yùn)行中，都可以在地面與列車之間實(shí)現(xiàn)清晰的數(shù)字視頻流實(shí)時(shí)播放、控制中心對(duì)車廂內(nèi)的情況觀察、列車火災(zāi)報(bào)警信息實(shí)時(shí)上傳等功能。它是國(guó)內(nèi)首個(gè)成功部署Wi-Fi技術(shù)同時(shí)實(shí)現(xiàn)視頻上下行傳輸?shù)某鞘熊壍澜煌o線通信項(xiàng)目，為利用Wi-Fi技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻信息傳輸開創(chuàng)了先河。乘客可以在車廂內(nèi)看到高品質(zhì)、不間斷的數(shù)字電視節(jié)目，并能夠接收地鐵公司天氣情況、重要新聞、緊急疏散提示等消息。深圳地鐵運(yùn)營(yíng)中心控制室人員可以通過大屏幕看到運(yùn)行中每列車每節(jié)車廂內(nèi)上傳的實(shí)時(shí)視頻圖像及火災(zāi)報(bào)警等多種安防信息，同時(shí)列車司機(jī)也可以隨時(shí)調(diào)用前方站臺(tái)的圖像，為安全行車提供更好的保障。
1.4 WiMAX
WiMAX（Worldwide Interoperability forMicrowave Access微波存取全球互通）是近年來出現(xiàn)的一種無線寬帶接入技術(shù)。WiMAX采用多載波調(diào)制技術(shù)，能夠提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并且具有頻譜資源利用率高，覆蓋范圍廣（傳輸距離可達(dá)數(shù)十公里）等特點(diǎn)。
Wi-Fi是目前無線接入的主流標(biāo)準(zhǔn)，全面兼容現(xiàn)有Wi-Fi的WiMAX，對(duì)比于Wi-Fi的802.11X標(biāo)準(zhǔn)，WiMAX就是802.16x。與前者相比，WiMAX具有更遠(yuǎn)的傳輸距離、更寬的頻段選擇以及更高的接入速度等，預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)將成為無線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)主流標(biāo)準(zhǔn)。
二、TRainCom®系統(tǒng)
TRainCom®系統(tǒng)是專為地鐵無線通信應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。雖然在建的中國(guó)城市軌道交通均是使用本地?zé)o線局域網(wǎng)（WLAN）的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，而且典型的CBTC是基于眾所周知的802.11b標(biāo)準(zhǔn)。但人們有意或無意中忽略了WLAN的技術(shù)并不適用于高速移動(dòng)狀況下的無線通信。研究表明，WLAN帶寬和切換時(shí)間都會(huì)在高速移動(dòng)的狀況下受到非常大的影響。
針對(duì)整合系統(tǒng)的解決思路，德國(guó)的得力風(fēng)根公司是一家軍用通訊技術(shù)科技公司，研制了TRainCom®（德國(guó)得力風(fēng)根無線電通訊系統(tǒng)），它把信號(hào)和通信系統(tǒng)集成于一套系統(tǒng)之中，并且擁有進(jìn)一步融入更多子系統(tǒng)功能的、成熟的無線通信產(chǎn)品。下面就其系統(tǒng)特點(diǎn)加以論述。
（1）16 Mb/s全雙工無線電鏈路―頻分雙工。TRainCom®使用全雙工數(shù)據(jù)傳輸模式保證列車上傳與下傳互相分開，上下行數(shù)據(jù)能同時(shí)傳輸而且不會(huì)互相干擾：同一時(shí)刻在每個(gè)方向都是16 Mb/s，在半雙工模式下能達(dá)到32 Mb/s。協(xié)議開銷占10%，是802.11g 40%的協(xié)議消耗的四分之一。
（2）完全基于IP―可以集成其他的子系統(tǒng)。所有基于IP的協(xié)議，可以直接與VoIP、IP攝像頭、WLAN接入點(diǎn)連接。對(duì)于只提供串行接口的子系統(tǒng)，如RS232、RS422，這些串行數(shù)據(jù)流將被轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸。如有需要，其他的接口類型也能夠接入。
（3）全移動(dòng)性―帶寬獨(dú)立于列車的運(yùn)行速度。TRainCom®無線電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率與列車的行駛速度無關(guān)，得力風(fēng)根公司在上海磁懸浮列車（500 km/h）上服務(wù)的系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用以及在地鐵的實(shí)際測(cè)試已得到證明。WLAN技術(shù)在列車高速移動(dòng)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率會(huì)急劇衰弱，TRainCom®所使用的無線通信協(xié)議是該公司專門為高速移動(dòng)的列車系統(tǒng)開發(fā)的，采用防止多普勒頻移和擴(kuò)散的特殊調(diào)制模式和多徑接收機(jī)制，當(dāng)無線電信號(hào)衰弱時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率能始終保持全雙工16 Mb/s。
（4）QoS―完全實(shí)現(xiàn)可配置的功能。普通的基于IP的網(wǎng)絡(luò)都是盡力交付，所有數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)容量，沒有數(shù)據(jù)包的優(yōu)先權(quán)。對(duì)車載互聯(lián)網(wǎng)，PIDS之類典型的數(shù)據(jù)應(yīng)用通常不會(huì)產(chǎn)生問題，但對(duì)于語(yǔ)音通話和視頻等需要實(shí)時(shí)傳輸，對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生QoS的問題。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)容量有限的時(shí)候，更會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)帶寬引起的時(shí)延和數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，因此服務(wù)質(zhì)量保證顯得更為重要。
TRainCom®的QoS機(jī)制不但保證高優(yōu)先級(jí)和實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的性能，在網(wǎng)絡(luò)容量有限的情況下也能保證每種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最小帶寬。鑒于列車控制的重要性，最高優(yōu)先級(jí)始終為CBTC保留，視頻和語(yǔ)音業(yè)務(wù)一般設(shè)為中優(yōu)先級(jí)，乘客信息和車載互聯(lián)網(wǎng)為低優(yōu)先級(jí)。
（5）高可靠性。由于所有的基站工作在同一個(gè)頻率，幾乎沒有切換時(shí)間。使用一個(gè)無線電信道能達(dá)到99.9%的可靠性，使用雙信道可靠性更高，2個(gè)Rx鏈路時(shí)即使單個(gè)故障也不會(huì)造成數(shù)據(jù)服務(wù)供應(yīng)中斷，4個(gè)Rx鏈路時(shí)更能容許同時(shí)發(fā)生兩處故障。同時(shí)在中心控制單元CRCU中使用冗余服務(wù)器，當(dāng)一個(gè)服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)能自動(dòng)切換到另一個(gè)服務(wù)器繼續(xù)工作，以此保證運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性。
（6）安全性強(qiáng)。TRainCom®基于Linux硬盤加密和防火墻，中心控制單元CRCU文件系統(tǒng)可以得到Linux專用dm加密的保護(hù)。在車輛上，專用的網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)作為記錄狀態(tài)的數(shù)據(jù)包篩選防火墻?？梢蕴峁┌ㄐ切坞娫扨BX和web服務(wù)器功能的外部服務(wù)。另外，CRCU可以作為軌旁網(wǎng)絡(luò)的記錄狀態(tài)的數(shù)據(jù)包篩選防火墻。另外，通過將唯一的標(biāo)識(shí)號(hào)分配給所有組件，預(yù)防從無線電組件對(duì)無線電系統(tǒng)未經(jīng)授權(quán)的訪問或錯(cuò)誤訪問。只有分控制單元DRCU列出的這些組件才有權(quán)訪問無線電系統(tǒng)以及互相通信。
（7）抗干擾性好。TRainCom®工作在5.8G頻段，不會(huì)產(chǎn)生如2.4G的嚴(yán)重頻帶擁擠現(xiàn)象，也不會(huì)干擾軌旁GSM，WLAN系統(tǒng)。對(duì)于同頻干擾，每個(gè)收發(fā)器均能夠通過度量RSSI來監(jiān)視其接收的信號(hào)質(zhì)量，進(jìn)而檢測(cè)干擾。使用RSSI可知道列車系統(tǒng)位置操作員檢測(cè)并定位射頻干涉。
三、結(jié)束語(yǔ)
【中圖分類號(hào)】TN921 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）01―0172-02
1 前言
伴隨著我國(guó)科技與經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，我國(guó)地鐵行業(yè)也在不斷發(fā)展改進(jìn)，其中通信技術(shù)承擔(dān)著提高地鐵運(yùn)營(yíng)效率、保障行車安全的重要任務(wù)。那么，地鐵無線通信系統(tǒng)應(yīng)該確保高通信質(zhì)量和全線場(chǎng)強(qiáng)全覆蓋。同時(shí)，通過高清晰數(shù)字視頻通信，使各級(jí)行車指揮調(diào)度對(duì)列車車載電話、車廂內(nèi)電視圖像以及行駛列車對(duì)前方車站客流情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。列車無線通信所提供的車地之間的數(shù)據(jù)傳輸通道必須兼?zhèn)涓邤?shù)據(jù)容量號(hào)快速移動(dòng)性能。
2 無線通信標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用
目前，國(guó)內(nèi)地鐵行業(yè)使用的無線通信技術(shù)主要有以下幾種。
2.1 TETRA技術(shù)
TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）制訂的唯一支持?jǐn)?shù)字集群專用移動(dòng)通信的開放標(biāo)準(zhǔn)，可以在同一平臺(tái)上提供指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸及電話服務(wù)，并具有公開、開放的優(yōu)點(diǎn)，其功能特點(diǎn)：①提供必要的帶寬，無需通過用戶接口即可同時(shí)發(fā)送或接收話音和數(shù)據(jù)；②支持?jǐn)?shù)字圖形、圖像傳輸、電子郵件等多種數(shù)據(jù)通信；③動(dòng)態(tài)分配帶寬，一個(gè)通信鏈路最多容納4個(gè)時(shí)隙；④每個(gè)時(shí)隙的通信能力為7.2k bit/s，總體傳輸速率可達(dá)28.8kbit/s；⑤在一個(gè)物理信道機(jī)內(nèi)可容納4個(gè)時(shí)分信道，可在不同的時(shí)隙內(nèi)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，頻譜利用率高；⑥具有話音和數(shù)據(jù)加密功能，支持開放式信道信令。即允許來自不同廠商的產(chǎn)品進(jìn)入同一個(gè)公共通信信道。
2.2 3G技術(shù)
第三代移動(dòng)通信（3G）能夠在20 MHz頻譜帶寬提供下行100Mbit/s、上行50 Mbit/s的峰值傳輸速率；改善小區(qū)邊緣用戶的性能；提高小區(qū)容量；降低系統(tǒng)延遲，用戶平面內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5 ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時(shí)間低于50 ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時(shí)間小于100 ms；支持100 km半徑的小區(qū)覆蓋；能夠?yàn)? 50 km/h高速移動(dòng)用戶提供大于100 kbit/s的接入服務(wù)；支持成對(duì)或非成對(duì)頻譜，并可靈活配置1.25 20 MHz多種帶寬。
2.3 WLAN技術(shù)
無線局域網(wǎng)（WLAN）的主要標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.11，具體包括IEEE802.11b、802.11a和802.11g等。802.11b通常也被稱為wi-Fi（WirelessFidelity），工作在2.4GHz頻段，可支持最高11Mbit/s的共享接入速率；802.11a工作在5.8GHz頻段，其速率高達(dá)54Mbit/s，分頻采用OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)，但最高速率的無障礙接入距離降到30-50m；802.11g也采用OFDM技術(shù)，與802.11a一樣可支持最高54Mbit/s的速率，同時(shí)它工作在2.4GHz頻段，因此，可以做到與802.11b兼容，而最高速率是802.11b的5倍。
2.4 WiMAX技術(shù)
WiMAx是建立在IEEE 802.16和ETSI HiperMAN無線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可選擇在需執(zhí)照頻段或免執(zhí)照的頻譜中操作。它可為固定站提供達(dá)50 km的寬帶無線接入，可為移動(dòng)站提供5-15 km的寬帶無線接入。但WiMAx核心網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)至今仍在制定和完善中，空中接口標(biāo)準(zhǔn)也存在信令開銷大的問題，由于目前尚未通過中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)審定，未被頻率分配，技術(shù)開展緩慢。
2.5 DVB-T技術(shù)
數(shù)字視頻地面廣播（DVB-T）是DVB一系列標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，用于地面開路數(shù)字電視系統(tǒng)，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的MPEG-2編碼，COFDM（編碼正交頻分復(fù)用）調(diào)制方式。在地鐵列車運(yùn)行過程中連續(xù)不斷地接收到由泄漏電纜或地面發(fā)射基站發(fā)射的實(shí)時(shí)信號(hào)，通過數(shù)字機(jī)頂盒進(jìn)行解碼，并轉(zhuǎn)換為模擬復(fù)合視頻和音頻信號(hào)，再經(jīng)過視音頻分配器輸出到終端顯示屏上。DVB-T具有容量大、接入方便等特點(diǎn)，其技術(shù)使用于下行高速數(shù)據(jù)的傳輸，可以工作在多個(gè)頻點(diǎn)，減少無線頻段干擾。
2.6 Mesh技術(shù)
無線Mesh網(wǎng)絡(luò)所需設(shè)備小巧輕便，易于安裝。由于其路由選擇特性使得鏈路中斷，所以局部擴(kuò)容和升級(jí)不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。在Mesh網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)通過中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多跳轉(zhuǎn)發(fā)，每一跳至少都會(huì)帶來一些延遲，隨著無線Mesh網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，跳接越多，積累的總延遲就會(huì)越大，一些對(duì)通信延遲要求高的應(yīng)用（如話音或流媒體應(yīng)用等），可能面臨無法接受的延遲過長(zhǎng)的問題。目前，解決這一問題主要是增加Mesh節(jié)點(diǎn)以及合適的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。盡管在有線網(wǎng)絡(luò)中使用的各種端到端安全技術(shù)（如虛擬專用網(wǎng)VPN）同樣可以用來解決無線Mesh的安全問題，但正如Internet一樣，安全是選擇無線Mesh網(wǎng)絡(luò)不容忽視的問題。
2.7 TRainCom
TRainCom無線電系統(tǒng)是一種適用于各種數(shù)據(jù)服務(wù)和運(yùn)用的列車無線電系統(tǒng)。與現(xiàn)行的其他列車無線電系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)能提供更多的帶寬。全雙工模式下總數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)16 Mbit/s（取決于無線通信系統(tǒng)的架構(gòu)）。由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造可升級(jí)，無線通信系統(tǒng)幾乎適用于所有列車系統(tǒng)――輕軌車、高速列車和高速磁懸浮列車。TRainCom是一套交鑰匙系統(tǒng)。而且，符合列車市場(chǎng)要求的CCTV和VoIP模塊也可有多種應(yīng)用。
3 無線組網(wǎng)
地鐵無線信號(hào)覆蓋主要是站廳、站臺(tái)以及隧道區(qū)間。站廳及站臺(tái)區(qū)域多呈長(zhǎng)條形，且站廳支柱及其他障礙物較多，為此，站廳層和站臺(tái)層多采用天線覆蓋。隧道區(qū)間無線信號(hào)的覆蓋是關(guān)鍵，隧道區(qū)間中無線組網(wǎng)的方式主要有裂縫波導(dǎo)、漏泄電纜和無線電臺(tái)等。
3.1 裂縫波導(dǎo)
裂縫波導(dǎo)網(wǎng)主要由中空鋁質(zhì)矩形管（WG）、無線接入設(shè)備（TRE）、波導(dǎo)管連接器（TGC）、雙面連接法蘭（DFL）、末端負(fù)載等組成。波導(dǎo)信息網(wǎng)移動(dòng)站由車載計(jì)算機(jī)、車載無線電臺(tái)、數(shù)據(jù)采集卡、窄縫探測(cè)接收器等組成。信號(hào)傳輸是通過中心控制室、車站計(jì)算機(jī)、車載計(jì)算機(jī)、車載電臺(tái)和列車上的定向天線發(fā)射和接收信號(hào)，軌旁單元通過同軸電纜與裂縫波導(dǎo)連接，以裂縫波導(dǎo)為載體雙向傳輸列車實(shí)時(shí)信息。
3.2 漏泄電纜
漏泄電纜系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)通常采用基站與漏纜中繼方式。全線通常設(shè)1個(gè)控制中心，1個(gè)或若干個(gè)基站，1個(gè)無線移動(dòng)交換機(jī)，基站信道數(shù)根據(jù)用戶數(shù)及話務(wù)量大小靈活配置，動(dòng)態(tài)分配。調(diào)度員發(fā)出的信息經(jīng)控制中心及無線移動(dòng)交換機(jī)傳至基站，基站各無線信道發(fā)射機(jī)通過合路器、光電轉(zhuǎn)換器、光分路器與光纜相接，基站發(fā)出的信息通過光纜傳送至各車站中繼器，由中繼器將信號(hào)放大后饋送至全線漏泄同軸電纜輻射出去，使列車司機(jī)、車站值班員、手持臺(tái)持有者能很好地收到來自控制中心的信息。反過來，列車司機(jī)、車站值班員、手持臺(tái)持有者發(fā)出的信息由漏泄同軸電纜接收后傳送至中繼器，中繼器將信號(hào)放大后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備、光合路器與光纜相連，通過光纜將信息傳送至基站，再由基站經(jīng)控制中心及無線移動(dòng)交換機(jī)傳至控制中心。需要說明的是，有時(shí)無線覆蓋是直接由基站將電信號(hào)傳至漏泄同軸電纜等終端設(shè)備進(jìn)行無線信號(hào)覆蓋的，不需要經(jīng)過具備光電轉(zhuǎn)換功能的中繼設(shè)備，這主要取決于無線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋的范圍和距離。
3.3 無線電臺(tái)
無線電臺(tái)組網(wǎng)方式是指利用1根光纜將每?jī)烧疽粎^(qū)間上下行隧道組成一個(gè)封閉的光環(huán)網(wǎng)，通過以太網(wǎng)與車站無線網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)及隧道接入點(diǎn)（AP）連接?？刂浦行陌l(fā)出的信息經(jīng)骨干網(wǎng)傳輸?shù)杰囌咀酉到y(tǒng)，再?gòu)能囌窘粨Q機(jī)發(fā)送到隧道區(qū)間交換機(jī)，由隧道區(qū)間交換機(jī)把信息下發(fā)到連接到該交換機(jī)的所有AP上，最后通過AP與地鐵列車相互通信。
4 應(yīng)用方案
到目前為止，地鐵行業(yè)無論是在通信系統(tǒng)的無線引入、PIS的無線布網(wǎng)還是信號(hào)系統(tǒng)的無線組網(wǎng)以及使用的標(biāo)準(zhǔn)方面并沒有形成一套成熟的系統(tǒng)。各種不同的無線引入、組網(wǎng)方式和標(biāo)準(zhǔn)都在試驗(yàn)中。
