城市轨道通信技术精品(七篇)

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【关键词】城市轨道交通；通信技术；传输系统

前言

21世纪科学技术的飞速发展和城市化进程的不断加快，城市交通的压力剧增，而轨道交通的出现有效缓解了地面交通压力，实现了短途的快捷运输。在轨道交通系统中，城市轨道交通通信系统是直接服务于轨道交通运营和管理的，不仅是轨道交通正常运转的保障，也是其他重要系统的传输通道。轨道交通通信系统在提高轨道列车的工作效率和自动化程度上发挥着重要作用，使各部门之间得以密切联系，在很大程度上使列车安全快速的运行的得到了保证。城市轨道通信系统包括众多的子系统，主要有传输系统、电源系统、专用电话系统、公话电话系统等。各子系统之间的密切配合实现了整个大系统的正常运行。未来，城市轨道交通通信系统将以促进城市轨道交通健康发展、优化轨道交通服务为目标，主要从宽带化、新系统的开发及应用两个方面出发进行创新发展。

1 我国城市轨道交通通信系统技术的应用及研究现状

城市轨道交通通信系统的正常运行是实现轨道列车正常、快速、安全、准点以及高效率运行的重要保障。目前，我国城市轨道交通通信系统在城市轨道交通的各方面得到了有效的应用，达到了城市交通系统和交通通信系统的高度契合。轨道交通通信系统由众多子系统组成，除了主要的传输系统、电源系统、专用电话系统、公话电话系统，还包括广播系统、闭路电视系统、时钟系统、数据通信系统、报警系统、自动售票系统、管理系统、综合布线系统、报警系统等。这些子系统覆盖在城市轨道交通系统的各个方面、各个工作层次，全方位地为城市轨道交通系统服务。其中，传输系统是所有子系统中的核心和骨干，承担着及时、高效地传递各种重任，是其他子系统正常工作的前提。随着城市化进程的加快，城市轨道交通的发展也出现了变化，不仅发展方向越来越多样化，还出现了大中运量并存、市郊线同在的局面，这无疑为城市轨道交通系统尤其是交通通信系统提出了挑战。为了适应城市发展的要求，为城市化建设服务，就需要从研究创新交通通信技术出发，进一步提升我国城市轨道交通的整体技术水平。

2 通信技术在城市轨道交通中的应用

2.1 WLAN局域网

WLAN（WirelessLocalAreaNetworks，局域网）的多媒体信息传输技术基于802.11协议族，IEEE802.11a规定WLAN的频点为5GHz，数据传输速率为1-2Mb/s是一种适用于室内移动环境的通信技术。当前我国诸多城市的轨道交通都采用WLAN标准和技术，但是WLAN通信技术在接入更多的子系统时会存在许多问题。例如在WLAN通信系统中介入CCTV和VOIP电话，会影响通信系统整体容量以及性能。

2.2 3G技术

3G（第三代移动通信技术）具有TD-SCDMA、CDMA200和WCDMA三种不同的制式，3G技术不仅可以对音频等多媒体形式进行处理，还能为客户提供电子商务、网页浏览和电话会议等多种服务。其中，3G数据服务的重点是多媒体业务，因而3G技术必须具备较高的传输速率才能要求。高速移动中的多媒体业务要求3G技术的传输速率必须达到144kb/s，满移动和静止状态下的3G技术的传输速率则需分别达到384kb/s和2Mb/s。虽然3G技术的高速、慢速和静止状态下的传输速率较高，但仍不能满足车载CCTV和PIDS系统（乘客信息显示系统，passagerinformationdisplaysystem）对通信技术传输速率的要求。此外，3G技术属于公网应用的范畴，因此城市轨道交通的通信技术不适合采用3G技术。

2.3 Wi-Fi技术

Wi-Fi（WIreless-Fidelity，保真技术）和蓝牙技术有一定的相似性，Wi-Fi也属于短距通信技术。例如CBTC，它是基于802.11b网络规范，频点在2.4GHz左右浮动，其最高的宽带可达到11Mb/s。如果存在一定的干扰或者Wi-Fi信号较弱，CBTC的宽带可降低至5.2Mb/s和1Mb/s。Wi-Fi通信技术具备的自动调整功能使Wi-Fi通信技术的稳定性和可靠性更强，而且Wi-Fi通信技术的可兼容性也较高，可兼容各种802.11DSS直接序列设备。此外，Wi-Fi通信技术的具有速度快和可靠性高的特点，使Wi-Fi通信技术在开放性区域的通信距离和封闭性开放区域的距离可分别达到300m和120m以上，与现有有限以太网的的整合更加便捷，组合成本也大大降低。

3 我国城市轨道交通通信系统的发展趋势

我国正处在高速城市化的进程中，低碳、节能环保以及创新是目前经济发展的主要形式，城市轨道交通也应在这个趋势中得到更快的发展。目前，由于各地的实际情况不同，对于城市轨道交通通信系统的要求也不尽如一，但是总体的发展趋势上应该还是具有相当的共同之处。

（1）安全性将成为首要评估标准。更多利用RAMS（可靠、可用、可维修、安全）标准对轨道交通通信网络进行评估和管理。根据RAMS标准对整个轨道交通通信系统及其子系统进行设计、建设和管理。将各系统中的故障降到最低，满足整个通信系统的的安全可靠性。

（2）数字集群通信系统TETRA将更广泛地被使用。这种技术经过了长期的发展和实践，在指挥调度、通信管理方面有着比较明显的优势，而且其技术已经非常成熟，应该成为我国城市轨道交通通信中的主流技术。该技术与全PI网络、政府应急网络以及控制器和车载核心设备之间的联通，可以在提供更加高效、准确通信服务的同时，节省建设成本。目前我国采用的TETRA系统大部分都是从国外引进的，为了支持我国各地地铁项目的快速发展，在引进消化基础上，我国应该加强对TETRA系统自主知识产权的研发，在数字集群控制器、基站、交换机和车载台等核心部件的研发和生产上取得突破，尽早打破国外企业在数字集群通信系统的垄断局面。

