軌道交通無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的運(yùn)輸業(yè)在信息化時(shí)代飛速的發(fā)展，尤其是軌道交通，近幾年，我國(guó)的高速鐵路與城市軌道交通日新月異，里程數(shù)均已躋身世界第一。在高鐵和城市軌道行駛速度較快，在其運(yùn)行過(guò)程中，信息高效、準(zhǔn)確雙向傳輸就顯得尤為重要，早先的傳統(tǒng)電路信息傳輸方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足目前的需求，因此CBTC系統(tǒng)在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生。

基于通信的列車(chē)控制系統(tǒng)(CBTC)已成目前我國(guó)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，全球的信號(hào)系統(tǒng)供應(yīng)商均已在CBTC系統(tǒng)投入大量精力，持續(xù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

一、CBTC系統(tǒng)概述

（一）CBTC基本原理

基于無(wú)線通信系統(tǒng)的列車(chē)控制系統(tǒng)(CBTC)是在軌道交通列車(chē)上，通過(guò)移動(dòng)無(wú)線通信、車(chē)身定位、列車(chē)控制三個(gè)部分，將高速行駛的列車(chē)高精準(zhǔn)度的定位，實(shí)現(xiàn)雙向、大量信息傳輸?shù)募夹g(shù)。

（二）CBTC系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

CBTC系統(tǒng)是用通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)列車(chē)和地面設(shè)備的雙向通信，用實(shí)時(shí)匯報(bào)的列車(chē)位置和計(jì)算移動(dòng)授權(quán)的移動(dòng)閉塞來(lái)代替固定的軌道區(qū)段閉塞實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行控制。

CBTC的突出優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)列車(chē)與地面之間的雙向通信，并且傳輸信息量大，傳輸速度快，很容易實(shí)現(xiàn)移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)，減少了區(qū)間鋪設(shè)電纜，減少一次性投資及日常維護(hù)工作，精準(zhǔn)定位列車(chē)的運(yùn)行位置，及時(shí)掌握列車(chē)行駛狀態(tài)，提高區(qū)間通過(guò)能力，靈活組織雙向運(yùn)行和單向連續(xù)發(fā)車(chē)，容易適應(yīng)不同車(chē)速、不同運(yùn)量的列車(chē)運(yùn)行控制，極大程度上減緩了我國(guó)軌道交通的運(yùn)營(yíng)負(fù)荷。在CBTC中不僅可以實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行控制，而且可以綜合成為運(yùn)行管理，因?yàn)殡p向通信系統(tǒng)，既可以有安全類(lèi)信息雙向傳輸，也可以雙向傳輸一般信息，例如車(chē)次號(hào)、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)分、機(jī)車(chē)狀態(tài)、油耗參數(shù)等大量機(jī)車(chē)、工務(wù)、電務(wù)等有關(guān)信息。

二、軌道交通無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用

（一）WLAN 技術(shù)

上世紀(jì)末，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信技術(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生了WLAN——基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)，使用公共頻段利用頻射來(lái)完成無(wú)線通信。數(shù)據(jù)傳輸速率在20MHz頻段下，下行峰值為15Mbps，上行峰值為2Mbps。

列車(chē)車(chē)身搭載無(wú)線通信天線和無(wú)線通信單元，軌道周邊鋪設(shè)交換機(jī)、安置AP點(diǎn)和傳輸天線，以IEEE 802.11為基準(zhǔn)，進(jìn)行信息傳輸。CBTC系統(tǒng)依據(jù)WLAN的設(shè)備上固定協(xié)議傳輸運(yùn)行信息，在軌道兩旁大量鋪設(shè)AP點(diǎn)，且兩個(gè)AP點(diǎn)的覆蓋范圍重疊，以保證列車(chē)在高速運(yùn)行時(shí)，設(shè)備范圍全覆蓋，通信能夠保持。列車(chē)兩端都設(shè)置有無(wú)線通信單元，每個(gè)單元都單獨(dú)連接車(chē)載天線，無(wú)線收發(fā)器會(huì)優(yōu)先與不同的接入口通信，提高傳輸效率和可靠性。

雖然WLAN技術(shù)在國(guó)內(nèi)軌道交通的無(wú)線通信上得到了廣泛的應(yīng)用，但是該技術(shù)不免有缺陷。因其設(shè)計(jì)之初是為了低速移動(dòng)的個(gè)體進(jìn)行信息通訊，主要為了解決網(wǎng)絡(luò)布線的問(wèn)題，WLAN的定位就是覆蓋機(jī)場(chǎng)、賓館、辦公室等場(chǎng)所，采用了開(kāi)放式頻段，難以避免干擾；缺乏系統(tǒng)內(nèi)抗干擾技術(shù)，頻段也只限制在2.4G的20Mhz帶寬，切換頻度較大、時(shí)間較長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)安全性能亟待提高。

（二）LTE無(wú)線通信技術(shù)

近年來(lái)LTE無(wú)線通信技術(shù)在國(guó)家工信部和軌道交通的相關(guān)文件的指導(dǎo)下，應(yīng)用于新開(kāi)通城市軌道交通的CBTC系統(tǒng)中，LTE無(wú)線通信技術(shù)擁有低延遲、高傳輸效率等優(yōu)勢(shì)。

LTE技術(shù)支持多種帶寬，采用了第四代無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其頻譜分配更加靈活，可根據(jù)業(yè)務(wù)需求申請(qǐng)不同頻段，支持1.4/3/5/10/15/20MHz組網(wǎng)，系統(tǒng)覆蓋程度和接收容量也顯著提升。LTE系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)復(fù)雜低度，網(wǎng)絡(luò)部署和維護(hù)成本也較其他技術(shù)更低。相較于WLAN技術(shù)而言，LTE技術(shù)采用了專(zhuān)用頻段，避免周邊無(wú)線信號(hào)干擾，擁有ICIC、IRC等多種抗干擾技術(shù)，解決系統(tǒng)內(nèi)干擾問(wèn)題。能夠支持磁懸浮列車(chē)速度的信息傳輸，覆蓋范圍廣，網(wǎng)絡(luò)安全性強(qiáng)，切換頻度和切換時(shí)間更快。無(wú)線通信安全性、可靠性更佳。

三、結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)無(wú)線通信技術(shù)在軌道交通 CBTC 系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行了分析，對(duì)軌道交通無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單敘述。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的飛速發(fā)展，使用基于無(wú)線通信的CBTC系統(tǒng)，列車(chē)運(yùn)營(yíng)效率大幅度提升，降低了前期投入和后期維護(hù)成本。依據(jù)信號(hào)系統(tǒng)安全性的基本要求，無(wú)線通信技術(shù)在CTBC系統(tǒng)上，將更具智能化，也必將引領(lǐng)軌道交通加速邁入智能化時(shí)代。

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