4.1 建議在車站的站廳層和站臺(tái)層分別加裝手機(jī)信號(hào)接入設(shè)備，直接與控制中心連接；在車廂內(nèi)同樣加裝手機(jī)信號(hào)接入設(shè)備，通過和乘客資訊系統(tǒng)（PIS）或信號(hào)系統(tǒng)使用同一個(gè)無線通信信道傳輸?shù)杰囌??？刂浦行呐c運(yùn)營(yíng)商連接，這樣一來就可以減少商用通信系統(tǒng)的引入設(shè)備，大大地減少了干擾源特別是區(qū)間隧道內(nèi)的干擾。
4.2 無線標(biāo)準(zhǔn)的選擇
地鐵在追求性能的同時(shí)更應(yīng)該注重的是穩(wěn)定和成熟。目前能夠滿足802.11a標(biāo)準(zhǔn)系列的產(chǎn)品比較少，布置密度大，TRainCom無線電系統(tǒng)則屬于私有的技術(shù)，不具備開放性，對(duì)其二次開發(fā)、升級(jí)與維護(hù)等均需要依賴技術(shù)持有方；其他的無線標(biāo)準(zhǔn)不是傳輸?shù)膸捫?，無法滿足地鐵的功能需求，就是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還不夠成熟。目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)城市地鐵都是采用WLAN技術(shù)。
其中，城軌信號(hào)CBTC系統(tǒng)和乘客資訊系統(tǒng)（PIS）都使用同一個(gè)WLAN無線標(biāo)準(zhǔn)，802.11g無線標(biāo)準(zhǔn)只有3個(gè)互不干擾的信道，由于信號(hào)系統(tǒng)是保證列車的行車安全，必須保證其帶寬，所以，一般信號(hào)系統(tǒng)分配2個(gè)信道，PIS系統(tǒng)占1個(gè)信道。
雖然PIS系統(tǒng)只使用1個(gè)信道，但是實(shí)踐證明基本上能夠滿足地鐵功能的需求。西門子（SIEMENS）在北京地鐵10號(hào)線測(cè)試PIS系統(tǒng)中無線傳輸系統(tǒng)的帶寬，其中信號(hào)系統(tǒng)也是使用802.11g標(biāo)準(zhǔn)，并且由于其重要性占用了1和11信道。這樣PIS系統(tǒng)只能使用其中的6信道，經(jīng)過測(cè)試在移動(dòng)的狀態(tài)下有15M bit/s，靜止的狀態(tài)下可達(dá)到20 Mbit/s。
0.引言
作為直接服務(wù)于轉(zhuǎn)軌交通運(yùn)營(yíng)和管理的城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)，通過對(duì)列車運(yùn)行、公務(wù)聯(lián)絡(luò)、運(yùn)營(yíng)管理及各種信息的傳遞等各種方式的管理[1]，使列車快速、安全、高效的運(yùn)行得到了可靠的保證。該系統(tǒng)由傳輸系統(tǒng)、公話電話系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成。城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，為了使其功能得到有效的發(fā)揮，需要各個(gè)子系統(tǒng)間的相互協(xié)調(diào)與配合?，F(xiàn)代城市軌道交通安全、高效、快捷的運(yùn)行離不開完善、先進(jìn)的通訊系統(tǒng)的支持。在未來，城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)將向?qū)拵Щ厔?shì)及各個(gè)新系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用這兩方面發(fā)展，同時(shí)使城市軌道交通服務(wù)不斷完善，促進(jìn)城市軌道交通的發(fā)展。
1.我國(guó)城市軌道交通信息通信系統(tǒng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀
我國(guó)軌道交通部門為了使城市軌道交通列車安全、穩(wěn)定、快速、可靠的運(yùn)行，同時(shí)對(duì)列車的運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行統(tǒng)一的指揮，就需要城市交通系統(tǒng)與完善的通訊系統(tǒng)之間的相互配合[2]。根據(jù)我國(guó)目前城市軌道交通專用通訊系統(tǒng)的情況，將該系統(tǒng)分為十二個(gè)子系統(tǒng)，它們分別是公用電話系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)售票系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)。
我國(guó)城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)正在向多樣化方向發(fā)展，隨著城際軌道交通線與市郊線的大量建立，使該系統(tǒng)逐漸形成大運(yùn)量、中運(yùn)量、市郊線多種并存的局面，并呈現(xiàn)出多樣化的趨勢(shì)。為了使我國(guó)城市軌道交通的整體技術(shù)水平得到有效的提升，使該行業(yè)技術(shù)得到飛速發(fā)展，突破國(guó)外的技術(shù)壟斷，同時(shí)使其所涉及到的行業(yè)、經(jīng)濟(jì)得到快速的發(fā)展，就需要大力開展交通信息通訊系統(tǒng)的技術(shù)研究。
2.傳輸系統(tǒng)作是城市軌道交通信息通信系統(tǒng)的核心
作為城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)核心的傳輸系統(tǒng)，其主要的職責(zé)是為語(yǔ)言、數(shù)據(jù)、圖像等各種業(yè)務(wù)提供專用通道。由于各種業(yè)務(wù)對(duì)系統(tǒng)的時(shí)間、寬帶、可靠性等的要求不一樣，為了保證這些業(yè)務(wù)的順利完成，就需要加強(qiáng)傳輸系統(tǒng)的靈活性和可靠性。根據(jù)業(yè)務(wù)的不同種類可將其分為兩種類型，即車站—中心業(yè)務(wù)和鄰站業(yè)務(wù)[3]。
由于傳輸系統(tǒng)是通訊系統(tǒng)的核心，這就要求其更加重視技術(shù)選擇問題。目前我國(guó)的通信技術(shù)發(fā)展比較快，通訊技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了城市軌道交通傳輸技術(shù)的發(fā)展，使其在傳輸技術(shù)選擇上提供了更為廣闊的空間。我國(guó)現(xiàn)今使用的傳輸技術(shù)主要有三種，它們分別是開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（OTN）、同步數(shù)字傳輸技術(shù)（SDH）、異步轉(zhuǎn)移模式技術(shù)（ATM）。下面我們將對(duì)這三種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。
開放式傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是專門服務(wù)于城市軌道交通的技術(shù)，由于該技術(shù)的接口類型及數(shù)據(jù)比較多，所以性能穩(wěn)定。但是由于該系統(tǒng)沒有國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，從而使其自身具有封閉性，這種現(xiàn)像對(duì)系統(tǒng)的升級(jí)是不利的。除此之外，隨著我國(guó)城市軌道交通業(yè)務(wù)量的逐漸增加，寬帶的不斷改進(jìn)，OTN技術(shù)已經(jīng)無法適應(yīng)寬帶的需求。
同步數(shù)字傳輸技術(shù)作為以一種成熟且優(yōu)秀的技術(shù)，是電信骨干網(wǎng)的重要組成部分。該技術(shù)有著世界統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有利于系統(tǒng)的更新?lián)Q代，同時(shí)還具有網(wǎng)管和自愈功能。但是，由于同步數(shù)字傳輸技術(shù)主要服務(wù)于語(yǔ)音業(yè)務(wù)，所以在數(shù)據(jù)和圖像業(yè)務(wù)方面還有所欠缺。
異步轉(zhuǎn)移模式技術(shù)是一種面向連接的技術(shù)，它通過統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能，使寬帶的利用率得到有效的提高；該技術(shù)在業(yè)務(wù)服務(wù)方面具有多樣性，能為各種業(yè)務(wù)提供有效的服務(wù)，尤其是在視頻業(yè)務(wù)中的效果最為顯著。但是由于ATM的系統(tǒng)非常復(fù)雜，所以其可靠性不高，同時(shí)昂貴的價(jià)格在一定程度上制約了該技術(shù)的發(fā)展。
隨著各種新型通訊技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，使軌道交通的業(yè)務(wù)得到發(fā)展，新型的業(yè)務(wù)被開發(fā)出來，同時(shí)也對(duì)寬帶的要求有所提高。在未來城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)中，千兆以太網(wǎng)技術(shù)（GE）及粗波分復(fù)用技術(shù)（CWDM）將會(huì)被使用。
千兆以太網(wǎng)技術(shù)可以與以太網(wǎng)及快速以太網(wǎng)兼容，其特點(diǎn)是直接、千兆、快速，同時(shí)由于設(shè)備比較便宜，傳輸?shù)木嚯x較長(zhǎng)，很容易得到推廣，在一定程度上使城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)的要求得到滿足，并且解決了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的不足[4]。
粗波分復(fù)用技術(shù)是大容量電信骨干網(wǎng)的首選技術(shù)，它具有操作簡(jiǎn)單、容量充足、擴(kuò)充容易、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。隨著寬帶的進(jìn)一步提高，CWDM技術(shù)在未來城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。
3.城市軌道交通信息通信系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)
3.1公務(wù)電話系統(tǒng)和專用電話系統(tǒng)
