浅谈无线通信技术应用于轨道交通通信及信号业务

2023-01-02邱月娇李美健

中国设备工程 2022年11期

邱月娇，李美健

（长春市轨道交通集团有限公司，吉林长春 130000）

城市发展也带来了巨大的交通压力，轨道交通能够有效缓解这一问题。在轨道交通中积极应用无线通信技术，对于提升轨道交通的安全性能，稳定性，以及可靠性等诸多方面具有重要价值。以下将针对轨道交通中较为常见的通信技术，进行有效探讨。

1 无线通信技术使用优势

无线通信技术的有效应用关系到轨道交通能否正常运行，并保证其安全性和稳定性。如果在交通运行当中缺乏无线信号的应用，有可能会影响乘客正常出行，造成停运等不良现象，严重时还会对周边交通情况带来不良影响。基于此，可以判定无线通信技术在轨道交通运行当中所占据的重要地位。以下将从优化调度方案遭遇紧急事故时的处理，以及对于轨道交通稳定性方面的重要影响展开分析。

1.1 优化调度方案

通过无线通信技术，能够在轨道交通的运行当中有效获取乘客信息，同时针对运行情况进行实时监控，掌握了这些信息以后，就能够根据具体需求对调度方案进行有效的优化，使其更符合民众需求，为提升城市轨道交通运行能力带来帮助。同时有效应用无线通信技术，还能够提升调度工作的合理性和科学性，使得调度运行更加有序地开展。具体来说应用无线通信技术能够有效地判断出列车运行的高峰时段和低峰时段，并据此进行车辆密度的有效调控。还能够依据乘客信息判断哪个区间内是乘客使用较多的，哪个区间乘客较少，并据此有效的划分区间车与非区间车，同时还可以根据这些数据信息去调整不同车站的车辆停留时间，使乘客感受到更多的人性化与便利性。

1.2 紧急事故处理

引入公安无线通信系统，能够促使轨道交通的通信可靠性与稳定性更强，同时也能够促使安全性更高，点主要表现在当遭遇紧急事故时，利用该技术能够与外界快速地进行联系，让外界知道事故的发生，从而开展有效援助，对紧急事件进行迅速的处理。此外，在轨道交通的运行当中，由于环境的限制，有时无法对突发状况进行有效规避，一旦出现这些情况严重时，可能会造成人员伤亡，而轻者也会造成财产损失或身心伤害，不利于社会发展和乘客体验感提升。而有效引入无线通信技术，能够保证轨道交通的运行环境更为安全可靠，减少突发状况的发生。

1.3 提升轨道交通稳定性

当前的轨道交通中，对于通信网络的应用特点较为突出，其主要体现在承载量大，运行速度较快，且安全性更高方面，依据这些特点，能够为使用的乘客提供更加稳定的网络服务，使乘客能够与外界畅通无阻地进行沟通，网络使用流畅，体验感更好。同时还具有环保性更高的特点，能够在通信过程中降低对于环境的污染。此外，通信信息传输的稳定性也是其中一大重要优势。利用无线通信技术，能够保证行驶中的列车与调度站和外界通信系统进行有效的连接，实时传输列车的信息数据，当列车一旦遭遇到故障时，就能够快速发现问题所在，进而快速地解决问题，提升轨道交通稳定性。

2 无线通信技术应用要求

在具体的无线通信技术应用当中，包含了车载闭路电视CCTV，信号系统CBTC，以及通信PIDS等方面的业务，为了保证这些业务的顺畅运行，就需要无线通信系统为其提供高宽带、低延迟、且稳定性极强的通信网络，而为了满足以上要求，就需要应用于轨道交通的无线通信技术，达到以下几点运行目标。

