城市轨道通信技术范文

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随着近年来电子与通信学科的迅猛发展,城市轨道交通信号通信技术出现了革命性的变化,过去以轨道电路为代表的单向通信方式,已经被双向通信技术所取代,现阶段我国新建的地铁项目中,采用基于无线通信的列车控制系统(CBTC)技术的项目越来越多,CBTC技术提高了车地通信效率,但是由于技术标准较新,而且信号系统是关系到列车安全的重要系统,为此,本文对现阶段的城市轨道交通无信通信技术进行了比较。

城市轨道交通通信系统主要承担着CBTC信号系统,PIS(乘客信息系统)以及车载监控系统的传输任务。从传输的数据量上看,CBTC约为数百Kbps,PIS为下行10Mbps级,而车载监控业务为上行Mbps级。从移动速度上看,速度较快的地铁,最高时速在80Km左右,现阶段的无线通信技术已经能够达到上述要求。目前城市轨道交通通信技术中可以实现的技术主要有WiMAX、WLAN,GSM-R三种技术等,下面比较下这几种通信技术。

1 简介

1.1 WiMAX

WiMAX又称为IEEE 802.16无线城域网,全名为微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access),该标准是工作于2~66GHz无线频带的空中接口规范。它所规定的无线系统覆盖范围可高达50km。802.16标准系列到目前为止包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f和802.16g7个标准。最初,802.16标准的目标只局限在固定无线接入的范围内,因此在城轨通信等快速移动领域无法使用该技术,但是随着802.16e的提出,WiMAX技术有了很大的突破,已经涉足到移动领域,随着标准的成熟和网络的演进,该项技术逐步可以实现120km/h的移动速率。从而目前来看,WiMAX设备由于专利主要在一家公司,形成垄断,设备价格非常昂贵。从该产品成熟度的角度出发,其技术标准还不成熟,不适合作为城市轨道交通通信技术。

1.2 WLAN

WLAN(无线局域网WirelessLAN),目前WLAN所包含的协议标准有:IEEE802.11b协议、IEEE802.11a协议、IEEE802.11g协议、IEEE802.11E协议、IEEE802.11i协议、IEEE802.11n协议、无线应用协议(WAP)。WLAN技术传输速度较快,802.11n协议的设备已经可以实现百兆级别,同时其支持的移动速度较快,能够实现80KM/H以上的行车速度,由于应用广泛,设备价格普遍较为便宜,非常适合长距离大规模铺设,因此,此项技术在城轨通号领域得到了广泛应用。但是在已经建成的地铁项目中,仍存在着诸多问题。目前WLAN主要工作在2.4G频段附近,为ISM频段,不需授权即可使用。地铁在穿越人口密集的繁华区段时,微波炉,医疗设备,乘客的手持wifi设备等容易产生电磁干扰。西安地铁2号线在CBTC联调初期最大的问题就是个别站附近的电磁干扰非常严重,干扰的存在会使系统的整体性能有非常明显的下降,在有些时候甚至会失去工作的能力。因此,现阶段该技术的最大问题是如何降低干扰因素对车地通信产生的影响。

1.3 GSM-R

GSM-R(GSM Railway)系统是专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统,是基于GSMPhase2+的规范协议的高级语音呼叫功能的基础上,加入了基于位置寻址和功能寻址等功能,适用于铁路通信特别是铁路专用调度通信的需要。主要提供无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通信、应急通信、隧道通信等语音通信功能,可为列车自动控制与检测信息提供数据传输通道,并可提供列车自动寻址和旅客服务。GSM-R能够支持的最高移动速度可达500KM/H,由于技术成熟,其安全性较好。如引入EDGE技术数据通信速率最高可至115Kbit/s,目前由于数据传输速度较低,无法实现PIS和列车监控等大容量数据业务。