公務(wù)電話系統(tǒng)是城市軌道交通信息通訊系統(tǒng)的子系統(tǒng)之一，它為軌道交通的運(yùn)營(yíng)控制提供了通訊工具。隨著交換機(jī)技術(shù)的成熟和推廣，使公務(wù)電話系統(tǒng)有了較多的選擇。可靠穩(wěn)定、擴(kuò)容方便的交換機(jī)在該系統(tǒng)中的使用，有利于軌道交通的高速增長(zhǎng)，同時(shí)適應(yīng)了其他業(yè)務(wù)及話務(wù)量的需求。由于公共通訊網(wǎng)采用虛擬網(wǎng)的方法來解決問題，所以在一定程度上降低了投資建設(shè)及運(yùn)營(yíng)的成本[5]。
專用電話系統(tǒng)為工作人員指揮列車的運(yùn)行和設(shè)備的操作提供了通訊工具。行車安全離不開行車調(diào)度運(yùn)用，而行車調(diào)度的順利進(jìn)行需要可靠、安全及操作方便的設(shè)備支持。專用電話系統(tǒng)在軌道交通中的使用，為行車調(diào)度提供了有力的支持，在發(fā)生緊急情況時(shí)，可將系統(tǒng)內(nèi)部的每臺(tái)電話都設(shè)置成熱線電話，有利于事件的快速解決，也為行車安全提供了重要的保障。
3.2電視監(jiān)控系統(tǒng)
作為圖像通訊的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，可以將實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、直觀的圖像進(jìn)行跟蹤、監(jiān)控、記錄。閉路電視監(jiān)控有指揮和管理的功能，為城市軌道交通自動(dòng)化調(diào)度和管理的實(shí)現(xiàn)提供了依據(jù)。由于電視監(jiān)控系統(tǒng)的不對(duì)稱傳輸，使車站到中心需要的寬帶比較大，反之則需要使用低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。ATM技術(shù)在電視監(jiān)控系統(tǒng)中的使用，是現(xiàn)今為止最佳的傳輸機(jī)制，該系統(tǒng)利用ATM技術(shù)按需求分配寬帶的特點(diǎn)，使圖像的質(zhì)量得到保證，同時(shí)也節(jié)省了寬帶的使用率。
4.結(jié)語(yǔ)
隨著我國(guó)通訊技術(shù)的發(fā)展，使城市軌道交通信息通訊技術(shù)不斷完善，同時(shí)呈現(xiàn)出來多樣化的發(fā)展趨勢(shì)。由于列車的安全行駛需要可靠性高的通訊系統(tǒng)的支持，所以，為了避免意外情況的發(fā)生，就需要工作人員在了解該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)通訊系統(tǒng)的研究，使通信與信號(hào)緊密的結(jié)合起來，形成一個(gè)具有高自動(dòng)化的、集控制、指揮、 通訊、信息為一體的系統(tǒng)，同時(shí)利用無線衛(wèi)星、移動(dòng)通訊、光纖通訊等先進(jìn)的科技，使列車在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)通訊聯(lián)系，有利于通訊網(wǎng)的形成。這就使通訊系統(tǒng)的可靠性能得到很大的提高，保證了列車在行駛過程中的安全，同時(shí)也使運(yùn)輸效率得到充分的發(fā)揮。
【參考文獻(xiàn)】
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[2]肖雅君，吳汶麒.用于軌道交通列車自動(dòng)控制系統(tǒng)的通信技術(shù)[J].城市軌道交通研究，2012，（02）：59-60.
傳輸系統(tǒng)作為整個(gè)通信系統(tǒng)的核心部分，它的價(jià)比將更具優(yōu)勢(shì)。所以，當(dāng)未來城市軌道交通通信技術(shù)選擇十分重要。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，用帶寬需求進(jìn)一步提高的時(shí)候，DWDM 技術(shù)將是很于城市軌道交通的傳輸技術(shù)也不斷的更新?lián)Q代，尤好的方案。同時(shí)，由于考慮到城市軌道交通通信的其近幾年通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，為傳輸技術(shù)的選擇實(shí)際需要， 可以選擇成本更低， 使用更可靠的了提供了更廣闊的范圍。我國(guó)現(xiàn)在使用的各種傳CWDM 技術(shù)。CWDM 的特點(diǎn)是波長(zhǎng)數(shù)量較少（一輸技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)如表1 。般在4～12 波），波長(zhǎng)間隔較大，價(jià)格便宜。最但是，隨著通信新技術(shù)的涌現(xiàn)和成熟，隨著軌后，隨著各種新興的電信技術(shù)的涌現(xiàn)和采用，城市道交通新業(yè)務(wù)的出現(xiàn)和帶寬需求的上升，以下幾種軌道交通信息通信也完全可以借鑒和運(yùn)用。
面向?qū)ο蟮木幊趟枷?，將?shù)據(jù)與對(duì)數(shù)據(jù)的處理方法放在一起，相對(duì)形成一個(gè)獨(dú)立的整體，即是對(duì)象，面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想是模擬自然界認(rèn)識(shí)事務(wù)、處理事務(wù)的辦法，它是從同類的對(duì)象中，抽出共性，形成類（即Class），任何一個(gè)類中的數(shù)據(jù)，都有一套自有的方法來進(jìn)行處理，類與類之間可以通過簡(jiǎn)單的接口與外部的聯(lián)系進(jìn)行消息的傳遞，面向?qū)ο蟮某绦蛟缙诘臅r(shí)候，軟件行業(yè)曾經(jīng)專門研究過面象對(duì)象的編程，但是大型軟件的開發(fā)，編程的工作只占其中很小的一個(gè)方面，而現(xiàn)在重新提出面向?qū)ο蟮木幊谭椒▌t是因?yàn)樗洗竽X的思維方式，也符合客觀世界的構(gòu)成，因此，軌道交通收費(fèi)系統(tǒng)的模擬軟件將把面向?qū)ο蟮乃枷敕椒ㄘ灤┱麄€(gè)開發(fā)的過程，它的實(shí)現(xiàn)過程就是一面面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)過，面向?qū)ο蟮倪^程分五個(gè)方面：對(duì)象分析（即Object Orjented Analysis，也稱OOA）、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)（即Object Oriented Design，也稱OOD）、面向?qū)ο蟮木幊蹋ㄒ卜QOOP）、面向?qū)ο蟮臏y(cè)試（即Object Oriented Test，也稱OOT）、面向?qū)ο蟮木S護(hù)（即Object Oriented Soft Maintenance，也稱OOSM）這五個(gè)過程，程序?qū)⑦M(jìn)入這5個(gè)階段之后運(yùn)行進(jìn)入維護(hù)期，然后投入使用。
事件驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)思想，這次的課題研究目是的生成軌道交通收系統(tǒng)統(tǒng)的模擬軟件，因此要描述輕楚輸出文件的整個(gè)過程，在這個(gè)過程中，將會(huì)出現(xiàn)很多計(jì)費(fèi)的數(shù)據(jù)，同時(shí)還需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的接口。
軟件代碼的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)軟件的最終目的是要讓用戶能投入使用且達(dá)到預(yù)期的效果，因此，一款軟件設(shè)計(jì)得成功與失敗的徇方式則是要先按照程序設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)形成計(jì)計(jì)原則，再讓程序設(shè)計(jì)能達(dá)到正確、可拓展、可維護(hù)、可用、可重復(fù)使用、高效，這就是軟件代碼最終要實(shí)現(xiàn)的目的。
軟件界面的設(shè)計(jì)原則，軟件的界面是為了達(dá)到人機(jī)互動(dòng)的目的，它是使用者和計(jì)算機(jī)互動(dòng)的一個(gè)橋梁，應(yīng)用軟件中最重要、最關(guān)鍵的一個(gè)部份就是軟件界面部份，軟件界面是否合理關(guān)系著整個(gè)軟件系統(tǒng)能不能發(fā)揮出應(yīng)有的性能，用戶能不能通過軟件高效率的投入工作，因此，一個(gè)友好的軟件界面有以下幾個(gè)要求：
要求軟件界面能準(zhǔn)確可靠，用戶在通過界面使用軟件的時(shí)候，要求少出錯(cuò)、容錯(cuò)度高、高可靠性，用戶輸入的每一個(gè)操作都能得到適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，即使用戶在操作上失敗，也應(yīng)允許在出錯(cuò)之后，軟件能進(jìn)一步與用戶互動(dòng)，提供用戶修改出錯(cuò)的過程，有糾錯(cuò)的機(jī)制，讓用戶能接下來以正確的狀態(tài)重新再使用軟件，用戶的界面應(yīng)當(dāng)能夠有檢查用戶出錯(cuò)的過程，如果用戶一旦出錯(cuò)，則運(yùn)行過程能中止，讓錯(cuò)誤的操作不會(huì)在運(yùn)行的過程中曼延，用戶的界面還應(yīng)該能讓軟件內(nèi)部的總價(jià)出現(xiàn)錯(cuò)誤，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，軟件的界面應(yīng)該能響應(yīng)，且讓用戶繼續(xù)了解并進(jìn)行操作；
軟件的界面必須簡(jiǎn)單直觀，因?yàn)檐浖缑娴哪康木褪菫榱耸弓h(huán)境復(fù)雜程序降低，以免信息超載，同時(shí)也要使工作效率提高，軟件界面的簡(jiǎn)單直觀包括輸入和輸出都必須簡(jiǎn)單直觀，輸入的簡(jiǎn)單直觀是指用戶輸入的時(shí)候不必輸入太多的信息，可以設(shè)置缺省，擊鍵的次數(shù)和難度都要降低，用戶的記憶過程和操作過程都需要降低，輸出的簡(jiǎn)單直觀是指顯示出的信息必須是簡(jiǎn)單和易理解，軟件界面的簡(jiǎn)單直觀還必須一臻，所有的命令語(yǔ)言都要有相同的結(jié)構(gòu)，所有的關(guān)鍵詞都必須意義一致代表同一個(gè)內(nèi)容，整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)格要統(tǒng)一一致便于用戶理解；
軟件的界面要有易學(xué)習(xí)性和易使用性，軟件的界面要求能適用所有的操作用戶，能有多種的學(xué)習(xí)方式與使用方式，這樣才能極大的方便用戶，易學(xué)習(xí)性和易使用性還指在用戶需要的時(shí)候軟件能隨時(shí)提供幫助，這些幫助指系統(tǒng)功能的提示、用戶操作方法的提示、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行的提示、錯(cuò)誤處理方法的提式，易學(xué)習(xí)性和易使用性要求軟件的界面能與人的理解方式、記憶方式、通性方式、解決問題的方式相兼容。
