5G技术在城市轨道交通领域的应用分析与研究

栾树明

（通号通信信息集团有限公司，吉林 长春 130000）

1 5G技术在城市轨道交通领域的应用优势

1.1 高速稳定的数据传输

首先，5G网络具备更高的传输速率，能够提供更大的带宽，实现更快速的数据传输。这对城市轨道交通系统而言至关重要，因为大量的数据需要在车辆、信号系统、调度中心等多个环节之间进行实时传输，包括车辆位置数据、乘客需求信息、交通状况等。高速的数据传输能够保证实时性和准确性，为轨道交通的智能化运营提供强有力的支持。其次，5G网络能够提供更稳定的连接。传统网络在高密度用户和高速移动环境下容易出现信号干扰和传输中断的问题。而5G网络通过引入更先进的天线技术和波束赋形技术，可以有效抵抗信号干扰，并提供更稳定的连接质量。在城市轨道交通系统中，车辆和设备需要保持稳定的通信连接，以便进行实时监控、调度和协同操作。5G技术的稳定连接性可以提高运营效率和安全性，确保车辆和设备之间的实时信息交互[1]。

1.2 多连接性与低时延

传统的通信网络在连接设备数量众多时容易出现网络拥塞和信号冲突的问题。而5G技术支持大规模设备连接，能够同时连接多个车辆、信号系统、调度中心和乘客设备等。这种多连接性使得轨道交通系统中的各个环节能够实现实时互联，实现快速数据交换和信息共享。多连接性的优势使得整个轨道交通系统能够高效运行，提升运输效率和安全性。另外，5G技术具备低时延特性。时延是指数据从发送端到接收端所需的时间，低时延意味着数据传输的实时性更好。传统网络的时延较高，无法满足实时通信和快速决策的需求。而5G通过优化网络架构和引入更快速的信号传输技术，实现了更低的时延。在城市轨道交通系统中，低时延对于保障运营安全和提供优质乘客服务至关重要。

2 5G技术在城市轨道交通领域的应用方向

2.1 智能调度与管理

首先，采用5G技术能够实现实时数据传输和处理。在传统的调度系统中，数据的传输速率和实时性有限，导致调度决策可能存在延迟和不准确的情况。而5G技术提供高速稳定的数据传输，能够实时传输大量的车辆信息、乘客需求、交通状况等数据。这使得调度中心可以及时获取准确的数据，进行实时监控和分析，从而做出更精确的调度决策。通过智能调度和管理能够优化车辆的发车间隔、调整车辆运行速度，提高运输效率和减少拥堵现象。其次，5G技术支持车辆之间的实时通信和协同操作。通过在轨道交通车辆中嵌入5G通信设备，车辆之间可以进行高效的通信，共享实时信息。这种车辆间的协同操作可以实现列车的自主调度和运行控制，提高运输系统的灵活性和适应性。车辆之间可以通过5G技术实时交换车速、位置、故障等信息，实现智能的车辆调度和运行控制。智能调度和管理能够提高轨道交通系统的运行安全性，减少人为错误和事故发生的风险。最后，借助5G技术，轨道交通系统可以构建智能调度中心。智能调度中心通过实时监控和数据分析，能够对车辆、信号系统和乘客需求等进行全面管理。调度中心可以根据实时数据和分析结果，调整列车的发车间隔和运行速度，避免拥堵和提高运输效率。同时，智能调度中心还能够实时响应突发事件和故障，进行紧急调度和应急响应，保障运输系统的安全性和可靠性[2]。

2.2 车辆联网与通信

首先，5G技术支持车辆之间的实时通信和数据交换。通过在轨道交通车辆中嵌入5G通信设备，车辆之间可以进行高速稳定的数据传输，这使得车辆能够实时共享关键信息，如位置、速度、乘客负载等，以实现精确的运行控制和调度。车辆之间的实时通信还能够提高行车安全，例如通过交换行车意图、报警信息等，及时避免碰撞和事故发生。其次，通过5G技术实现了车辆与基础设施的互联互通。使轨道交通系统中的基础设施，如信号系统、调度中心、车站等，可以与车辆进行实时通信，基础设施可以向车辆发送实时的运行指令、交通信息和调度安排，实现对车辆的远程监控和控制。同时，车辆也可以向基础设施提供实时数据，如车辆状态、故障信息等，以供基础设施进行准确的运行调度和维护。车辆与基础设施的互联互通通过5G技术实现，提高了轨道交通系统的整体智能化水平和运行效率。最后，通过车辆联网与通信还可以提供丰富的乘客服务。通过5G技术，可使乘客获取实时的车辆信息，如到站时间、座位信息、车厢拥挤度等。乘客可以通过智能手机等设备进行车票购买、电子支付等操作，提升乘客出行的便捷性和体验。同时，车辆联网还能够支持高清视频监控系统，提升乘客安全感，减少不良事件的发生[3]。

2.3 智能安防监控

首先，5G通信技术支持高清视频监控系统的实时运行。通过5G网络的高带宽和低时延特性，轨道交通系统可以搭建高清视频监控系统，实时监控车站、车辆、站台等关键区域。高清视频监控系统能够提供清晰、细致的监控画面，有助于监测潜在的安全隐患和异常情况。通过应用5G技术，监控数据能够实时传输到指定的安防中心，使安防人员能够及时发现并应对安全问题，提升运输系统的安全性和可靠性。其次，5G技术支持智能安防设备的联网和远程控制。轨道交通系统中可以利用5G技术将安防设备，如入侵检测系统、烟雾报警器、紧急呼叫装置等，连接到统一的安防监控中心。通过远程控制，安防人员可以对设备进行实时监控和操作，及时响应紧急情况。例如，当发生安全问题时，安防人员可以通过远程控制系统关闭车站出入口、启动紧急停车装置等，保障乘客和工作人员的安全。另外，5G技术还支持智能化的人员定位和紧急救援功能。在轨道交通系统中使用5G通信设备，可以实时获取乘客和工作人员的位置信息。这使得安防人员能够快速定位遇险者，并迅速进行紧急救援。同时，通过5G技术还可以实现与乘客的实时通信，以提供指导和安抚，确保乘客在紧急情况下能够得到及时的帮助和支持。