（3）传输系统是通信系统的骨干网，既要考虑发展的方向，又要考虑交通的安全，还要考虑交通通信业务的多样性、复杂性而对通信系统业务接口的要求，因此传输系统选用PIoverSHD和综合业务接入相结合也是未来地铁通信系统发展的趋势。

（4）提供更多地人性化服务。城市轨道交通系统所提供的是最基础的城市公共产品，要满足绝大多数城市居民出行的需求，也是轨道交通通信系统未来发展和优化的重要空间。在目前，许多城市的轨道交通已经增设了wifi网络的覆盖、移动安全监控、乘客身份识别追踪系统等既能提高乘客乘坐体验，又能增添轨道交通运行可靠性的人性化服务。在今后的发展中，随着技术的进步，通过对视频、图像、时钟和广播系统的优化等技术的广泛利用，一定能为乘客提供更多地可选择，提高乘客体验，综合提高城市轨道交通的服务质量。

4 结束语

综上所述，通信技术在城市轨道交通中发挥着重要作用，作为关键部分的传输系统更起着传输的用。随着轨道交通的增多，其技术要求也不断提升，通信技术在城市轨道交通中的应用也受到人们的广泛关注。

参考文献：

[1]高E，韩晓亮，刘培欣，杨志华.地铁通信系统建设方案研究[J].数字通信，2014（01）.

[2]薛连斌.地铁通信系统现状及发展趋势研究[J].中国新通信，2014（17）.

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术在轨道交通通信系统中实现最大的价值，促进轨道交通更良好的发展。

【关键词】：城市轨道交通；无线通信技术；应用

【引言】：随着城市轨道交通的快速发展，建立安全可靠、高效稳定的车地无线通信系统是提高运营效率、管理质量、用户体验的必要手段。地面与高速行驶车辆（时速80km/h）之间的数据传输通道需要在高速移动的状态下，具备优秀的快速接入性、实时传输性、带宽调整性和抗干扰性等特点。

1. 在轨道交通使用环境下无线通信技术分析

目前，应用于轨道交通通信、信号的主流无线通信技术有基于802.11ac的WLAN及LTE两种，代表着未来的发展方向和趋势。以下将结合轨道交通的实际应用情况对两种技术进行介绍。

1.1 基于802.11ac的WLAN技术介绍

IEEE802.11ac，是 一 个802.11无 线 局 域 网（WLAN）通信标准。WLAN标准从1997年第一代颁布以来，经历了802.11、802.11b、802.11g/a、802.11n、802.11ac的发展过程。结合轨道交通的环境特性，其主要技术特性如下：

1.1.1在轨道交通领域，系统可支持2.4GHz/5.1GHz/5.8GHz无线频段，具备更多的选择，且工作在ISM频段（公用频率），对于频率使用只需要进行报备，无需专项申请；

1.1.2 WLAN技术网络架构基于数据链路层，系统开销小，采用最高至256-QAM的调整方式，理论上在160MHz的无线频率资源，静止状态可提供不小于1Gbit/s的传输速率。实际轨道交通环境列车运动状态下的平均传输速率300Mbit/s；频普转换率接近到1：1：85，业务的带宽支持能力强。

1.1.3 网络架构采用双向非对称设计、上、下行采用统一正交频分复用（OFDM）技术，但系统采用竞争接入模式，业务的接入无法有效实现保障性的带宽控制，多业务的QOS保障存在局限性，同时也无法实现针对业务进行上下、下行数据的按需灵活配置。

1.2 TD-LTE技术介绍

LTE是由3GPP组织制定的通用移动通信系统技术标准的长期演进。LTE系统引入了OFDM和MIMO等关键技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率，在20MHz频谱带宽，2×2MIMO天线的模式下，理论下行最大传输速率为201Mbit/s，但根据实际组网以及终端能力限制，一般认为下行峰值速率为100Mbit/s，上行为50Mbit/s。结合轨道交通的环境特性，其主要技术特性如下：

1.2.1在轨道交通领域，系统仅支持1.8GHz专用频率，选择较为单一。使用1.8GHz频率时需要进行专项申请，一般在合法的情况下能够争取到10MHz的频率带宽。

1.2.2 TD-LTE技术网络架构基于网络层，系统开销相对较大，采用64-QAM调整方式下静止状态下频谱转化率可达到1：5，运动状态下利用率接近1：1：5，采用10MHz的无线频率资源，静止状态可提供不小于50Mbit/s的传输速率，运动状态下的边缘有效传输带宽可达15Mbit/s。

1.2.3网络架构采用双向非对称设计，上行采用单载波频分多址（SC-FDMA），下行采用正交频分多址（OFDMA）。

1.2.4系统采用TDD（时分双工）方式，同时引入同步时钟系统，能够在有效划分业务的同时，确保各业务的QOS。业务保障性能力强【1】。

2通信技术在城市轨道交通中的应用

2.1 WLAN局域网

WLAN（WirelessLocalAreaNetworks，局域网）的多媒体信息传输技术基于802.11协议族，IEEE802.11a规定WLAN的频点为5GHz，数据传输速率为1-2Mb/s是一种适用于室内移动环境的通信技术。

2.2 3G技术

3G（第三代移动通信技术）具有TD-SCDMA、CDMA200和WCDMA三种不同的制式，3G技术不仅可以对音频等多媒体形式进行处理，还能为客户提供电子商务、网页浏览和话会议等多种服务。其中，3G数据服务的重点是多媒体业务，因而3G技术必须具备较高的传输速率才能要求。

