5G技术在城市轨道交通中的应用

田甜

摘 要：近年来，随着经济的不断发展，科学技术也迅速发展起来，5G技术高科技移动通信技术，在全球范围内逐渐兴起。城市轨道交通技术作为一个大型城市发展的重要枢纽，也离不开移动通信技术的支持，借助5G技术的发展和应用，能够有效地推动城市轨道交通的健康发展，使人们日常工作生活出行更加便捷。

关键词：5G技术;轨道交通;应用

1 背景

随着轨道交通运营信息化、无人驾驶技术的广泛应用，越来越多的信息和数据需要引入更加先进的无线通信技术实现更快速高效地传输，5G技术在轨道交通中的应用也迫在眉睫。5G技术的兴起，能够推动轨道交通的发展与应用，为人们的出行提供更便利的条件，有效地推动了城市社会经济的全面发展，使得城市经济、社会效益得到了显著的提升。

2 5G通信技术

5G技术是最新一代蜂窝移动通信技术。5G技術通过应用各种集成技术及信息技术，有效地实现了系统效率的提升。相比其他通信技术，5G技术具有多个优点：（1）频谱资源得到了更好地利用。无线通信网络频谱资源过度聚集会降低无线通信网络在传输时信息交换的速度、降低信息交换的质量。5G网络能够有效、科学的使用频谱资源，信息交换速度的可靠性和有效性进一步提升。（2）更大的系统容量。随着信息技术的发展，通信数据不断增加，现有的4G技术在网络标准上难以满足信息数据的需求。（3）更好的用户体验。当数据交换的速度达到用户的使用需求时，人们会向往更好的服务感受，用户对数据交换速度的要求会不断的增高。

3 城市轨道交通中的通信技术

城市轨道交通的通信技术主要包括有线通信和无线通信，随着轨道交通的不断发展，无线通信技术得到了快速的发展，通过通信技术的发展构建大规模的物联网，让物体之间的连接不受地域的限制，人们可以实时地进行通讯。城市轨道交通中的通信技术，并不单是电话系统，还有传输系统、广播系统、乘客信息系统、视频监控等。传输系统连接着各个通信环节，直接影响通信系统信息传输质量;广播系统是通信系统中的一个专用系统，主要用来提供客运服务、广播信息，有效地提高了城市轨道交通服务质量以及应急抢险的能力;乘客信息系统是借助通信技术在站厅、站台、列车客室为乘客提供乘车信息;视频监控系统是借助摄像头、传感器等先进技术对城市轨道交通各重要区段进行有效监控。这些系统承载语音、图像、文字等各种数据信息，有效地促进城市轨道交通的安全、稳定的运行。

4 5G技术在城市轨道交通中的应用

人工智能的发展带来了新一轮的科技革命和产业革命，5G通信技术推动轨道交通更加自动化、高效化、系统化，不断地增强轨道交通的灵活性。充分利用5G技术，了解技术在轨道交通中应用，利用信息技术，助力轨道交通高质量的发展。随着轨道交通行业的信息技术和控制技术的不断更新，无线业务也在不断发展和升级，在需求上也将出现新的变化：

（1）列控信号技术：无人驾驶技术已在部分城市开始应用，列控数据速率更快、端到端业务的时延更小。

（2）集群业务：随着宽带集群的应用，视频组呼应用会越来越多，对无线传输通道的带宽需求越大。

（3）列车运行状态监控：行车数据不断下发到地面服务器，对列车实时信息进行动态分析，对实时性要求更高，现有的系统数据部分是在空闲时间传至后台。

（4）视频监控：目前监控使用的高清摄像头以1 080 P为主，每路需宽带2 Mbit/s～4 Mbit/s，现有的通信系统不足以承受列车上所有的摄像头回传，列车上监控实时上传监控数据对带宽的要求将越来越高。

（5）PIS业务：PIS业务采用组播方式，目前一条线路只能传输一套PIS视频，未来在带宽允许的情况下，可以同时发送多套PIS视频，使同一车厢的不同屏幕上播放不同的内容。

除了上述传统的轨道交通业务外，5G技术的发展将会带来大量的新业务，例如面向运营维护、面向乘客出行、面向应急防灾等。

（1）运营维护：轨道交通需要维护的设备设施多、分布广、维护工作量大，利用物联网技术采集各类系统的数据状态，通过无线通信系统上传至各平台，通过平台对状态数据进行分析，及时发现隐患，由被动维护转为主动监测，提高轨道交通系统的维护效率和安全性。

（2）面向乘客：通过高速的通信技术实现地铁网络购票，实时查询列车到发站信息，获取列车拥挤度情况，为乘客出行提供参考，提高服务水平[1]。

（3）应急防灾：轨道交通隧道环境复杂、客流量大、发车密集，一旦发生紧急情况，可以通过高速率的无线通信系统进行现场情况直播和紧急调度，及时反应、提高临时处置效率。

5 5G技术应用测试

测试系统以PIS、CCTV、CBTC系统为主，目前车载PIS、CCTV车地无线使用5.8GWIFI，控制中心可调看指定车厢的车载视频，但无法同时调看全车车载视频。在CBTC车地无线通信基础上增加5G备用网络，当CBTC失去通信时，可切换至5G备用网络，保证CBTC通信。

机房部分由WLAN车地无线系统增加一台5G测试专用GCC设备，不影响现有WLAN系统的地面GCC正常使用。车载部分仅在指定测试车辆TCC中切换车地通信路由，不影响其他列车的TCC正常工作。

在中心机房修改LINUX服务器上切换测试软件所在目录，修改配置文件上网络IP，IP未指定列车TCC的5G网络IP，此时指定列车TCC上5G网络IP若联通则表示切换成功，列车上PIS、CCTV数据将从5G网络发送至控制中心。CBTC的服务器与Netbox软件版本不变，数据版本重新配置，即可完成由原有的1.8GWIFI通道从Netbox中读取的信息切换至5G网络。

通过上述方法，可以实现PIS、CCTV、CBTC系统由原有无线通信技术切换为5G网络，通过5G技术，PIS、系统将可以上传更大容量的数据，为乘客提供更便捷的服务;车载CCTV带宽更高，分辨率更清晰;CBTC系统将5G网络作为备用网络，保证了通信的安全。

5G的应用还有很多创新的场景，如基于5G无线技术列调、无人驾驶下的列车远程控制、列车TCMS信息回传、可视对讲以及设备实时监测等。因城市轨道交通系统的特殊性，5G技术在轨道交通行业的应用需循序渐进，保证轨道交通安全、高效的运营[2]。

6 结语

借助5G技术，能够使信息传输范围变得更加广泛，从而有效地解决轨道交通中面临的各种问题，使轨道交通的发展迈入新的阶段。当然，5G技术在现在的应用并不是十分全面，还存在很多问题。5G技术在现阶段主要是以节约资源、提高效率为主，安全性还不能保障，5G技术正处于发展的阶段，科学技术的发展需遵循循序渐进的过程，保证在现有通讯基础上进行改造和升级，当5G网络发生故障时，能迅速转换到其他通讯设备上，以此保证列车的运行安全，提高通信的技术安全水平，促进通信资源的有效利用。

参考文献：

[1]李佳宁，蔡晓蕾，郑军.5G网络技术及其在城市轨道交通的无线覆盖[J].现代城市轨道交通，2020（8）：125-128.

[2]林昊.5G通信技术在城市轨道交通中的应用[J].集成电路应用，2020，37（8）：128-129.