2 市场现状对比

在目前的城市轨道交通信号设备中,基本趋向于使用WLAN技术作为主要通信方式,在北京、上海、广州、西安等城市的地铁项目中都是使用WLAN进行CBTC和PIS系统的设计和调试,其主要的出发点是其技术的成熟性和可靠性。WiMAX作为一种和WLAN相近的技术,两者的原理和核心技术基本一种。而且频道基本相近,但WLAN的2.4G频段属于ISM的非管制频段。针对WLAN和WiMAX主要担心的是安全问题和干扰问题。WLAN通过对IEEE802.11i的支持,WiMAX通过对IEEE802.16e的支持,很大程度上改善了安全的问题。在抗干扰能力方面,两者频谱的管理是不一致的,一个属于管制频点,另外一个属于非管制频点,干扰源略有不同。而GSM-R系统,其系统经过国铁的建设实践,已经非常成熟,但只能够满足于无线列车调度,车-地数据通信等低速数据业务的应用。

3 技术指标对比

WLAN,WiMAX,GSM-R的主要技术参数分别从以下几个方面对比:工作频段分别为2.4G/5.8G,2.5G/3.5G,800M/900M;WLAN的802.11n协议最大带宽100Mbps,WiMAX的802.16e最大带宽70Mbps,GSM-R为115Kbps;WLAN和WiMAX为全业务,GSM-R则只能提供列车控制;接入距离上分别为500米,15千米,10千米;应用情况上看,只有WLAN在多地市地铁项目均有使用,而WiMAX和GSM-R尚未使用,但是GSM-R在中国和欧洲的大铁项目有使用;安全性和抗干扰能力上GSM-R较高,WLAN和WiMAX较为一般;只有WLAN的2.4G频段不需要申请;系统造价WLAN较低,WiMAX和GSM-R较高。

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1城轨交通车地无线通信现状

城市轨道交通控制是基于CBTC实现的列车自动化控制系统，通过实时监控列车运行状态，控制列车安全行驶。因此，车地无线通信就决定了CBTC运行的稳定性与可靠性。当前地铁车地无线通信网络的实现，主要是采用是基于IEEE802.11标准的WLAN技术，主要存在以下问题：

（1）系统稳定性低

WLAN无线网络单站点AP覆盖范围有限，最多不超过200米，所设站址较多，从而造成隧道内维护困难，在高速移动情况下无法保障数据传输的质量。

（2）抗干扰能力弱

地铁WLAN无线通信没有专用频段，只能使用免费开放的2.4GHz和5.0GHz公共频段，干扰源太多，干扰太大，也许一个普通手机用户的手机热点都可能对WLAN的传输质量产生影响

（3）数据传输带宽受限

随着城轨信息化的发展，无线通信领域对数据传输带宽提出了新的要求。车内旅客信息系统（PIS）要求车地通信能够提供单车6～8Mbit/s的下行传输带宽，CCTV监控系统要求能够为单车提供4～6Mbit/s的上行传输带宽。在保证CBTC列车控制信息正常传输的基础上，满足上述PIS、CCTV业务数据的传输，对现有的WLAN通信系统提出了新的要求。

（4）数据传输安全性低

由于WLAN采用公共电磁波作为载体进行数据传输，任何人都有条件和可能窃听或干扰信息，存在电磁波泄露或者数据被截听的安全隐患。因此，对于WLAN的安全保密问题显得尤为突出。

（5）组网成本高

城轨车地专用无线通信业务主要分为三部分：以TETRA为代表的语音调度业务；保障CBTC系统运行的WI-FI网络；车载PIS（乘客信息系统）与CCTV（闭路电视）的专用WI-FI网络。这三种业务彼此独立，各自单独组建网络，所建成本较高，不利于轨道交通业务的长期发展。

2移动通信技术

（1）第一代移动通信技术

第一代移动通信技术产生与上世纪80年代，是最初的模拟蜂窝网络标准，称为FDMA（频分多址）技术。第一代移动通信技术的一大成就就在于用户第一次能够在移动的状态下拨打电话，但是它们只能提供基本的语音会话业务，不能提供非语音业务，并且容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务和漫游业务等，上世纪90年代就基本被淘汰了。