2.3 Wi-Fi技术

Wi-Fi（WIreless-Fidelity，保真技术）和蓝牙技术有一定的相似性，Wi-Fi也属于短距通信技术。

3.无线通信技术在城轨交通车地通信中应用的优势

3.1多种网络覆盖方案，提高系统稳定性

无线通信站点是通过基站进行无线网络覆盖，单个分布在隧道的基站覆盖范围可达1.2km。另外，基站的组网设置原则比较灵活，依据列车的运行速度设置基站的安装位置，增大或者减少基站网络覆盖的重叠长度，可保证高速环境下成功的进行越区切换，提高数据传输的稳定性。

3.2使用专用频段，无线网络抗干扰能力强

移动通信技术采用的是专用频段，不同于WLAN的公共频段，其干扰源少，抗干扰能力强，保证了数据传输的可靠性。

3.3蜂窝网络技术，数据传输容量大

移动通信技术也称为蜂窝网络通信，通过设置基站，划分小区，成百上千倍地增大了频率的空间复用率，极大提高了数据传输量。

3.4多种数据加密方式，数据安全性高

无线通信的鉴权中心主要有两个功能：一是对用户的IMSI号进行鉴权，防止非本网络用户接入网络；二是为无线路径上的通信数据进行加密，保证了通信数据的安全性。

3.5网络功能强大，降低组网成本

移动通信网络具有多种业务功能，除了基本语音通信业务之外，也可实现高速传输数据、音频、视频和图像等大数据量业务。

结语

无线通信技术是城市轨道交通车地通 信的命脉，它直接影响着城轨控制系统的稳定性与可靠性。基于无线通信系统技术的优势以及良好的发展形式，移动通信车地通信系统的优越性也值得我们去关注和研究，为城轨交通业务的发展需求提供强大的技术支持。

【参考文献】：

[1]黄辉.基于TDD-LTE技术的城市轨道交通车地无线通信网络化技术[J].城市轨道交通研究，2016，04：29-33.

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【关键词】自动化技术 城市轨道交通 应用

随着社会经济的不断发展，人们的生活水平日益提高，私家车保有量大量增加。在这样的背景下，城市交通正面临着越来越大的压力。随着城市交通拥堵状况的日益严重，很多城市都开始进行轨道交通的建设，对城市立体空间进行充分的应用，从而缓解巨大的交通压力。而在城市轨道交通的建设和发展当中，对自动化技术进行应用，能够极大的提升城市轨道交通的智能化、信息化、自动化程度，从而为人们的日常出行提供更大的便利。

1 城市轨道交通中自动化技术的特点

在城市轨道交通中，自动化技术的应用具有很多方面的特点。在车站里，对快速可靠的监控网络进行建立，同时针对全线建立中央监控网络和监控中心。通过骨干网，连接中央和车站的监控网络，利用分层分布计算机网络对其进行建立。在轨道交通监控系统的设计中，应满足可靠性要求，确保安全保障系统有效。利用工业监控网络对监控中心网络进行建立，因而具有良好的可靠性。同时，在骨干网当中，也具有安全性、可靠性等要求。城市轨道交通自动化技术具有较高的响应性，具有三层结构的特点，从顶层到底层，只需2秒以下的时间就能够完成遥控响应。同时，城市轨道交通自动化技术具有同一平台、专业子系统互联的特点，能够有效的对资源共享，实现综合自动化的监控。

基于通信技术、自动化技术的不断发展，在城市轨道交通中，传统的多岛分立自动化已经逐渐被淘汰。城市轨道交通自动化技术的应用，整逐渐形成统一化、计算机集成化的模式，基于综合监控软件体系的实现，能够对正常工况、阻塞模式、灾害模式等情况下的系统联动加以实现。城市轨道交通自动化系统当中，具有大资源带宽、良好可靠性的计算机集成我那个落。因此，在城市轨道交通的管理和监控当中，可以对计算机多媒体技术等先进技术进行应用，例如地理信息系统、车站动态信息服务系统、声讯查询系统、数字视频系统等进行应用。由此可见，在城市轨道交通自动化技术中，具有良好的开放性、扩展性、集成性等特点。

2 城市轨道交通中自动化技术的意义

在当前的城市轨道交通当中，具有较多的交通设备和广泛的分布范围，因此，传统人工操作的方式，已经不能满足城市轨道交通的实际需求。因此，对自动化技术进行应用，能够有效的降低发生错误的记录，同时提高运行效率。在城市轨道交通当中，自动化技术具有十分重要的意义。利用自动化技术，能够有效的控制和监测城市轨道交通全线的实时运行情况，极大的节省了人力，提升了管理效率。城市轨道交通与人们的安全出行息息相关，通过对自动化技术的应用，能够提升城市轨道交通体系的安全，使其更加可靠、安全的运行。此外，自动化技术的应用，还能够确保城市轨道交通稳定、高效的运行，防止交通拥堵状况的发生。通过各个相关部门的信息共享和共同作业，能够对交通灾害进行有效的应对和预防。

3 城市轨道交通中自动化技术的应用

3.1 自动通信技术

自动化技术在城市轨道交通当中的应用，自动通信技术是重要的基础。通过通信技术，能够实现传输数据、共享信息等要求。在通信技术当中，云计算、物联网、互联网等，都是十分重要的。在自动通信技术中，利用互联网，能够在不同线路之间交流信息，并且综合控制和管理城市交通线路。同时，利用通信技术，能够提升乘客信息系统智能化程度，为乘客出行提供便利。此外，在通信技术中，应用物联网和互联网能够技术，能够对自动化设备的接口进行减少，对系统结构进行优化，从而推动城市轨道交通自动化系统的智能化、高效化发展。