2.1 覆盖面广

由于在轨道交通的运行当中，通常涉及了诸多站点且线路较长，因此这就对无线通信技术提出了更高的要求，需要其拥有极广的覆盖面才能够保证列车正常运行，以及不同站点之间的信息能够进行有效传输，使列车无论运行至哪一部分，其信息都能够传递到调度站，同时也为乘客带来良好的网络使用体验感。此外，全方位的网络覆盖，还能够确保在单个点位出现问题时，不影响整个系统中其他部分的有效运行，使得轨道交通通信系统稳定性更高。

2.2 系统连接

除了需要拥有极广的覆盖面，外在具体的车载通信系统应用过程当中，系统单元与车辆的控制基站之间应该要实现有效的联系，才能够保证运行车辆接收到及时的调度信息和运行安排。为了实现这一目标，就应当对系统的有效连接进行关注，从而保证部分与整体之间数据交流的稳定性，促使列车能够正常运行。

2.3 通信服务

此外还有一点极为重要，即通信服务。这一点主要强调在信息的传输过程中，需要保障双向信息沟通的稳定性，以及信息传输的及时性，使得列车的运行信息与控制基站之间的指挥能够快速而及时的传递到位。此外还应当保证系统运行过程当中乘客对于媒体使用的需求，如列车上的车载电视，以及乘客对于播放器的使用需求等，进一步提升乘客使用感受。

在具体的应用当中，为了能够有效提升无线通信技术的应用质量，为轨道交通的通信应用带来更高质量的体验，就应当随时关注系统的运行情况，使其保证一定的技术要求，达到及时性、稳定性等通信系统运行目标。

3 在轨道交通中的应用

在长远的发展当中，轨道交通的通信系统运行和构建会受到诸多限制性因素的影响，其中还包含了大量不可控因素，可能会导致通信系统出现各种各样的问题，危害城市轨道交通运行。那么在实际应用当中就应当致力于解决这些问题，通过高效率、高安全性、高稳定性的科学设计理念和技术的不断发展，使得通信系统能够满足不同运行条件下的需求，以及相关工作人员和乘客的使用需求，来保证通信系统更为安全稳定的运行保障。

3.1 ZigBee 技术

在轨道交通运行当中，备电系统处于电池状态时，会对其整体的供电系统产生不良影响，而在电池数量较多时，如果仅利用电缆进行通信，那么就会导致成本增加，难度提升，还有可能造成通信质量较差的问题，整体使用感受较差。但有效地引入ZigBee技术，就能够解决这一难题，因此，该项技术在轨道交通通信系统当中占据了较为主要的地位。从具体使用上来说，该技术属于低功耗的局域网协议，是中短距离无线通信技术中的重点内容。其具有技术功耗较低，造价成本较低，但容量和安全性却展现出了极高的优势，也因此被广泛应用。此外该项技术还拥有响应速度较快的巨大优势，这一点主要表现为该技术从睡眠状态转变为正常的运行状态时长只需要15ms，而连入网络的时间则为30ms。从其使用间距上来看，利用该技术在10～100m之间能够满足正常的通信需求，而有效的利用技术优势还能够对其通信距离进行高质量的提升，具体表现为能够使通信技术转变为1000～3000m之间，最大区间提升至原先的30倍左右。

3.2 LTE 技术

这项技术是3gpp主导的无线通信技术通过不断地提升和演变，发展形成的新技术类型，该技术具有高频谱效率，加大宽带，形成了高吞吐率，以及低时延的特点。此外该项技术还拥有高速率，低成本，系统结构简单等诸多优势。在具体的应用当中，该项技术主要结合了正交频分复用技术以及多信息渠道技术，针对多径衰落现象能够有效地进行缓解，提升无线通信的利用效率，使信息传输更为便捷高效。LTE技术在具体的应用当中，其所形成的通信系统能够分组域、分阶段的完成管理目标任务，还能够减少不同设备信号的干扰情况发生，因此也获得了大量应用。具体如在20MHz波普频段宽带下，利用该项技术提供的信号传输率及峰值速率这两项内容，能够达到50～100mbps，而这样的信息传输率对于通信效果来说，能够起到很好的保障作用。