（2）第二代移动通信技术

也称为2G通信技术，是为解决第一代移动通信四分五裂的局面而提出来的数字蜂窝网络技术，其数字无线标准有：GSM和CDMAIS-95。第二代移动通信系统在引入数字无线电技术以后，数字蜂窝移动通信系统提供了更好的网络技术，不仅改善了语音通话质量，提高了保密性，防止了并机盗打，而且也为移动用户提供了无缝的国际漫游。

（3）第三代移动通信技术

第三代移动通信技术简称3G，它是一种真正意义上的宽带移动多媒体通信系统，它能提供高质量的宽带多媒体综合业务，并且实现了全球无缝覆盖，它的数据传输速率高达2Mbit/s，其通信容量是第二代移动通信技术的2-5倍。目前，最具代表性的3G标准有有美国提出的CDMA2000，欧洲和日本提出的WCDMA以及中国提出的TD-SCDMA。

（4）第四代移动通信技术

第四代移动通信同样被称为4G技术，它是3G技术的进一步演化，是基于LTE标准（长期演进技术）之上，为我们提供高速移动的网络带宽业务，它的最高无线传输速度可达每秒100Mbps。4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像，并且能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求，有着不可比拟的优越性。

3移动通信技术在城轨交通车地通信中应用的优势

（1）多种网络覆盖方案，提高系统稳定性

移动通信站点是通过基站进行无线网络覆盖，单个分布在隧道的基站覆盖范围可达1.2km。另外，基站的组网设置原则比较灵活，依据列车的运行速度设置基站的安装位置，增大或者减少基站网络覆盖的重叠长度，可保证高速环境下成功的进行越区切换，提高数据传输的稳定性。

（2）使用专用频段，无线网络抗干扰能力强

移动通信技术采用的是专用频段，不同于WLAN的公共频段，其干扰源少，抗干扰能力强，保证了数据传输的可靠性。

（3）蜂窝网络技术，数据传输容量大

移动通信技术也称为蜂窝网络通信，通过设置基站，划分小区，成百上千倍地增大了频率的空间复用率，极大提高了数据传输量。另外，LTE技术的应用，为第四代移动通信技无线宽带业务提供了技术基础，使得无线传输速度可达100Mbps/S。

（4）多种数据加密方式，数据安全性高

移动通信的鉴权中心主要有两个功能：一是对用户的IMSI号进行鉴权，防止非本网络用户接入网络；二是为无线路径上的通信数据进行加密，保证了通信数据的安全性。

（5）网络功能强大，降低组网成本

移动通信网络具有多种业务功能，除了基本语音通信业务之外，也可实现高速传输数据、音频、视频和图像等大数据量业务。因此可完全替代TETRA集群通信和WLAN网络，实现语音调度业务，保障CBTC系统运行和车载PIS与CCTV的专用车地通信无线网络，避免单独建网，降低组网成本。

4结语

无线通信系统是城市轨道交通车地通信的命脉，它直接影响着城轨控制系统的稳定性与可靠性。基于移动通信系统技术的优势以及良好的发展形式，移动通信车地通信系统的优越性也值得我们去关注和研究，为城轨交通业务的发展需求提供强大的技术支持。

参考文献：

[1]李春.城市轨道交通车地宽带移动通信技术选择分析[J].城市轨道交通研究,2009(6):73-74．

[2]甘玉玺.轨道交通车地无线通信技术研讨[J].城市轨道交通研究,2014(1):103-106．

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引言

现代城市交通建设中，轨道交通建设是尤为重要的内容，这是因为轨道交通具有用地省、运能大、运行时间稳定的特点，对促进城市发展、交通发展都具有重要的意义。但是轨道交通在建设过程中也具有一定的局限性，比如城市轨道交通的地下空间较为狭小、紧张，所以不利于各类通信电缆的敷设。而通信系统对轨道交通建设而言尤为重要，其直接关系到轨道交通的运行和安全。基于此，就需要根据城市轨道交通的特点和需求，加强对通信系统建设方面的研究。无线通信技术是利用电磁波信号进行信息传播、交换的一种通信方式，其传播不受通信电缆敷设的限制，所以可以解决城市轨道交通通信系统建设的问题。而分析现代城市轨道交通无线通信技术与应用也显得十分重要。