3.2 自动驾驶技术

在城市轨道交通车辆的研究和发展当中，自动驾驶技术的应用，能够有效的提升车辆控制运行效率，同时节省大量的人力。在自动驾驶技术中，GPS导航技术十分重要，利用卫星对电子地图进行获取，并利用导航定位系统，将道路等信息加入到电子地图中，利用软件检索规划运行道路，并采用图像、语音等方式进行提示，最终到达目的地。在自动驾驶技术中，自动驾驶列车定位技术也是至关重要的，利用轨道、列车之间的相对位置来控制和定位列车。在列车轨道上，从一端将电信号发射到另一端。如果轨道上没有列车，另一端会对完整信号进行接收，从而分析轨道状态。如果轨道中有列车，会使电信号短路，另一端将无法接收信号。因此，通过分析和处理信号，能够监测与定位列车，从而对列车的运行和控制效率进行提升。

3.3 自动监控技术

在城市轨道交通当中，包含了很多固定轨道设备、车辆等，应用自动化监控技术，能够更好的控制和监测这些固定设备。在自动监测系统当中，主要包括了软件设备和硬件设备，其中，软件设备中包含了图形处理软件、数据分析软件等，硬件设备中则包含了计算机、采集卡等。通过联系站点分系统、中央处理系统，自动监测系统能够实时监测及传输数据，从而更好的监控整个轨道交通线路。在城市轨道交通中，自动监控技术能够进行火灾预警、设备运行状态监测、环境监测、电力监测等，更好的保证城市轨道交通线路的安全。

4 结论

在当前的社会当中，城市轨道交通是城市交通系统当中一个十分重要的组成部分。这一交通形式的出现，极大的缓解了城市交通拥堵的情况，同时也提升了城市交通体系的立体化、完善化程度。在城市轨道交通当中，可以对自动化技术进行应用，能够更加高效、可靠的监控和管理城市轨道交通，使其更好的为人们的日常出行提供方便。

参考文献

[1]纪文莉，洪翔，潘志福，张立东.智能视频分析技术在城市轨道交通中的应用研究[J].城市轨道交通研究，2011，S1：39-43.

[2]刘运明，马全明，陈大勇，徐玉明.D-InSAR技术在城市轨道交通变形监测领域的应用[J].都市快轨交通，2014（04）：62-66.

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关键词：城市轨道交通；LTE；车地无线通信系统

1 背景

近年来，我国城市轨道交通建设已经进入了快速发展阶段，其安全性和舒适性得到社会的普遍关注。一方面，乘客已不满足于少量的类型单一的文本、声音信息服务，城市轨道交通迫切需要提高信息服务水平，从服务上吸引乘客。另一方面，国外城市轨道交通恶性事件频发，地铁列车需要增加足够的监控措施，以防范于未然，城市轨道交通需要直观地了解现场情况，迫切需要高速率的车载视频信息传输。总之，随着城市轨道交通服务水平和管理水平的不断提高，城市轨道交通对车地无线通信系统的性能，诸如：上下行的传输带宽、高速移动接入、场强可控性、无线干扰等提出了更高的要求。

2 当前主流技术比较

城市轨道交通车地无线通信系统作为传输网络的延伸，提供地面与列车之间的通信，为视频监控系统、乘客信息系统等提供车辆与车站、控制中心之间的无线传输通道。车地无线通信系统需要具有高可靠性，支持列车运行速度80公里/小时或更高速度下的视频信息、多媒体信息的实时传输，且系统应具备防止黑客和非法信息入侵的功能，确保播出信息的安全。

当前可供选择的无线传输技术主要有：TETRA、GSM、CDMA、3G、TRainCom-MT、WLAN、WiMax、LTE等。

TETRA、GSM、CDMA均为非常成熟的无线技术，有着广泛的应用实例，但是这三种技术对于车地之间无线数据传输的要求均存在速率不足的缺陷：TETRA的下行速率约为几十Kb/s，上行速率约为几Kb/s；GSM和CDMA的上下行速率大致相当，下行速率约为几十Kb/s，上行速率约为十几Kb/s。三者均无法满足车地无线通信系统所需要的传输速率。

WLAN作为一种宽带无线接入网技术，其网络化、宽带化等特点具有相当的优势。WLAN目前存在多种标准，如：802.11a、802.11b、802.11g等。802.11a工作在5.8G频段，干扰较少，传输速率可以达到54Mb/s，但5.8G频段属于非免费开放频段，需要申请。802.11b工作在2.4G频段，传输速率最高达11Mb/s。802.11g也工作在2.4G频段，由于使用OFDM调制技术，其数据传输速率提高至54Mb/s。但WLAN天线覆盖范围较小，轨旁AP在直线隧道一般每间隔200米布设一个，系统越区切换频繁。

LTE（Long Term Evolution，长期演进） 是3G的演进，是3G与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准，如下图1-1所示。它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。与3G相比，LTE具有高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容等技术优势，被视作从3G向4G演进的主流技术。载波聚合技术，在频谱灵活分配、系统容量、覆盖等综合方面，有着无可比拟的优势。而采用漏缆覆盖模式的2X2MIMO的传输，将会实现速率的倍增。从目前看，主流运营商几乎一致支持LTE标准。

图1-1

3 基于WLAN技术的车地无线通信网络兼容性分析

基于IEEE 802.11标准的WLAN技术是目前城市轨道交通通信系统主要可用的宽带数据无线通信技术，该技术于2004年在国内开始使用，并且逐渐成为国内城市轨道交通通信系统主流的车地通信技术，已经在北京、上海、广州等很多大城市运用。近年来，通信PIS系统可用的宽带数据无线通信技术制式相对通信系统来说较多，但是国内的城市轨道交通已经开通的和正在实施中的线路采用WLAN方案占多数。综上，目前城市轨道交通环境中车地无线通信系统以两张WLAN网络共存的情况为主。

