无线通信技术在轨道交通中的应用

（南京熊猫信息产业有限公司，江苏南京 210000）

在当前城市发展中，促进轨道交通建设可有效缓解城市公共的交通压力，为城市居民提供更加便捷的出行方式。在城市轨道交通建设中，无线通信技术的应用十分重要，充分应用无线通信技术，可保证城市轨道交通运行的安全性、稳定性。

1 无线通信技术概述

在城市轨道交通建设中，应用无线通信技术可获取乘客信息，监控轨道交通的实际运行情况，可根据列车的具体运行情况对列车调度方案进行优化与改进，提升列车调度工作的合理性，确保调度工作可满足轨道交通通信需求，主要包括车载CCTV、信号系统、通信技术等各个环节。乘客的网络与通信业务主要通过公用无线网络系统实现，但公用无线网络系统的可靠性较低，无法满足列车运行中的通信需求。

轨道交通的公安无线通信系统可靠性、稳定性更强，在轨道交通运行过程中出现紧急事故时，可快速与外界进行实时联系，方便对紧急事故进行迅速处理。目前，城市轨道交通中常用的通信网络特点突出，运载量较大、速度较快，可为乘客提供相应的通信网络服务，且其安全性、环保性更强，可减少通信网络在应用过程中的环境污染情况。

随着城市化水平的不断提升，城市轨道交通的运行需求越来越多样。因此，提高无线通信技术的应用水平，保证无线通信技术的传输能力、稳定性是促进城市轨道交通建设发展的重要内容[1]。

在城市轨道运行中，无线通信技术有利于提高轨道交通的稳定性，确保轨道列车可与外界通信系统进行实时联系。例如，北京地铁在2016年8月早高峰时间出现停运情况，影响了乘客出行，增加了周边交通设施的运行压力。由此，可证明在轨道交通运行中，无线通信技术具有至关重要的作用，确保无线通信技术有效应用，可保证轨道交通信号系统与通信系统正常运行，对轨道交通进行科学调度和监控，保证轨道交通的安全性、稳定性。无线通信技术可为轨道交通乘客提供需要的通信网络服务，使乘客在列车运行期间与外界保持通信。

2 无线通信技术在轨道交通中的应用要求

在应用无线通信技术的过程中，车载CCTV、信号系统CBTC、通信PIDS等均属于通信业务的内容。目前，通信系统可为轨道交通行车提供高带宽、低延迟的通信信号，且可保证通信信号的稳定性。为了对无线通信技术进行有效应用，应遵循以下基本要求：第一，应尽量扩大无线网络系统的覆盖范围，防止出现单点故障，可以提升整体的稳定性。第二，在对车载通信系统进行应用时，系统单元与控制基站间须有效联系，保证系统信息可稳定有效传输。第三，在列车运行过程中应保证基本的通信服务，使信息传输具有及时性、双向性。除此之外，在基本通信系统运行时，PIS系统可以保障乘客媒体服务质量，例如可满足乘客的视频播放、广播收听等需求。

在实际应用过程中，可以深入分析这一系统，应保证视频播放的分辨率在720P以上，传输延迟须在300 ms以下，车载监控系统必须保证监控的及时性，应将监控获取的相应信息及时传输到总系统内，根据获取的监控信息，对列车的具体运行情况进行合理安排。

3 无线通信技术在轨道交通行业中的应用

3.1 ZigBee技术

ZigBee技术是无线通信技术在轨道交通通信中应用的主要技术类型，属于一种低功耗的局域网协议。与其他无线通信技术相比，ZigBee技术功耗及成本相对较低，但其容量和安全性较高，是一种中短距离的无线通信技术。一般情况下，在10～100 m间能够满足通信需求，利用一些方法提高其发射功率，可以增加其通信距离，使通信距离变为1 000～3 000 m左右。除此之外，ZigBee的响应速度较快，从睡眠状态转换到运行状态的时间为15 ms，将节点连接进入网络的时间为30 ms。城市轨道交通运行过程中，备电系统处于电池状态时，会对轨道交通的供电系统产生影响。因此，在电池数量相对较多的情况下，仅利用电缆完成通信可能会导致其操作难度、成本增加。利用ZigBee技术不仅能够保证通信数据稳定传输，还可以降低操作难度、应用成本。