關(guān)鍵詞
L T E；城市軌道交通；車-地?zé)o線通信
1 基于WL A N技術(shù)的車-地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)兼容性分析
基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的WALN技術(shù)是城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)，目前主要可用的寬帶數(shù)據(jù)無線通信技術(shù)，該技術(shù)于2004年在國(guó)內(nèi)運(yùn)用，并成為國(guó)內(nèi)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)主流的車-地通信技術(shù)，已在北京、上海、廣州、深圳、成都、西安、杭州等城市廣泛運(yùn)用。近年來，通信PIS系統(tǒng)可用的寬帶數(shù)據(jù)無線通信技術(shù)制式相對(duì)信號(hào)系統(tǒng)較多，但國(guó)內(nèi)城市軌道交通已開通和正在實(shí)施中的線路采用WLAN方案占多數(shù)。綜上，目前城市軌道交通環(huán)境中車-地?zé)o線通信系統(tǒng)以兩張WLAN網(wǎng)絡(luò)共存的情況為主。
兩個(gè)無線通信網(wǎng)絡(luò)電磁兼容是工程實(shí)施中必須考慮的問題。根據(jù)已實(shí)施項(xiàng)目的實(shí)際使用情況，信號(hào)系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)的電磁兼容主要有三個(gè)方案：
方案一：信號(hào)系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)采用同一家WLAN供貨商，將信號(hào)系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)集成建設(shè)。例如，北京機(jī)場(chǎng)線采用該方案。
方案二：信號(hào)系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)分別使用不同頻段，例如：信號(hào)系統(tǒng)使用2.4GHz頻段，PIS系統(tǒng)使用5.8GHz頻段或其它無線頻段。目前，上海地鐵10號(hào)線和西安地鐵2號(hào)線均采用該方案。
方案三：信號(hào)系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)采用同頻段，當(dāng)兩系統(tǒng)采用同頻段（如ISM頻段）時(shí)，在工程實(shí)施中一般采取以下三項(xiàng)措施以盡量減少相互間的干擾：選擇不同天線極化方向；合理規(guī)劃無線頻點(diǎn)；協(xié)調(diào)AP點(diǎn)位置。
2 目前城市軌道交通車-地通信存在的問題
車-地?zé)o線通信系統(tǒng)采用 2.4GHz開放頻段，所有使用2.4GHz WLAN技術(shù)的設(shè)備均為信號(hào)無線車-地通信系統(tǒng)的干擾源，系統(tǒng)不可避免的會(huì)遭到民用通信產(chǎn)品（MiFi，WiFi，藍(lán)牙等）的干擾，可能導(dǎo)致信號(hào)車-地?zé)o線通信傳輸系統(tǒng)無法工作，影響信號(hào)系統(tǒng)的可用性。而且隨著將來無線智能城市的建設(shè)以及手機(jī)上網(wǎng)應(yīng)用的普及，將會(huì)有更多的干擾源出現(xiàn)。而且近期發(fā)生的城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)車地通信受到民用3G熱點(diǎn)設(shè)備干擾，導(dǎo)致列車正常運(yùn)行受到較為嚴(yán)重影響的情況已逐漸顯現(xiàn)，如2012年10月份以來，深圳蛇口線（2號(hào)線）、環(huán)中線（5號(hào)線）信號(hào)車-地?zé)o線受外界干擾，列車多次發(fā)生信號(hào)保護(hù)功能動(dòng)作而產(chǎn)生的列車緊急制動(dòng)，造成了列車嚴(yán)重晚點(diǎn)，使旅客大量滯留，產(chǎn)生較大的社會(huì)影響。成都、重慶等城市的城市軌道交通線路也發(fā)生了類似的情況。
3 L T E技術(shù)在車-地?zé)o線通信中應(yīng)用的可行性分析
若要從根本上解決目前車-地?zé)o線通信中的干擾問題，保證信號(hào)系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定工作，只能通過采用專用頻段及更先進(jìn)的無線通信技術(shù)解決。因此，工業(yè)和信息化部無線電管理局正在開展城市軌道交通采用專用頻段的前期調(diào)研工作。
城市軌道交通車-地通信系統(tǒng)主要應(yīng)具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：高可靠性、高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸速率和低數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延、良好的移動(dòng)性能。LTE技術(shù)較WLAN技術(shù)可以更好的滿足上述需求[1]。
第一，LTE系統(tǒng)采用扁平化組網(wǎng)方案，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，減少了網(wǎng)元數(shù)量，系統(tǒng)可靠性高。
第二，LTE技術(shù)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率和頻譜利用率高，優(yōu)于窄帶系統(tǒng)TETRA、GSM-R，也優(yōu)于WIFI、WiMAX。
第三，LTE系統(tǒng)采用扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效地縮短了端到端的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，更加滿足城市軌道交通特別是信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用需求。
第四，LT E技術(shù)可支持高達(dá)350km/h的移動(dòng)性能，雖然城市軌道交通列車移動(dòng)速度一般不會(huì)大于100km/h，但會(huì)造成由于移動(dòng)性而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)傳輸性能下降。
第五，LTE系統(tǒng)具有頻譜靈活性特點(diǎn)，可支持不同大小的頻譜分配，可在不同大小的頻譜中部署，包括1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz，以及20MHz，支持成對(duì)和非成對(duì)頻譜。
4 信號(hào)與P I S共享L T E車-地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)可行性分析
信號(hào)CBTC系統(tǒng)承載安全信息，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性、丟包率、安全性要求高，但數(shù)據(jù)量較小；PIS系統(tǒng)承載的為非安全性信息，數(shù)據(jù)量大，但對(duì)時(shí)延、丟包率要求相對(duì)較低[2]。
結(jié)合LTE方案提供的網(wǎng)絡(luò)通信條件，為充分利用寬帶移動(dòng)通信平臺(tái)的能力、實(shí)現(xiàn)資源共享和投資最大化，信號(hào)CBTC系統(tǒng)和PIS系統(tǒng)在理論上可以共用車-地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)，可以通過設(shè)定不同優(yōu)先級(jí)的方式保證信號(hào)系統(tǒng)信息的可靠傳輸。
5 LTE在車-地?zé)o線通信應(yīng)用中的頻段選擇
3GPP組織在制定LTE協(xié)議的時(shí)候已經(jīng)制定了頻率范圍，并且制定FDD與TDD各自的頻段，兼容了全球現(xiàn)有無線通信的頻段。
工業(yè)和信息化部于2013年12月4日向中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通頒發(fā)了TD-LTE的經(jīng)營(yíng)許可，中國(guó)移動(dòng)1880 -1900 MHz、2320-2370 MHz、2575-2635 MHz；中國(guó)聯(lián)通的頻譜資源為2300-2320 MHz、2555-2575 MHz；中國(guó)電信的頻譜資源為2370-2390 MHz、2635-2655 MHz。FDD系統(tǒng)使用頻段尚未能確定。
為了推動(dòng)新一代寬帶無線接入技術(shù)（含數(shù)字集群功能）在重點(diǎn)領(lǐng)域的行業(yè)應(yīng)用，國(guó)家在政策和頻率上也給予大力支持。針對(duì)行業(yè)信息化應(yīng)用的新需求，2008年無線電管理局了工信部無[2008]332號(hào)文擴(kuò)展了1785-1805MHz頻段的業(yè)務(wù)應(yīng)用范圍，不僅可以開展語(yǔ)音、低速數(shù)據(jù)等窄帶應(yīng)用，也可以開展無線視頻傳輸?shù)葘拵?yīng)用。
近年來，我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TD-LTE專網(wǎng)寬帶集群產(chǎn)品已在政務(wù)網(wǎng)和重點(diǎn)行業(yè)開展商用。目前，北京、天津等城市已部署基于TD-LTE技術(shù)的政務(wù)網(wǎng)，我國(guó)為TD-LTE政務(wù)網(wǎng)分配了1447-1467MHz共20MHz試用頻率。
目前在中國(guó)可申請(qǐng)用于城市軌道交通車-地?zé)o線通信系統(tǒng)中頻段主要包括1.8G H z（1785-1805MHz）和1.4GHz（1447-1467MHz）?？紤]到信號(hào)系統(tǒng)車-地?zé)o線通信系統(tǒng)采用雙網(wǎng)同時(shí)工作的需求，且為了降低兩張網(wǎng)絡(luò)同頻干擾的概率、提高系統(tǒng)的可用性和可靠性，建議在1.8GHz和1.4GHz各申請(qǐng)一定頻段，建立異頻雙網(wǎng)。
