5G在地铁线网指挥中心系统中的应用研究

章澜岚

【摘要】    本文基于地铁线网指挥中心，从应急指挥、清分收益以及运力组织三方面分析5G如何助力地铁线网指挥中心的建设，深入研究5G技术在城市轨道交通领域的应用价值。为城市轨道交通线网指挥中心的发展提供新手段。

【关键词】    线网指挥中心    5G    清分收益    运力组织    单兵

5G移动通讯技术的飞速发展给城市轨道交通线网指挥中心系统的发展带来了新的思路。5G较于4G而言具有明显的三大优势：1、传输速度更快，5G的传输速度将是4G的10至100倍;2、端到端时延更低，5G的端到端时延将是4G的1/10;3、网络容量更大，5G承载网的容量将是4G网的1000倍，5G的大容量将能同时满足更多数据量业务的使用需求，例如实时高清视频流数据、设备传感器数据等。5G与4G具体的技术参数对比情况详见图1。

5G的技术优势将更好的服务于行业效率的提升，将成为未来智慧城市最重要的设施。至此，如何实现5G技术与智慧城市轨道交通建设的最大价值化融合将成为新时代下智慧城轨建设的新课题。

一、地铁线网指挥中心——智慧城轨的“最强大脑”

地铁线网指挥中心简称NCC，为运营调度提供安全、可靠、有序、高效的辅助支持。NCC作为线网运营监视及协调中心、应急事件处置管理中心、运营信息服务中心、线网运营数据中心，形成了网络化、协同化、可视化、指标化、标准化、智慧化的运营平台。实现对各线路多专业的全网监控和协调、集中调度、运力组织、客流引导、应急指挥、地铁运营服务信息统一发布、辅助决策等功能，提高线网运营能力和乘客服务水平。

下面从地铁线网指挥中心的应急指挥、清分收益、运力组织三个方面探索5G的应用价值。

二、5G将使地铁应急指挥更高效

2.1 地铁线网指挥中心的可视化现场应急指挥需求

地铁线网指挥中心的是通過采集线网实时监控信息，掌握突发应急事件的详细信息，同时利用数据中心存储的历史数据及应急预案，实现线网对突发事件的辅助决策，并通过线网指挥中心系统实现对应急事件的指挥调度功能。

所谓可视化现场应急指挥指的是通过第一时间调度获取现场实时音频、视频、GIS等多媒体信息数据，使地铁调度指挥人员能够以多媒体手段实现应急联动指挥，进一步加强应急指挥的智慧决策能力。

时下传统应急事件信息获取方式多为摄像头、传感器和电话报送的形式。若是将单兵系统无线通信设备作为线网指挥中心移动终端，则可实时可靠的提供语音、视频等现场数据信息，实现现场状态密切跟踪，第一时间进行应急指挥，优化了传统NCC应急处置的信息采集方式，实现可视化现场应急指挥。目前已有城市将单兵系统应用于线网指挥中心系统，如图2线网指挥中心单兵系统应用架构图所示。

2.2 5G将极大地提高NCC单兵设备感知能力

现今，传统的单兵通信系统多采用wifi和4G的通信传输方式。相比最新的5G技术，wifi存在安全性差、易受干扰、传输慢耗时长的特点;4G存在传输延迟、覆盖受限的特点。结合5G高传输、低延迟、大容量等显著特点，可极大地提高NCC单兵设备感知能力主要体现在一下两方面：

2.2.1 5G可显著提升单兵设备通信传播能力

单兵设备传输信息主要包括现场的音频、视频、图像和位置信息传输。当发生应急事件时地铁现场处置人员通过可穿戴的无线单兵通信设备，可在站厅、站台等事件现场环境中接收指令和发送信息。随着事件的升级变化，往往需要持续且同时传送现场各项信息，包括音频、图像、文字和视频，这就对信息传输的及时性和有效性提出了更高的要求。

5G是基于毫米波的通信技术，5G的频谱带宽将近4G的10倍，可达1000兆赫兹，同时5G的可以实现毫秒级的时延。由此可以看出5G在线网指挥中心NCC应急事件指挥单兵通信传输方面可以实现更加快速、清晰的传输。

2.2.2 5G可显著降低单兵设备电池能耗

众所周知网络数据传输会消耗大量的能量，单兵设备作为地铁现场执勤和处置人员间必不可少的通信工具，其充电过程往往需要耗时数天。因此如何解决单兵设备通信功耗问题，将关系到单兵设备在轨道交通领域的推广应用。