1现代城市轨道交通对通信系统的要求

现代城市轨道交通堵通信系统的要求较高，其不仅要满足轨道交通的安全稳定运行需求，同时还需要满足乘客对通信的多样化需求。所以现代城市轨道交通通信系统必须要达到相应的要求，比如无线网络系统的覆盖面要更广，要实现全覆盖；车载通信系统单元要与控制基站相联系并授权，以此确保系统信息的交流稳定性；基本的通信要保障信息的及时性和双向信息通信的稳定性等[1]。另外，城市轨道交通通信系统中还需要包括PIS系统，以此来为乘客提供媒体服务，如视频播放、广播广告等。基于此，在城市轨道交通建设中，如图1所示，加强对通信系统的建设就显得十分重要。

2现代城市轨道交通无线通信技术与应用措施

2.1Zigbee技术及应用措施

Zigbee技术也成为紫峰协议，是基于IEEE802.15.4标准的一种无线通信技术，其具有短距离、低功耗、低数据速率、自组织的特点，目前在各种工业现场的遥测遥控领域中都有着广泛的应用，且发挥着重要的作用。Zigbee在室内可以达到30~50m的作用距离，如在室外空旷地带，其作用距离可以达到400m[2]。基于Zigbee技术低功耗、低成本、低速率、远距离的特点，也可以加强其在城市轨道交通无线通信系统中的应用。城市轨道交通备用系统电池状态的监测对地铁供电系统的运行起到了至关重要的作用，但是地铁备电系统电池组数量较多，如果每个电池采用专用电缆的方式进行通信，则会造成较大的成本，而通过应用Zigbee技术就可以有效解决这些问题。在具体应用过程中，可以在每个被检测电池组及测量端子处安装Zigbee终端模块，通过自组网方案，以一定数量的终端模块作为群组，向中继Zigbee传输检测数据，最终将传输的监测数据上传至检测系统微机管理系统中，就可以对备电系统电池状态进行有效监测，进而为地铁供电系统的可靠运行提供保障。

2.2WiFi技术及应用措施

目前在生活生产中，WiFi技术都属于一种非常常见的无线通信技术，其在通信方面具有较高的灵活性和可靠性，可以满足人们多样化的通信需求。作为一种高效可靠的无线通信技术，其也可以在城市轨道交通无线通信系统中发挥作用和价值。但是在WiFi技术应用于城市轨道交通无线通信系统实践中也发现了一些问题，WiFi技术与列车移动电视、信号系统CBTC、PIDS乘客信息系统的同在2.5GHz频段，所以会产生一定的干扰。对此，就需要在WiFi技术应用过程中采取一定的措施来保证无线通信质量和效率。比如在WiFi技术应用过程中，为了保证城市轨道交通通信的稳定性和可靠性，可以将WiFi频段固定在5.8GHz，这对于减少干扰问题具有重要的作用[3]。在WiFi技术应用过程中，也可以应用PIDS和CBTC系统，这对于提高WiFi技术的整体应用可靠性也具有重要的作用。但是如果应用PIDS和CBTC系统，则需要对轨道交通系统进行较大的改造，所以这需要根据轨道交通系统的建设需求和现状慎重实施。为了更好地避免干扰问题，也可以对WiFi技术进行创新和完善，比如可以将WiFi与地铁的信号系统设置在不同的信道当中，以此来起到避免干扰的效果。

2.35G通信技术及应用措施

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引言

随着我国经济的快速发展，城市化进程在不断加快，城市面临的人口压力也在与日俱增，给城市交通带来了很大的压力。经过多年的实践和总结，在城市中进行轨道交通项目的建设，可以有效缓解这一问题。通过城市轨道交通的发展，人们的出行变的更加便利，而且节省了城市的土地资源。当前，在城市轨道交通中，轻轨和地铁是两种主要的组成部分，其对节能能源和缓解交通压力带来了不可磨灭的贡献。而通信技术在城市轨道交通安全、稳定运营中发挥了重要作用，基于此，文章对相关的内容进行了探讨。