列車指揮和運(yùn)行對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的安全可靠性有著極高的要求，不僅僅要求采用安全可靠性高的元件、器件和軟件，而且還要求城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)具有故障導(dǎo)向安全的特征。冗余技術(shù)是提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全可靠性的手段中最有效的一種手段，也是提高城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)安全可靠性的最有效的方法之一。一般情況下，城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中采用冗余技術(shù)，并且對(duì)系統(tǒng)配置一些實(shí)用的部件，在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，重復(fù)配置的部件就會(huì)介入并且承擔(dān)故障部件的工作，這樣就可以減緩城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)間，從而達(dá)到提高城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)安全可靠性的目的。在《城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)通用技術(shù)條件》章程中，對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的總則系統(tǒng)、基本功能、技術(shù)要求和環(huán)境條件提出了相應(yīng)的規(guī)定。對(duì)于城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中運(yùn)用冗余技術(shù)的相關(guān)方面做了全面的介紹，明確了冗余技術(shù)對(duì)于提高城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)安全可靠性的重要性，認(rèn)為合理的冗余技術(shù)將會(huì)大大提高信號(hào)系統(tǒng)的安全可靠性。冗余技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的運(yùn)用，加強(qiáng)了列車運(yùn)行的安全性，促進(jìn)了列車指揮和運(yùn)行的現(xiàn)代化進(jìn)程。筆者就城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)和冗余技術(shù)進(jìn)行了全面的介紹，對(duì)城市軌道交通信號(hào)冗余技術(shù)進(jìn)行了全面分析，指出了冗余技術(shù)對(duì)提高城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的安全和可靠性的深刻影響。
一、城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是保證列車運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)行車指揮和列車運(yùn)行現(xiàn)代化，提高運(yùn)輸效率的關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)一般是由列車的自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，列車的自動(dòng)控制系統(tǒng)的英文簡(jiǎn)稱為ATC，列車自動(dòng)控制系統(tǒng)包括列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、列車自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)和列車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)。這三個(gè)子系統(tǒng)是通過信息交換網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地面控制與車上控制相結(jié)合、地面控制與中央控制相結(jié)合，構(gòu)成了一個(gè)以安全設(shè)備為基礎(chǔ)，集行車指揮、運(yùn)行調(diào)整和列車駕駛自動(dòng)化等功能為一體的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)分為列車自動(dòng)控制系統(tǒng)、固定閉塞ATC系統(tǒng)和移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)。其中，列車自動(dòng)控制系統(tǒng)按照閉塞布點(diǎn)方式可以分為固定式和移動(dòng)式；按照機(jī)車信號(hào)傳輸方式可以分為連續(xù)式和點(diǎn)式；按照各系統(tǒng)設(shè)備所處地域可以分為控制中心系統(tǒng)、車站及軌旁子系統(tǒng)、車載設(shè)備子系統(tǒng)和車場(chǎng)子系統(tǒng)。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)模式分為列車自動(dòng)監(jiān)控模式、調(diào)度員人工介入模式、列車出入車場(chǎng)調(diào)度模式、車站現(xiàn)地控制模式、車場(chǎng)控制模式、列車運(yùn)行控制模式以及列車折返模式等。
二、冗余技術(shù)
1.冗余技術(shù)簡(jiǎn)介
冗余技術(shù)又稱為儲(chǔ)備技術(shù)，是利用系統(tǒng)的并聯(lián)模型來提高系統(tǒng)安全可靠性的一種有效的手段，冗余技術(shù)可以分為工作冗余和后背冗余兩種技術(shù)。其中，工作冗余是一種或者兩個(gè)或以上的單元并行工作的并聯(lián)模型，一般情況下是由各處單元平均負(fù)擔(dān)工作，因此工作能力有冗余；后背冗余一般情況下只需要一個(gè)單元工作，另一個(gè)單元是冗余的，用于待機(jī)備用。就以計(jì)算機(jī)為案例來介紹冗余技術(shù)，計(jì)算機(jī)的服務(wù)器以及電源等重要的設(shè)備，都是采用一用二備甚至是一用三備的配置，在計(jì)算機(jī)正常工作時(shí)，幾臺(tái)服務(wù)器可可以同時(shí)工作，互為備用，電源也是同樣的工作。但是，一旦遇到通電或者是計(jì)算機(jī)故障，服務(wù)器或者電源就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到正常的設(shè)備上繼續(xù)工作，這樣就能確保系統(tǒng)不停機(jī)，數(shù)據(jù)不丟失。
2.軟件冗余技術(shù)
計(jì)算機(jī)軟件冗余技術(shù)指的是在一臺(tái)計(jì)算機(jī)的主機(jī)內(nèi)擁有兩套獨(dú)立程序，也就是所謂的帶有比較結(jié)果的一硬二軟技術(shù)。主機(jī)內(nèi)的兩套程序都能獨(dú)立完成對(duì)輸出數(shù)據(jù)的處理，在計(jì)算機(jī)運(yùn)行正常的情況下，數(shù)據(jù)經(jīng)由比較器進(jìn)行比較，在比較結(jié)果一致的情況下會(huì)經(jīng)過兩套輸出電路，達(dá)到數(shù)據(jù)的輸出來接通控制電路。在計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，因?yàn)閮商子?jì)算機(jī)程序都是獨(dú)立的，這樣經(jīng)過比較器得出的比較結(jié)果就會(huì)變得不一致，這種比較結(jié)構(gòu)無法接通控制電路，就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)無法得到正常的供電。這樣就會(huì)通過計(jì)算機(jī)的自動(dòng)監(jiān)控器的監(jiān)控，在計(jì)算機(jī)電路短點(diǎn)的情況下，軟件冗余就會(huì)將計(jì)算機(jī)導(dǎo)向安全的結(jié)果。在軟件冗余技術(shù)中，計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器和CPU等器件都是公用的，而計(jì)算機(jī)的程序編制需要嚴(yán)格獨(dú)立。這種計(jì)算機(jī)的一硬二軟技術(shù)不能做到電路的完全獨(dú)立，因此這種軟件冗余技術(shù)存在著孿生性故障的隱患。
3.“二取二”硬件冗余系統(tǒng)
“二取二”硬件冗余系統(tǒng)是指兩全相同的計(jì)算機(jī)在對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果是相同的。這種處理結(jié)果會(huì)經(jīng)過比較器的比較，在確認(rèn)結(jié)果后就能使同步器的控制系統(tǒng)通過輸出電路做出控制命令。而在計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果是不相同的，這樣比較器進(jìn)行比較后會(huì)給出切斷電路的命令，切斷計(jì)算機(jī)的電路做出故障警報(bào)?！岸《庇布哂嘞到y(tǒng)有效的保證了計(jì)算機(jī)電路的輸出，防止計(jì)算機(jī)在發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)丟失。
三、城市軌道交通信號(hào)冗余技術(shù)分析
城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)來保證列車運(yùn)行的安全，實(shí)現(xiàn)行車指揮和列車運(yùn)行現(xiàn)代化，提高運(yùn)輸效率的系統(tǒng)設(shè)備。冗余技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的運(yùn)用，加強(qiáng)了列車運(yùn)行的安全性，促進(jìn)了列車指揮和運(yùn)行的現(xiàn)代化進(jìn)程。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中，列車的行車設(shè)備或者子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用二取二或者三取二的計(jì)算機(jī)冗余技術(shù)，這種冗余技術(shù)對(duì)于提高列車指揮和運(yùn)行的安全可靠性是最為有效的。每輛列車上面可以配置二取二或者三取二的冗余技術(shù)的車載設(shè)備，對(duì)列車的自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)等安全設(shè)備采用計(jì)算機(jī)冗余技術(shù)，這樣就能有效的運(yùn)用列車的自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)，提高列車的行車安全性。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)該具有冗余、容錯(cuò)以及糾錯(cuò)的功能，這樣就不允許因?yàn)橛?jì)算機(jī)的故障造成信號(hào)系統(tǒng)的失控，城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的冗余技術(shù)會(huì)將付賬導(dǎo)向安全方面。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該采用雙網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，列車的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的主要設(shè)備都要進(jìn)行重配置，例如各種類型的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)的交換器、數(shù)據(jù)的傳輸設(shè)備等都應(yīng)該進(jìn)行重復(fù)配置，城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的工作站也應(yīng)該能互為備用，這樣對(duì)于提高城市軌道交通系統(tǒng)的安全可靠性具有很大的作用。