两个无线通信网络电磁兼容是工程实施中必须考虑的问题。根据已经实施项目的实际使用情况，信号系统和PIS系统的电磁兼容主要有以下三个方案：

（1）信号系统和PIS系统分别使用不同的频段，例如，PIS系统采用4.2GHZ的频段，而信号系统采用3.1GHZ的频段。

（2）信号系统和PIS系统采用同一家WLAN供应商，将信号系统和PIS系统集成建设。

（3）信号系统和PIS系统采用相同频段，当两个系统采用相同频段的时候，在工程实施中一般采取以下三个措施来减少相互之间的干扰：合理规划无线频点；协调AP点位置；选择不同天线极化方向。

4 WLAN技术车地无线通信中存在的问题

车地无线通信系统采用2.4GHZ开放频段，所有使用2.4GHZ WLAN技术的设备均为车地无线通信系统的干扰源，系统不可避免的会受到民用通信设备（如WiFi、MiFi、蓝牙）的干扰，严重的可能会导致车地无线传输系统无法正常工作，影响车地无线通信系统的可靠性。而且随着无线智能城市的建设以及手机上网应用的普及，将会有更多的干扰源出现。

5 LTE技术优势

若要从根本上解决车地无线通信中的干扰问题，保证通信系统可靠、稳定的工作，智能通过采用专用频段及更新进的无线通信技术来解决，如图1-2。因此，LTE技术的出现，堪称车地无线通信干扰问题的救星，其主要具备以下几个优势：

（1）以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上基于分组交换。

（2）在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率。0～120 km/h移动场景下平均吞吐速率达到60Mbps，上行速率16Mbps，下行速率44Mbps。

（3）LTE技术的数据业务速率和频谱利用率高。

（4）支持成对或非成对频谱，可灵活配置1.4MHz-20MHz间的多种系统带宽。TDD LTE可以调整上下行流量。

（5）扁平化组网方案，网络架构简单，网元节点少，系统可靠性高。

（6）增加小区边界比特速率，提供1bps/Hz的小区边缘速率。小区覆盖半径可达100km。

（7）严格的QoS机制保证实时业务（如VoIP）的服务质量。

（8）采用频偏补偿机制，有效克服多普勒效应，确保高速移动场景下的无线链路质量。

（9）切换时参考频率偏移变化，提高切换成功率，保证高速切换场景下的带宽稳定。

（10）多RRU共小区，减少由于切换带来的时延、抖动、丢包，保证高速切换场景下的带宽稳定。

（11）无须在隧道中另外布设天线，可共用商用通信的泄漏电缆。隧道内单个RRU覆盖1.2KM漏缆，能够提供稳定的覆盖。

（12）LTE技术采用扁平化网络结构，有效地缩短了端到端的数据传输时延，更加满足城市轨道交通特别是信号系统的应用需求。

6 结语

本文通过介绍城市轨道交通车地无线通信技术，主要针对WLAN技术和LTE技术进行比较，突出LTE技术在当今的各种优势，由以上分析并结合各种无线传输技术的特点及城市轨道交通的业务需求，推荐采用LTE作为城市轨道交通车地无线传输技术。LTE使用专用频段，抗干扰能力强，可以共用商用通信系统的泄漏电缆，施工难度小，且未来可以承载更多的业务，如：语音集群。虽然LTE系统初期投资较大，但核心网设备可为多条线路所共用，随着城市轨道交通线路的不断新建，系统的总体建设投资将与采用其它无线传输技术基本持平。

参考文献

[1]TD-LTE无线通信系统在铁路上的应用 尹福康 铁路通信信号工程技术 2013年。

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传输系统是城市轨道交通信息通信系统的核心，它负责为各种应用业务提供通道。轨道交通系统的主要业务包括：语言、数据和图像。不同业务对系统的带宽、时延、可靠性等各不相同，这就要求传输系统有足够的灵活性和可靠性以保证各种业务的顺利完成。业务按不同的类型可分为：车站-中心业务和邻站业务两种。

传输系统作为整个通信系统的核心部分，它的价比将更具优势。所以，当未来城市轨道交通通信技术选择十分重要。随着通信技术的不断发展，用带宽需求进一步提高的时候，DWDM 技术将是很于城市轨道交通的传输技术也不断的更新换代，尤好的方案。同时，由于考虑到城市轨道交通通信的其近几年通信技术的迅猛发展，为传输技术的选择实际需要， 可以选择成本更低， 使用更可靠的了提供了更广阔的范围。我国现在使用的各种传CWDM 技术。CWDM 的特点是波长数量较少（一输技术及其优缺点如表1 。般在4～12 波），波长间隔较大，价格便宜。最但是，随着通信新技术的涌现和成熟，随着轨后，随着各种新兴的电信技术的涌现和采用，城市道交通新业务的出现和带宽需求的上升，以下几种轨道交通信息通信也完全可以借鉴和运用。

面向对象的编程思想，将数据与对数据的处理方法放在一起，相对形成一个独立的整体，即是对象，面向对象的设计思想是模拟自然界认识事务、处理事务的办法，它是从同类的对象中，抽出共性，形成类（即Class），任何一个类中的数据，都有一套自有的方法来进行处理，类与类之间可以通过简单的接口与外部的联系进行消息的传递，面向对象的程序早期的时候，软件行业曾经专门研究过面象对象的编程，但是大型软件的开发，编程的工作只占其中很小的一个方面，而现在重新提出面向对象的编程方法则是因为它符合大脑的思维方式，也符合客观世界的构成，因此，轨道交通收费系统的模拟软件将把面向对象的思想方法贯穿整个开发的过程，它的实现过程就是一面面向对象的软件开发过，面向对象的过程分五个方面：对象分析（即Object Orjented Analysis，也称OOA）、面向对象设计（即Object Oriented Design，也称OOD）、面向对象的编程（也称OOP）、面向对象的测试（即Object Oriented Test，也称OOT）、面向对象的维护（即Object Oriented Soft Maintenance，也称OOSM）这五个过程，程序将进入这5个阶段之后运行进入维护期，然后投入使用。