3 5G技术在城市轨道交通中领域应用措施

3.1 建设高密度基站

增加基站的密度，即在城市轨道交通线路沿线布置更多的基站，可以有效提升5G网络的覆盖范围和信号质量，为乘客提供稳定、高速的通信体验。首先，高密度基站的建设可以解决信号覆盖盲区问题。在城市轨道交通的地下隧道、地下车站等复杂环境中，由于信号的穿透性和传播特性限制，存在信号覆盖不稳定的问题。增加基站的密度，可以消除信号盲区，确保在隧道和车站等区域内信号的稳定覆盖。这使得乘客可以在地下交通环境中依然享受到高速、可靠的5G通信服务，进行网络通话、数据传输、在线娱乐等操作。其次，高密度基站的建设可以提高网络容量和传输速率。在城市轨道交通中，由于乘客密集、数据需求高等因素，网络容量和传输速率成为关键问题。增加基站的密度，可以有效增加网络容量，满足大量乘客同时接入网络的需求。高密度基站的部署还可以减少用户间的干扰，提升网络传输速率和稳定性，确保乘客在高峰时段和拥挤区域仍能够流畅地使用各种在线服务。此外，高密度基站的建设也为未来智能化应用奠定了基础。随着城市轨道交通的发展，智能化应用如自动驾驶列车、车站智能化管理等将逐渐成为现实，这些应用对于稳定、低时延的通信环境要求极高，建设高密度基站，可以为这些智能化应用提供强有力的网络支持，实现数据的实时传输和高效处理，提升轨道交通系统的安全性、运行效率和智能化水平[4]。

3.2 引入车载终端设备

在车辆上安装车载终端设备，可以实现车辆联网和实时数据传输，为乘客和运营管理提供更多的便利和智能化服务。首先，引入车载终端设备可以实现车辆联网和实时监控。车载终端设备通过5G技术与网络连接，可以实时传输车辆的位置、运行状态、能耗信息等数据到运营管理中心。这使得运营管理人员能够实时监控车辆的运行情况，及时掌握车辆位置和运行状况，实施有效的调度和管理。同时，车载终端设备也可以与乘客信息系统相连，将实时的车辆位置和到站时间等信息提供给乘客，提升乘客的出行体验。其次，引入车载终端设备可以支持智能化的车辆诊断和维护。车载终端设备可以实时采集车辆的传感器数据、故障诊断信息等，并通过5G技术传输到维修中心。维修人员可以通过远程监测和诊断方式及时发现车辆故障，并提供准确的维修方案。这有助于提高车辆的可靠性和安全性，减少故障发生和维修时间，保证轨道交通系统的正常运行。再次，引入车载终端设备还可以支持智能化的乘客服务。通过车载终端设备，乘客可以享受到更多个性化的服务。例如，车载终端设备可以提供实时的乘车信息，包括车次信息、站点信息、换乘指引等。乘客还可以通过车载终端设备访问互联网，享受在线娱乐、电子阅读等多种服务。另外，车载终端设备还可以支持无现金支付、电子车票等便捷的支付方式，提升乘客的出行体验。

3.3 构建智能调度中心

建立智能调度中心，可以实现对列车运行、乘客信息和系统管理等方面的智能化监控和调度，提升轨道交通系统的运行效率和安全性。首先，智能调度中心可以实现实时列车监控和调度。通过应用5G技术，轨道交通系统可以实时传输列车的位置、速度、运行状态等信息到智能调度中心。智能调度中心利用这些数据进行实时监控和分析，可以对列车的运行情况进行精确掌握，包括车辆的准点情况、运行速度等。基于这些数据，智能调度中心可以进行实时的列车调度和优化，确保列车运行的平稳性和高效性。其次，智能调度中心可以实现乘客信息管理和服务优化。通过应用5G技术，智能调度中心可以获取乘客的实时信息，包括乘车人数、站点拥挤度、乘车偏好等。借助这些数据，智能调度中心可以实施智能乘客分流和调度，优化站点运行和乘车体验。例如，在高峰时段，智能调度中心可以通过乘客流量分析，及时调整列车的运行频率和站点停留时间，以减轻拥挤情况，提高乘车效率。最后，智能调度中心可以实现系统故障监测和预警。通过应用5G技术，智能调度中心可以实时接收车辆传感器数据、设备状态信息等。这使得智能调度中心能够及时检测系统故障和异常情况，包括车辆故障、设备损坏等。一旦发现问题，智能调度中心可以快速发出预警并采取相应的应急措施，以确保轨道交通系统的安全性和稳定运行[5]。

4 结束语

5G技术在城市轨道交通领域的应用，为智能调度、车辆联网、安防监控和乘客服务等方面带来了诸多优势。借助5G技术高速稳定的数据传输和多连接性与低时延特性，实现了智能化、高效率的运行管理。建设高密度基站和引入车载终端设备，可进一步提升5G网络覆盖能力和服务质量。通过这些可措施构建一个智能、便捷、安全的城市轨道交通系统，为乘客出行带来更好的体验和服务。随着技术的不断进步，5G技术在城市轨道交通领域的应用前景将更加广阔。■