四、結(jié)語(yǔ)
通過對(duì)前文的分析，可以看見冗余技術(shù)對(duì)于城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行有著十分巨大的作用，合理的冗余技術(shù)對(duì)于提高城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的安全可靠性有著巨大的影響。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)采用冗余技術(shù)，可以在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，重復(fù)配置的部件就會(huì)介入并且承擔(dān)故障部件的工作，這樣就可以減少城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)間，從而達(dá)到提高城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)安全可靠性的目的。
參考文獻(xiàn)
1 引言
信號(hào)系統(tǒng)是現(xiàn)代大運(yùn)量、高密度的軌道交通自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，保證列車和乘客的安全，對(duì)列車高速、有序運(yùn)行起到重要的作用。閉塞技術(shù)是信號(hào)系統(tǒng)中的一項(xiàng)核心技術(shù)。閉塞是指為保證列車運(yùn)行的安全，防止列車相撞和追尾，在同一區(qū)間同一時(shí)間之內(nèi)只準(zhǔn)許一列列車占用(即列車已經(jīng)進(jìn)入?yún)^(qū)間或列車雖未進(jìn)入?yún)^(qū)間，但已取得占用區(qū)間的許可)，為了達(dá)到這一技術(shù)要求而采取的方法。
閉塞技術(shù)經(jīng)歷了半自動(dòng)閉塞時(shí)期到如今的自動(dòng)閉塞時(shí)代。并逐步建立起我國(guó)的自動(dòng)閉塞、機(jī)車信號(hào)和列車運(yùn)行超速防護(hù)的完整體系。實(shí)現(xiàn)了大運(yùn)量、高密度安全可靠行車。
2 自動(dòng)閉塞技術(shù)
自動(dòng)閉塞是在列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)（ATC）控制下，根據(jù)列車運(yùn)行及有關(guān)閉塞分區(qū)狀態(tài)，自動(dòng)變換通過信號(hào)機(jī)顯示而司機(jī)憑信號(hào)行車
的閉塞方法。按閉塞制式分為固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞、移動(dòng)閉塞。
2.1 固定閉塞
運(yùn)行列車間的空間間隔是若干個(gè)閉塞分區(qū)，閉塞分區(qū)數(shù)依劃分的速度級(jí)別而定。一般情況下，閉塞分區(qū)是用軌道電路或計(jì)軸裝置來劃分的，它具有列車定位和占用軌道的檢查功能。固定閉塞的追蹤目標(biāo)點(diǎn)為前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，后行列車從最高速開始制動(dòng)的計(jì)算點(diǎn)為要求開始減速的閉塞分區(qū)的始端，這兩個(gè)點(diǎn)都是固定的，空間間隔的長(zhǎng)度也是固定的。
由于地鐵的特殊條件，對(duì)安全的要求更加嚴(yán)格，因此必須配備列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)通過列車間的安全間隔、超速防護(hù)及車門控制來保證列車運(yùn)行的安全暢通。在固定劃分的閉塞分區(qū)中，每一個(gè)分區(qū)均有最大速度限制。若列車進(jìn)入了某限速為零或被占用的分區(qū)，或者列車當(dāng)前速度高于該分區(qū)限速，列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)便會(huì)實(shí)施緊急制動(dòng)。列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)地面設(shè)備以一定間隔或連續(xù)地向列車傳遞速度控制信息。該信息至少包含兩部分：分區(qū)最高限速和目標(biāo)速度(下一分區(qū)的限速)。列車根據(jù)接收到的信息和車載信息等進(jìn)行計(jì)算并合理動(dòng)作。速度控制代碼可通過軌道電路、軌間應(yīng)答器、感應(yīng)環(huán)線或無線通信等傳輸，不同的傳遞方式和介質(zhì)也決定了不同列車控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。為了保證安全，地鐵列車在兩列車之間還增加了一個(gè)防護(hù)區(qū)段，即雙紅燈區(qū)段防護(hù)。后續(xù)列車必須停在第二個(gè)紅燈的外方，保證兩列車之間至少間隔一個(gè)閉塞分區(qū)。如圖1所示。
2.2 準(zhǔn)移動(dòng)閉塞
傳統(tǒng)的固定閉塞制式下，系統(tǒng)無法知道列車在分區(qū)內(nèi)的具置，因此列車制動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)總在某一分區(qū)的邊界。為充分保證安全，必須在兩列車間增加一個(gè)防護(hù)區(qū)段，這使得列車間的安全間隔較大，影響了線路的使用效率。
準(zhǔn)移動(dòng)閉塞方式采取目標(biāo)距離控制模式。在控制列車的安全間隔上比固定閉塞進(jìn)了一步。它通過采用報(bào)文式軌道電路輔之環(huán)線或應(yīng)答器來判斷分區(qū)占用并傳輸信息，信息量大；可以告知后續(xù)列車?yán)^續(xù)前行的距離，后續(xù)列車可根據(jù)這一距離合理地采取減速或制動(dòng)，列車制動(dòng)的起點(diǎn)可延伸至保證其安全制動(dòng)的地點(diǎn)，從而可改善列車速度控制，縮小列車安全間隔，提高線路利用效率。但準(zhǔn)移動(dòng)閉塞中后續(xù)列車的最大目標(biāo)制動(dòng)點(diǎn)仍必須在先行列車占用分區(qū)的外方，因此它并沒有完全突破軌道電路的限制。
目標(biāo)距離控制模式根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能確定列車制動(dòng)曲線，不設(shè)定每個(gè)閉塞分區(qū)速度等級(jí)，采用一次制動(dòng)方式。準(zhǔn)移動(dòng)閉塞的追蹤目標(biāo)點(diǎn)是前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端，當(dāng)然會(huì)留有一定的安全距離，而后行列車從最高速開始制動(dòng)的計(jì)算點(diǎn)是根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能計(jì)算決定的。目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)固定，在同一閉塞分區(qū)內(nèi)不依前行列車的走行而變化，而制動(dòng)的起始點(diǎn)是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的?？臻g間隔的長(zhǎng)度是不固定的，由于要與移動(dòng)閉塞相區(qū)別，所以稱為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞。顯然其追蹤運(yùn)行間隔要比固定閉塞小一些。一般情況下，閉塞分區(qū)是用軌道電路或計(jì)軸裝置來劃分的，它具有列車定位和占用軌道的檢查功能。
2.3 移動(dòng)閉塞
目標(biāo)點(diǎn)是前行列車的尾部，與前行列車的走行和速度有關(guān)，是隨時(shí)變化的，而制動(dòng)的起始點(diǎn)是隨線路參數(shù)和列車本身性能不同而變化的。空間間隔的長(zhǎng)度是不固定的。
通過車載設(shè)備和軌旁設(shè)備不間斷的雙向通信，控制中心可以根據(jù)列車實(shí)時(shí)的速度和位置動(dòng)態(tài)計(jì)算列車的最大制動(dòng)距離。列車的長(zhǎng)度加上這一最大制動(dòng)距離并在列車后方加上一定的防護(hù)距離，便組成了一個(gè)與列車同步移動(dòng)的虛擬分區(qū)。由于保證了列車前后的安全距離，兩個(gè)相鄰的移動(dòng)閉塞分區(qū)就能以很小的間隔同時(shí)前進(jìn)，這使列車能以較高的速度和較小的間隔運(yùn)行，從而提高運(yùn)營(yíng)效率。
移動(dòng)閉塞的線路取消了物理層次上的分區(qū)劃分，而是將線路分成了若干個(gè)通過數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)先定義的線路單元，每個(gè)單元長(zhǎng)度為幾米到十幾米之間，移動(dòng)閉塞分區(qū)即由一定數(shù)量的單元組成，單元的數(shù)目可隨著列車的速度和位置而變化，分區(qū)的長(zhǎng)度也是動(dòng)態(tài)變化的。線路單元以數(shù)字地圖的矢量表示。如圖2所示，線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖由一系列的節(jié)點(diǎn)和邊線表示。任何軌道的分叉、匯合、走行方向的變更以及線路的盡頭等位置均由節(jié)點(diǎn)(Node)表示，任何連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的線路稱為邊線。每一條邊線有一個(gè)從起始節(jié)點(diǎn)至終止節(jié)點(diǎn)的默認(rèn)運(yùn)行方向。一條邊線上的任何一點(diǎn)均由它與起點(diǎn)的距離表示，稱為偏移。因此，所有線路上的位置均可由[邊線，偏移]矢量來定義，且標(biāo)識(shí)是唯一的。邊線e7連接節(jié)點(diǎn)n5和n6，默認(rèn)方向?yàn)閺膎6到n5方向；節(jié)點(diǎn)n5與邊線e7、e8和e11相連。