3.2 LTE技术

在无线通信技术应用过程中，LTE技术是一种不断演变发展而形成的新技术类型，利用结合正交频分复用技术以及多信道输入输出技术，其作用效果能够减小多径衰弱，提高无线频道的综合利用效率，保证无线网络数据的传输处理效率和能力。LTE技术在应用过程中形成的通信系统主要以分组域实时完成业务管理为目标，在LTE设备运行过程中，可有效避免不同传输设备射频信号产生的干况。在20 MHz波谱频段带宽下，LTE技术提供的信号传输率及峰值信号速率为50～100 Mbps[2]。在轨道交通通信系统中对该技术进行应用具有良好的通信效果。

3.3 SDH技术

在城市轨道交通运行中应用通信系统时，信息传输系统是核心部分，设计信息传输系统过程中应保证应用的稳定性、安全性，同时应根据当前的先进技术发展方向，提高其创新性，确保设计的信息系统满足轨道交通未来发展过程中的通信需求。

目前，SDH技术已经比较成熟完善，在操作过程中可靠性较高。利用SDH技术，可以保证点对点、点对多点数据信号传输的效果。在实际应用过程中，SDH技术仍然存在一些问题，但可以将SDH技术与IP技术进行综合应用，有利于弥补SDH技术存在的缺陷，并可以突出IP技术的应用优势。

3.4 WiFi技术

现阶段，WiFi技术是使用最为广泛的无线通信技术之一，在轨道交通的通信系统中应用WiFi技术有明显优势。WiFi技术具有较强的灵活性、可靠性，但在实际的应用中需要降低WiFi技术受到的干扰问题，确保该技术在轨道交通中的正常应用。

第一，设置固定频段，将频段固定为5.8 GHz，可减少其他因素对其产生的干扰，但频段固定后，设备无法有效联系2.4 GHz智能终端，会对WiFi的未来发展产生影响。

第二，充分发挥PIDS和CBTC系统的应用优势。但在应用过程中需要改造升级地铁通信系统，因此，执行难度相对较大。

第三，促进技术创新与发展。在城市轨道交通建设中，需要加强专业性WiFi技术的创新研发。例如，将WiFi与轨道交通信息系统分别设置在不同的信道中，可有效避免干扰的情况。

3.5 4G技术

现阶段，4G技术是应用相对广泛的无线通信技术类型，传输速度较快，且近些年4G技术的发展越来越快、越来越成熟完善。在轨道交通通信系统中对4G技术进行应用，可完成轨道交通高清视频传输，使轨道交通工作人员获取更清晰的运行情况信息，并为公安部门提供比较稳定、及时的视频监控资料。

在轨道交通运行过程中，如果出现突发事故，4G技术可优先处理紧急事故的相关信息，可将信息传输给工作人员及相关技术人员，有利于工作人员及时处理紧急事件，保证轨道交通乘客的人身安全。

3.6 5G技术

5G技术是近些年来受关注度较高的无线通信技术，以4G通信技术为基础的新一代无线通信技术，5G技术除了应用原有的技术外，还将纳米技术与数据加密技术融合在通信技术中。

在5G技术应用过程中，除了可利用更灵活的无线网络外，还可以保证数据的私密性、安全性。5G技术的数据信息传输速度更快，数据传输基站可以利用新的IP地址，推动5G技术的突破性发展。

5G技术在轨道交通信系统中的有效应用，可保证数据传输的速度，提高数据传输的安全性、私密性。在实际应用中能够为乘客提供低流量的移动宽带服务，并可以利用5G技术获取更多高清监控视频和图片，可对车辆运行轨道进行可视化监控，提高车辆运行的安全性及稳定性。

4 无线通信技术的未来发展趋势

在我国未来的轨道交通无线通信系统发展和应用过程中，很多因素均会对其产生影响，特别是一些不可控的因素，会导致无线通信系统的应用出现问题。需要根据当前的无线通信系统结合我国轨道交通的通信需求，选择更科学、更合理的设计理念，使无线通信系统适应不同的运行环境，确保轨道交通系统的安全性、稳定性。

未来无线通信系统发展中，需要优化各个设备的接口，促进轨道交通信息传输系统与通信接口的有效结合，推动子系统的更新与升级，提升无线通信技术在轨道交通中的应用水平，提高轨道交通通信系统的社会效益与经济效益。

5 结语

在城市轨道交通运行中，充分应用无线通信技术可以提高城市轨道交通的安全性、便捷性。随着无线通信技术的发展与创新，利用更先进的无线通信技术，可提高轨道交通信息数据传输效率，保证数据的安全性及私密性，降低轨道交通出现故障后带来的不利影响。利用先进的通信技术可满足乘客通信需求，相关研究人员应根据无线通信技术的发展实际进行创新和改进，提高无线通信技术的智能化水平，推动现代城市轨道交通的进一步发展。