事件驱动程序的设计思想，这次的课题研究目是的生成轨道交通收系统统的模拟软件，因此要描述轻楚输出文件的整个过程，在这个过程中，将会出现很多计费的数据，同时还需要实现数据与数据之间的接口。

软件代码的设计原则，设计软件的最终目的是要让用户能投入使用且达到预期的效果，因此，一款软件设计得成功与失败的徇方式则是要先按照程序设计的标准形成计计原则，再让程序设计能达到正确、可拓展、可维护、可用、可重复使用、高效，这就是软件代码最终要实现的目的。

软件界面的设计原则，软件的界面是为了达到人机互动的目的，它是使用者和计算机互动的一个桥梁，应用软件中最重要、最关键的一个部份就是软件界面部份，软件界面是否合理关系着整个软件系统能不能发挥出应有的性能，用户能不能通过软件高效率的投入工作，因此，一个友好的软件界面有以下几个要求：

要求软件界面能准确可靠，用户在通过界面使用软件的时候，要求少出错、容错度高、高可靠性，用户输入的每一个操作都能得到适当的响应，即使用户在操作上失败，也应允许在出错之后，软件能进一步与用户互动，提供用户修改出错的过程，有纠错的机制，让用户能接下来以正确的状态重新再使用软件，用户的界面应当能够有检查用户出错的过程，如果用户一旦出错，则运行过程能中止，让错误的操作不会在运行的过程中曼延，用户的界面还应该能让软件内部的总价出现错误，一旦出现错误，软件的界面应该能响应，且让用户继续了解并进行操作；

软件的界面必须简单直观，因为软件界面的目的就是为了使环境复杂程序降低，以免信息超载，同时也要使工作效率提高，软件界面的简单直观包括输入和输出都必须简单直观，输入的简单直观是指用户输入的时候不必输入太多的信息，可以设置缺省，击键的次数和难度都要降低，用户的记忆过程和操作过程都需要降低，输出的简单直观是指显示出的信息必须是简单和易理解，软件界面的简单直观还必须一臻，所有的命令语言都要有相同的结构，所有的关键词都必须意义一致代表同一个内容，整个系统的风格要统一一致便于用户理解；

软件的界面要有易学习性和易使用性，软件的界面要求能适用所有的操作用户，能有多种的学习方式与使用方式，这样才能极大的方便用户，易学习性和易使用性还指在用户需要的时候软件能随时提供帮助，这些帮助指系统功能的提示、用户操作方法的提示、运行状态进行的提示、错误处理方法的提式，易学习性和易使用性要求软件的界面能与人的理解方式、记忆方式、通性方式、解决问题的方式相兼容。

立即反馈的特性，一个友好的软件界面应当能在用户输入之后，立即做出反馈，系统即使给予用户的反馈非常简单，也必须告诉用户它现在做的每项要求正进行的效果，以及系统长时间处理的时间，用户界面要告诉用户系统正运行的状态、用户等待信息处理的过程，以免用户不了解运行的状态引起再次操作失误。

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关键字：轨道交通；通信；传输系统；技术；应用；发展

中图分类号：C913.32 文献标识码：A 文章编号：

公共交通系统中，轨道交通在很久以前就在城市交通系统中出现了。随着科学技术的发展和城市化进程的加快，轨道交通在城市发展过程中起到的作用越来越大，同时轨道交通逐渐成为交通基础设施建设中的重要项目。但当前我国的城市轨道交通的技术以及基本的理论基础都处于初步开发的阶段，大部分的工程项目的实施都应引进新的技术和设备。同时，城市轨道交通建设也没有建立统一且规范的通信技术指标，这成为了城市轨道交通建设的关键和限制，在很大程度上影响了城市交通建设的发展和完善。由此，要提高城市交通轨道的通信能力以及信息的利用能力，则必须实现通信技术在轨道交通中的普遍应用。

一、通信传输系统在轨道交通的应用

根据城市轨道交通的实际运行的状况可了解到，通信系统的传输子系统应符合可靠性能高、可扩展、可维护以及防尘、防潮、防震等多种性能要求。传输系统是轨道交通通信中的关键和重点，轨道交通的各种信息交流都需要通信系统进行信息的传递。例如车次、电力、公安、防灾等多种形式的调动，需要通过语音进行信息的传播，同时包括公务、区间和站之间的语音信息传递；控制中心调度台到车站基站的语音以及控制信息；低速数据通道，例如列车信号系统、时钟、电力SCADA等所需要的数据信息；控制中心到车站的自动售票、以太网接入等信息；控制中心的语音、控制信息，控制中心至陈展的视频监控信息等，这些信息都是服务于列车的正常运行。其中一些信息将对列车的运行产生严重的影响，甚至影响到列车的行走安全。由此信息传输系统应保持较高的可靠性，使其透明、实时、无阻塞，同时当产生紧急状况时，还应迅速建立灾害的处理措施，当通信系统产生故障时，还应具有降级使用的功能，同时实现对重要通道的备用，从而保证系统的稳定持续运行。

二、通信传输系统常见技术分析

1、PDH

PDH 技术，也就是准同步数字传输技术，具有多年的发展历史，技术已经发展成熟，在光纤数字网中得到了广泛的应用。然而随着通信技术的发展以及用户需求的持续发展变化，PDH技术逐渐难以满足发展后的用户需求，传输容量无法满足持续增长的用户需求，仅仅只有地区性的数字信号速率以及帧结构，开发端口自行开发，呈现多样化的特征，兼容性不佳，同时PDH技术的异步复用体制致使上下路的结构较为复杂，同时在构造光纤传输网络时，还应有两套网管设备对传输网络以及接入的设备进行管理。