3.3 SDH 技术

信息传输系统是轨道交通通信系统中的重中之重，而为了保证通信的高质量进行，就应当在系统的设计中，尽可能地保证企业稳定性与安全性能，为了达到这一目标，就应当积极结合先进技术，同时进行有效的创新，促使系统设计满足轨道交通运行以及乘客的使用需求。SDH技术在当下的无线通信当中，属于一种较为成熟的技术，总体来说其可靠性较高，利用该项技术能够有效地保证列车运行当中点对点，以及点对多点信息的有效传输，同时还能保证信息传输的稳定性能，促使信息传递质量得到提升。但该项技术在具体使用当中还存在一些缺陷，为了有效地解决这一问题可以将SDH技术与IP技术进行有效结合，使得二者能够达到互补的目标，更好地为轨道交通通信提供高质量、高精准度的服务。

3.4 WiFi技术

WiFi技术在当前的无线通信当中属于最常见、最广泛的技术之一，将该项技术应用于轨道交通中具有显著的优势。这项技术灵活性较强，且较为成熟，因此可靠性极高，那在具体的使用当中，还需要关注该项技术容易受到干扰的问题，以提升应用效果。为了有效地减缓干扰，以下从三个方面展开分析。首先是固定频段的设置，通过实践可以发现，若将频段固定在5.8GHz，就能够有效的提升其抗干扰能力，提升WiFi技术使用稳定性。但是随之而来的也存在一定问题，如固定频段之后设备与2.4GHz智能终端将无法进行联系，短期来看，未能找到适合的解决方式。其次，可以利用pads和cbtc系统，结合这两个系统的优势，与WiFi技术进行有效结合，有效提升其抗干扰能力，但是在该技术的应用和结合当中，就需要针对轨道交通通信系统进行全面的改造和升级，相对来说造价成本较高，且执行难度较大，因此实际使用中应用较少。那么，为了在轨道交通中顺利的推广WiFi技术，就应当不断地加强技术的创新与发展，针对WiFi技术在轨道交通中的应用，不断地进行创新实践，以期寻求最有力的解决之道。

3.5 4G 技术

4G技术经过了多年的发展，已经是相当成熟的无线通信技术，该技术拥有传输速度快，技术成熟，稳定性高等诸多优势，将之应用于轨道交通通信系统中，对于交通运行中的视频传输，能够实现高清晰度的还原和传递，从而使控制基站获取高清运行情况，能够帮助相关工作人员及时了解列车运行当中的存在问题，及时进行解决。此外，从安全方面来看，利用4G技术也能够为公安部门提供稳定和及时的监控资料，有利于轨道交通治安环境的提升。具体如当列车运行当中一旦出现突发事故，相关工作人员就可以第一时间通过4G技术掌握现场的相关信息，同时及时进行人员的调配和解决方案的制定，提升轨道交通突发问题的应急处理能力。而快速有效的处理问题，既能够保证轨道交通的正常运行，还能够保证乘客的个人生命安全和财产安全，促使乘客拥有更好的乘坐体验，也为稳定社会治安贡献了巨大的力量。

3.6 5G 技术

在当下5G技术也逐渐趋于成熟，该技术是基于4G通信技术基础之上的新技术，因此5G技术不仅拥有传输速度较快，且稳定性较高的优势之外，还在原本的基础上利用纳米技术与数字加密技术进行有效的融合，使得通信系统的安全性，以及数据传输过程中的私密性能得到了有效保障。利用5G技术可以使得数据信息，相关视频内容等传输速度得到快速提升，还能够利用，高质量的传输速度和私密性优势，为客户提供低流量的宽带服务，大幅度提升了乘客使用感受，获得了广泛好评。在具体的应用当中，利用5G技术能够获取列车运行当中更多更清晰的监控视频和图片，对列车行驶当中全程都进行可视化的监控，使得列车运行安全性能更高。