移動(dòng)閉塞系統(tǒng)中列車和軌旁設(shè)備必須保持連續(xù)的雙向通信。列車不間斷向軌旁控制器傳輸其標(biāo)識(shí)、位置、方向和速度，軌旁控制器根據(jù)來自列車的信息計(jì)算、確定列車的安全行車間隔，并將相關(guān)信息(如先行列車位置、移動(dòng)授權(quán)等)傳遞給列車，控制列車運(yùn)行。
3 結(jié)語(yǔ)
通過與香港地鐵運(yùn)營(yíng)培訓(xùn)公司的合作調(diào)研分析，并通過模擬實(shí)踐操作，更深刻地體會(huì)到不同制式下的應(yīng)用。可以看出，在固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞中是利用前行列車所在分區(qū)的始端作為后續(xù)列車行車的觀測(cè)點(diǎn)，在這種技術(shù)中分區(qū)的設(shè)置對(duì)行車的速度、密度等起著重要的作用；在移動(dòng)閉塞中采用先進(jìn)的通信方式進(jìn)行大容量的地-車信息雙向傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)列車精確定位，后續(xù)列車以前行列車的尾部作為觀測(cè)點(diǎn)，大大提高了行車的密度，縮短了行車間距，易于實(shí)現(xiàn)無人駕駛。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：軌道交通信號(hào)與控制 工程實(shí)踐 教學(xué)策略 多媒體技術(shù)
中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）09（c）-0116-02
《城市軌道交通信號(hào)檢測(cè)技術(shù)》課程是軌道交通信號(hào)與控制專業(yè)的一門專業(yè)必修課程。信系統(tǒng)是城市軌道交通確保行車安全、指揮列車運(yùn)行、提高行車效率的核心控制系統(tǒng)。該課程內(nèi)容基本覆蓋了道岔、軌道電路、信號(hào)機(jī)、聯(lián)鎖系統(tǒng)等軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的各組成設(shè)備及信號(hào)控制技術(shù)。通過學(xué)習(xí)該課程，學(xué)生可了解信號(hào)系統(tǒng)在城市軌道交通系統(tǒng)中的作用、信號(hào)系統(tǒng)的組成及各設(shè)備之間的聯(lián)系；掌握車站、區(qū)間、聯(lián)鎖、閉塞等基本概念，熟悉信號(hào)系統(tǒng)各組成設(shè)備的工作原理、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用原則，掌握簡(jiǎn)單的設(shè)備調(diào)試方法，進(jìn)而對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)有一個(gè)比較全面的認(rèn)識(shí)，同時(shí)為學(xué)生牢固樹立故障導(dǎo)向安全的信號(hào)設(shè)計(jì)、應(yīng)用理念。
1 課程特點(diǎn)
該課程作為軌道交通信號(hào)與控制專業(yè)的專業(yè)課程，課程特點(diǎn)跟其它基礎(chǔ)課不同，課程內(nèi)容與行業(yè)聯(lián)系緊密，具有其特有的專業(yè)特征。
（1）課程內(nèi)容緊密聯(lián)系行業(yè)動(dòng)態(tài)，專業(yè)性強(qiáng)。
該課程主要講述城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中各設(shè)備的組成、作用、工作原理及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用特性。課上所授設(shè)備均在全國(guó)各城市的地鐵、輕軌、有軌電車中廣泛應(yīng)用，授課內(nèi)容與工程應(yīng)用和行業(yè)動(dòng)態(tài)聯(lián)系非常緊密，專業(yè)性很強(qiáng)。
（2）課程目標(biāo)以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力為導(dǎo)向。
該課程的培養(yǎng)目標(biāo)是以軌道交通信號(hào)與控制的相關(guān)理論和技術(shù)為主線，面向工程實(shí)際，注重理論知識(shí)、能力與工程實(shí)踐的融合，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，著力提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，培養(yǎng)高級(jí)工程技術(shù)人才。
（3）知識(shí)點(diǎn)繁雜，不易理解。
該課程內(nèi)容幾乎覆蓋了軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的所有設(shè)備和控制技術(shù)，共講述信號(hào)設(shè)備/控制技術(shù)28種，每種信號(hào)設(shè)備/控制技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景、工作原理各不相同，知識(shí)點(diǎn)繁雜，學(xué)生掌握起來有一定的難度。
2 課程內(nèi)容
該課程內(nèi)容共包含6章，28個(gè)知識(shí)點(diǎn)，知識(shí)點(diǎn)分布詳見表1。其中，第一章和第三章的內(nèi)容為信號(hào)系統(tǒng)的基本概念，為信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備的講解做鋪墊；第二章為信號(hào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，此章講述的設(shè)備是為信號(hào)系統(tǒng)控制行車提供基本支撐的獨(dú)立信號(hào)設(shè)備；第四章、第五章、第六章為信號(hào)系統(tǒng)控制的核心設(shè)備，包含信號(hào)控制的原則和原理。
3 教學(xué)策略
鑒該于該課程的上述特點(diǎn)，研究人員經(jīng)過多次課程實(shí)踐教學(xué)與探索后，特針對(duì)該課程制定了以下3項(xiàng)教學(xué)策略，用以提升教學(xué)效果，使其能夠達(dá)到課程的教學(xué)目標(biāo)。
（1）合理規(guī)劃教學(xué)、實(shí)驗(yàn)順序，做到課堂教學(xué)與動(dòng)手實(shí)踐相結(jié)合。
由于該課程講授設(shè)備繁多，因此需要合理安排教學(xué)順序和實(shí)驗(yàn)順序，以使學(xué)生能夠順暢、有條理地吸收、消化各知識(shí)點(diǎn)。如圖1所示，該課程的教學(xué)順序采用了“由易到難、先基礎(chǔ)后系統(tǒng)”的原則，先介紹原理相對(duì)簡(jiǎn)單、應(yīng)用較獨(dú)立的基礎(chǔ)信號(hào)設(shè)備，再逐步深入，講解結(jié)構(gòu)、原理復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)備，使學(xué)生掌握起來較容易。另外，在實(shí)驗(yàn)的安排上，也遵循了由簡(jiǎn)入深的原則。先安排基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，用眼看；再安排生產(chǎn)實(shí)習(xí)，動(dòng)手做。學(xué)生經(jīng)過“用眼看―課堂理論學(xué)習(xí)―動(dòng)手做”三步以后，基本能夠掌握每種設(shè)備的工作原理，并且能親自動(dòng)手操作、應(yīng)用。
（2）課堂教學(xué)中理論分析與實(shí)際案例相結(jié)合。
該課程內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合非常緊密，因此研究人員在課堂理論講解的過程中，采用發(fā)現(xiàn)教學(xué)法，為每個(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)際案例，并將實(shí)際案例作為教學(xué)內(nèi)容引入，提供一種問題情境，讓學(xué)生積極思考，引導(dǎo)學(xué)生自覺、主動(dòng)地探索知識(shí)和解決問題的方法及步驟，發(fā)現(xiàn)事件發(fā)展的起因和內(nèi)部聯(lián)系，從中找出規(guī)律，學(xué)到原理。例如，在講述城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)作用這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，先以“7.23甬溫線特別重大鐵路交通事故”這個(gè)實(shí)際案例作為引入點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生分析事故原因及影響，再?gòu)氖鹿试蛑蟹治龀稣n程知識(shí)點(diǎn)，即“城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)最重要的作用是確保列車行車安全”。這種方法既培養(yǎng)了學(xué)生解決問題的能力、探索的技巧，也有利于學(xué)生記憶的保持。
（3）運(yùn)用多媒體技術(shù)提高教學(xué)效果。
該課程專業(yè)性強(qiáng)，涉及多種設(shè)備硬件原理和控制技術(shù)，一味采用傳統(tǒng)教育手段講解，容易讓學(xué)生產(chǎn)生枯燥乏味感，失去學(xué)習(xí)興趣。因此研究人員在傳統(tǒng)教學(xué)中穿插采用多媒體技術(shù)，通過文本、圖形、圖像、動(dòng)畫、聲音、影像等多種表現(xiàn)形式，將復(fù)雜枯燥的原理直觀生動(dòng)地展示給學(xué)生，增強(qiáng)學(xué)生的感官效應(yīng)，提高其學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。
4 結(jié)語(yǔ)
《城市軌道交通信號(hào)檢測(cè)技術(shù)》這門課程內(nèi)容繁雜、知識(shí)點(diǎn)零散、專業(yè)性強(qiáng)、不易理解。文中探索的教學(xué)策略可以在一定程度上改善教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。但要達(dá)到理想的教學(xué)效果，還需要在其它方面繼續(xù)努力探索，完善教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)活動(dòng)組織，以更好地完成教學(xué)目標(biāo)的要求。
參考文獻(xiàn)