2、ATM

ATM能承受实时性的业务中的TDM业务，但系统中的延时都应大于SDH传输的制式，尤其在系统故障过程中系统切换的时间较长。ATM技术的设备以及技术较为复杂，尤其ATM技术往往不存在低速率接口，应增加接入设备，设备的价格较高，付出的成本较高并且协议较为复杂。而视频业务由于具有较高的突发程度，然而ATM往往能具有突发性的特率业务，同时ATM技术固有的特性已经充分考虑了业务的Qo S的问题，由此实现了相关业务的承载。ATM也没有音频等低速接口，需要进行设备的接入。

3、OTN

OTN技术实际上是专门的轨道交通开发的传输技术，OTN具有独特的帧结构。该技术在轨道交通通信传输系统中应用较多，同时OTN技术能区分不同等级的速率，同时在同一网络中实现不同的网络传输协议的综合，承载了实时性业务以及非实时性业务，为相应的传输系统和网络提供了一定的承载，建立了从窄带到宽带的综合业务传输。OTN传输设备能直接提供工业标准通信协议接口，同时不需要进行设备的接入。OTN技术设备较为简单，实现灵活的组网，便于集中维护。在国内外的交通工程项目具有广泛的应用。同时OTN技术的售后服务依赖于原有设备厂商，兼容性能不佳，与非OTN网络连接能力不强。

4、SDH

SDH能实现实时性业务中的TDM业务承载，但无法实现实时性业务中视频信号以及实时性业务中以太网传输问题。SDH接口种类较为单一，仅仅有PDH系统的标准接口。实现了窄带业务，如话音、宽带音频以及数据等业务的传输，应增加接入设备，无法实现直接的视频以及LAN接口，应增加Ethernet路由器以及CODEC视频。而对于Ethernet业务，具有一定的存在性瓶颈。而针对地铁以及轻轨中的音频广播业务，可提供3kHz的传输带宽，无法满足高保真广播效果。一般可提供点对点的通信信道，无法满足地铁以及轻轨条件下的共线式的通信要求。并且SDH技术也可向用户提供固定速率带宽。无法进行统计复用，而难以实现总线型的宽带数据业务和图像业务的支撑。MSTP技术克服了SDH技术在地铁以及轻轨应用当中的不足，随着通信技术的逐渐发展成熟，越发能适应轨道交通应用中的承载，还需要增加接入设备。

5、IP

IP技术发展较为成熟，是当前通信行业研究的热点技术。IP技术在数据业务的承载上具有一定的优势，而IP技术可承载传统的TDM技术，但IP技术的传送以及业务恢复所需要的时间SDH技术要长，由此并不是最好的承载技术，对于IP接口而言，IP技术没有音频低速接口，高端的设备一般不具有2Mb/S 接口，还需要增加辅助设备进行接入。

6、RPR

RPR技术虽然定义了实时性的TDM业务的协议，但还应在实际的过程中进行验证。RPR在数据业务中具有绝对的优势，还应根据用户的需求进行分配。以空间复用技术以及统计复用技术进行支撑，在网络的正常运营的状况下，能提高带宽利用率相对于SDH网络的3-4倍。同时RPR业务能实现对数据的优化，

能支撑IP突发特性。对于具有实时性要求的数据业务，RPR技术能提供不同等级服务以及基于不同等级业务环保功能保障业务的实时性要求。有效提高了数据业务。

RPR技术能实现对视频业务的承载，当前数据视频监控市场的主流提供商，还将在系统内部构建基于IP技术的MPEG2编码以及数据压缩技术，同时在IP技术视频数据检索、存储以及访问控制技术上，这些技术以及系统使用的摄像头基本上可使用MPEG2编码技术，实现以太网端口。由此通过RPR技术实现视频监控技术，用户能持续保持以太网帧格式，节约了复杂的映射过程，同时实现了用户分组进行严格的服务质量等级分类。

三、结束语

由此可了解到，轨道交通通信传输过程中，针对轨道交通发展状况可实现多种传输技术的并行发展。当前，MSTP、SDH、MSTP、ATM等技术处于持续的发展过程中，同时也便于降低成本。轨道交通传输网制式的选择上可作为一个制式上进行独立组网。也可实现多种制式混合组网体系，同时也应根据实际的线路、具体的状况和当前的技术状况进行确定。一个制式单独组网可使用OTN，也可使用MSTP。当前的MSTP技术在数据业务的处理上具有一定的限制，由此可使用MSTP 与RPR 或IP进行混合组网，通过MSTP处理语音业务以及低速数据处理业务，用RPR以及IP业务承载视频以及数据业务。不管选择怎样的制式进行组网，系统中的设备在该种条件下是成熟的、稳定可靠的，同时还应设置冗余配置，便于通信传输系统的运行以及维护。

参考文献：

[1] 王成, 王富章. 轨道交通通信传输系统技术发展及设备选择[J]. 铁道通信信号, 2007,(09).

[2] 臻文. 通信传输系统在城市轨道交通中的应用发展[J]. 城市轨道交通研究, 2009,(03).

[3] 李勤超. 城市轨道交通通信传输系统应用[J]. 都市快轨交通, 2012,(02).