5G技术不仅提高了数据传输效率，更重要的是其能源效率可达4G的100倍。换而言之，即相较于4G而言，单兵设备基于5G通信技术的通信耗能将会实现大幅的降低，从而显著提升单兵设备的电池使用率，进一步保证了单兵设备在轨道交通领域的推广应用。

2.3 5G将极大地提高NCC应急决策指挥能力

移动终端（单兵设备）具备报警功能，报警信息经核查确认后，中心调度平台可进行接警操作。中心调度平台自身具备直接接警功能。接警成功后，中心调度平台将调用预先配置的应急预案下发给警情相关的处置岗位所持有的移动终端，进行处置任务分配。在处置过程中，中心调度平台可以对移动终端进行定位、群发信息、发送语音、实时视频互联等各种操作，并可调用指挥中心的线网CCTV、行车客流信息、GIS相关资源等用以作为指挥决策的数据参考。同时，移动终端也可以把现场实时状况通过文字、音频、视频等多种手段实时发送给中心调度平台，并可及时告知中心调度平台预案处置情况。中心调度平台所有操作过程将会由系统自动记录，可形成事件处置过程报告。整个线网指挥中心NCC的应急决策指挥流程如图3所示。

基于5G，线网指挥中心调度平台可无干扰的实时呼叫具有视频能力的单兵终端，调阅现场视频，使指挥中心能够实时了解现场的各种变化，还可以把接收到的视频转发到其他视频设备，便于指挥员快速决策指挥调度。

基于5G，移动终端设备可将位置数据快速准确地上传到中心调度平台，系统可实时采集并存储终端上报的位置信息。基于地图和实时定位，指挥员可及时就现场问题发起语音对讲或其他调度呼叫;同时更精准实时的跟踪每个用户的运动轨迹，为快速的决策指挥调度提供保障。

总而言之，通过5G技术最终实现CCTV监控更及时更准确、CCTV上传分发更快速、决策指挥调度更高效。

三、5G将使地铁清分收益更精准

现今，地铁多采用客流进出站时间、走行时间、运行图等因素分析乘客行走轨迹来辅助完成清分收益工作，这其中存在一定的误差。如何更精准的获取乘客行走轨迹则是清分收益精准的关键因素。未来5G则可在获取乘客行走轨迹方面发挥重要作用，通过乘客手机信号在地铁内部基站的注册信息，基于5G快速传输的特点，可以实现乘客在站内的精准定位，从而获取乘客精准的行走轨迹，最终实现线路收益的精确清分，确保各线路收益的公平、公正。

四、5G将使地铁运力组织更合理

同样乘客的出行轨迹不仅有助于清分收益，更有助于地铁大数据业务的充分挖掘，尤其是对于面向乘客的运力组织业务。

随着人口数量的增长，公共交通的运力远远不能满足现如今乘客现实出行需要，不能提供相对宽松公共出行环境。如何缓解公共交通运力组织供需要求，其中一条重要因素就在于提前预测乘客的出行决策、出行轨迹。而只有基于精准的乘客历史及实时的出行轨迹，才能保证出行对乘客出行决策及轨迹预测的精准性，5G技术正是乘客出行轨迹的获取的一大助力。

基于5G技术，通过乘客手机信号在城市基站的注册信息，精准获取客流出行轨迹，形成基础的历史及实时出行轨迹数据。基于乘客的出行轨迹，通过特定的模型算法，进行人物画像分析，获得人物出行规律预测。根据历史客流量、人物出行规律等精准预测客流量及客流分布。结合客流预测结果，合理组织公共交通（公交、地铁）运力，并使两者无缝衔接，最终实现面向乘客需求的智慧精准的运力组织机制。

五、城市轨道交通中5G的应用的未来愿景

5G不仅仅拥有巨大的商业价值，在城市轨道交通领域同样具有广阔的应用前景。5G技术是未来城市轨道交通无线通信设备的关键，各类基于网络通信的设备，如单兵设备、边缘计算等都将5G实现快速高效的互联及应用。如何结合5G的优势，充分挖掘城市轨道交通领域的业务需求，进一步实现城轨智慧化，是智慧城轨的又一思考方向。未来5G将有潜力助力城市轨道交通构建更加完善的城轨物联网体系，实现一个“万物互联”的未来城轨。