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关键词　列车自动控制，电力线载波通信系统，正交频分复用

在城市轨道交通列车自动控制(A TC) 系统中， 通常利用轨道电路传输信息。由于钢轨不是理想的信息传输通道，信息容量、传输速率受到了限制。本文提出了利用正交频分复用(OFDM) 的电力线载波通信技术在接触网上实现信息传输的思路。

1 　OFDM 的基本原理

OFDM 是一种多载波调制技术(MCM) ，可以在强干扰环境下高速传输数据。传统的数字通信系统将符号序列调制在一个载波上进行串行传输， 每个符号的频谱占用信道的全部可用带宽。OFDM 则并行传输数据，采用频率上等间隔的N 个子载波构成，它们分别调制一路独立的数据信息，调制之后N 个子载波的信号相加同时发送。因此每个符号的频谱只占用信道全部带宽的一部分。在OFDM 中，通过选择载波间隔，使这些子载波在整个符号周期上保持频谱的正交特性，各子载波上的信号在频谱上互相重叠;接收端利用载波之间的正交特性，可以无失真地将接收到的信号还原成发送信息，从而提高系统的频谱利用率。

图1 表示了OFDM 的基本原理[2 ] 。假设一个周期内传送的符号序列为(d0 ， d1 ， ?， dN-1)，每一个符号di 是经过基带调制后的复信号， di = ai+j bi ， 串行符号序列的间隔为Δt= 1/ fs，其中fs 是系统的符号传输速率。串并转换之后，它们分别调制N 个子载波(f0 ， f1 ， ?fN-1)，这N 个子载波频分复用整个信道带宽，相邻子载波之间的频率间隔为1/ T ， 符号周期T从Δt增加到NΔt。合成的传输信～ 号可以用其低通复包络D (t) 表示。

图1 　正交频分复用OFDM 的基本原理

因此，OFDM 系统的调制和解调过程等效于离散付氏逆变换(IDF T) 和离散付氏变换(DF T) 处理，实际上系统通常采用DSP 技术和FFT 快速算法来实现。

由于OFDM 系统的符号周期延长了N 倍，增强了其消除码间串扰的能力。在数字基带调制部分，可以根据子信道特性采用不同的调制方式(如BPSK，QPSK ，QAM ， TCM 等) 。如果某个频段信号衰减严重，发送端还可以关闭该频段的子载波， 实现信道自适应均衡。通过采用信道编码技术， OFDM 还可以进行前向纠错(FCC) 。

由于DSP 和大规模集成电路技术的推动， OFDM 调制技术已经得到广泛应用，在数字音频广播(DAB) 和数字视频广播(DVB -T) 领域中被欧洲地面广播标准采纳。采用OFDM 技术在电力线上高速传输数据也有产品问世，如HomePlug 组织成员中的Intellon 公司产品PowerPacket ， 传输速率可以达到14 Mbit/s ， 频带4. 3～20. 9 MHz ，84 个子载波，支持DQPSK ，DBPSK ，ROBO 调制。

2 　在A TC 系统中采用OFDM 技术

城市轨道交通对列车速度控制提出很高的要求，要达到安全性、可靠性、适用性和经济性的目标，还要考虑到迅速、准确和价格合理等因素。这需要列车、沿线、车站、控制中心的人员和设备之间的组织协调。

A TC 系统主要由3 个子系统组成:列车自动保护(A TP) 系统、列车自动运行(A TO) 系统、列车自动监控(A TS) 系统。与安全相关的A TP 是A TC 系统中的关键子系统。不同信号制式的A TP 子系统在性能、成本上有很大差异。如上海建成的轨道交通1 、2 、3 号线采用的轨道电路制式均不相同，选用的频率也不一致，使得不同线路列车不能跨线运行。此外，由于钢轨不是理想的信息传输通道，使信息容量、传输速率也受到了限制。

采用OFDM 调制技术实现电力线载波高速数据传输，为城市轨道交通信号系统(见图2) 提出了一种新思路。与其它电力通信方式不同的是，它利用给列车供电的接触网(直流1 500 V/ 750 V) 进行通信。

牵引供电回路由牵引变电所、馈电线、接触网、电力机车、钢轨与大地、回流线等构成。牵引变电所两侧的接触网电压相位不同相，分相绝缘。相邻牵引变电所间的接触网电压一般为同相的，其间除用分相绝缘器隔离外，还设置了分区亭。通过分区亭断路器(或负荷开关) 的操作，实行双边(或单边) 供电。接触网一般在线路中心上方，利用接触网上传输的信息可以检测列车占用线路状况。

图2 　采用电力线载波设备的城市轨道交通信号系统框图

接触网所连接的设备比城市配电网要少的多， 因而在进行电力线载波通信时常见的恶劣条件有所改善。其干扰源主要有: ① 牵引谐波。直流牵引电源是由工频50 Hz 的电力网变压整流而得到，其谐波电流集中在300 Hz 、600 Hz 、1 200 Hz 。② 车辆动力系统。如果直流电机采用斩波器方式，其工作电流(如上海地铁1 号线为500 Hz) 也会产生谐波分量。③ 突发性信号。受电弓脱落、触网时发生短路瞬时放电现象会产生较强的脉冲，需要一定时间延迟来防护此类故障。通过采用信道冗余、OFDM 技术和编码技术可以进一步提高信息传输的可靠性、安全性和传输速率。

利用接触网进行电力线载波通信的研究已经在国外取得了一定成果。图3 是德国西门子公司面向城市轨道交通的电力线载波通信系统框图。

从图3 可以看出，A TP 车载单元与A TP 轨旁单元通过现场总线和电力线进行通信。每隔一定距离就有一个分区电力线单元SPU 通过耦合单元COU 完成现场总线和电力线信号的转换。车载A TP 单元通过电力线上的信号。

面向城市轨道交通的电力线载波通信系统具有如下特点:

(1) 信息传输利用了现有的架空接触网线，不再采用轨道或轨间电缆形式;

(2) 信息传输在列车运行期间保持连续，传输速率大大高于采用数字轨道电路所达到的传输速率;

(3) 耦合单元是构成该系统的关键，通过定义现场总线、电力线和车载A TP 总线的信号接口和相互通信的协议，有利于实现系统的兼容;

(4) 降低建设成本。

图3 　城市轨道交通的电力线载波通信系统框图

参　考　文　献

1 　焦邵华，刘万顺，郑卫文等. 配电网载波通信的损耗分析. 电力系统自动化，2000 ，24 (8) :37～40