1 城市轨道交通中通信系统的设计概述

1.1 城市轨道交通中通信系统的组成部分

轨道交通的通信系统，承载着运营管理中的语音、数据、图像和文字等各种信息，为确保行车安全、提高运输效率和现代化管理水平、提升旅客舒适度以及突况下提供应急处理手段等方面，提供重要的通信保障。而且在城市轨道交通的通信系统的各个子系统来说，需要能够对各自系统内部的故障具有检测和报警功能，以保证系统的稳定运行。

一般情况下，城市轨道交通的通信系统主要由传输系统、专用电话子系统、公务电话子系统、时钟子系统、视频监控子系统、专用无线子系统、乘客导乘子系统和公安/消防子系统等组成。而在这些子系统中，传输系统是最为关键的部分，其为其他的业务子系统提供了传输的通道。正是由于传输系统的核心地位，其稳定性与其他业务子系统的业务能否正常运行有着非常直接的关系。因此，在对城市轨道交通通信系统的设计中，要尤其注重对传输系统的设计。

1.2 城市轨道交通中通信系统的设计原则

在对城市轨道交通的通信系统进行设计时，要保证其可以为运营相关人员和系统设备等提供可靠的信息交互手段，以保证轨道交通系统可以安全、可靠地将乘客送往目的地。因此，对于通信系统来说，要满足以下的设计原则。第一，满足可靠性原则，将各个子系统的隐患进行消除，或者将因为接口匹配而产生的故障进行消除；第二，满足先进性的原则，通信系统的技术应该是当前应用成熟的技术，而且预留了升级的条件；第三，满足扩展性和易维护性的原则。通信系统应该可以方便扩展，为今后后续线路的扩展提供条件，而且通信系统的维护应该比较方便。

2 城市轨道交通中通信技术的具体应用

2.1 传输系统框架设计

城市轨道交通通信系统主要由传输系统、专用电话子系统、公务电话子系统、时钟子系统、视频监控子系统、专用无线子系统、乘客导乘子系统和公安/消防子系统等组成。具体的传输框架如下所示：（1）传输系统。传输系统是整个城市轨道交通通信的核心，因此，需要采用通信技术建立起点对点或者点对面的传输通道，综合数个传输通道建立起城市轨道间的通信连接，只有这样才能有效发挥城市轨道交通中的通信效用。（2）专用电话子系统。通过专用电话子系统可以建立其轨道交通车站和控制中心的语音调度通信功能。控制中心的各类调度台可以很直接地向各个车站发起相应的调度指令。（3）公务电话子系统。公务电话系统各个车站的模拟和数字电话业务通过远端模块连接到控制中心的中心交换机上进行交换后实现公务电话互通，同时中心交换机通过与市话中继连接，实现公务电话的外线业务。（4）时钟系统。对于时钟系统来说，控制中心存在着一级母钟，而各个车站存在着二级母钟。控制中心的一级母钟可以对各个车站的二级母钟实现同步，然后在对各个子系统提供相应的时钟同步信号。各车站的二级母钟对车站中的各个位置的子钟进行同步，供乘客正确掌握时间信息。（5）视频监控子系统。在轨道交通通信系统的视频监控子系统中，可以在控制中心、车站之间形成二级控制网络，而且通过控制中心的视频监控系统控制键盘可以对轨道交通车站内的某路监控视频发起调用命令，从而将该路图像输送到相关的显示器上显示。

2.2 SDH技术的应用

传输系统是整个城市轨道通信系统的核心所在，在对其设计上，不仅要考虑到城市轨道交通的安全、稳定性，还要对未来通信系统的发展方向进行把控，同时要适应城市轨道交通通信业务的复杂性、多样性。基于该种原因，采用综合业务接入和IPover SDH是当前最好的选择。

SDH具有突出成熟、可靠、标准、通用以及可用性等突出特性，不过其在点对多点或者多点对点的传输以及图像信号的传输不理想。因此，在使用中可以结合IP技术的应用对其缺点进行弥补，同时，SDH技术的应用也反过来弥补了IP技术的不足。基于该种因素考虑，IPover SDH将是最佳的选择。SDH网络单元是SDH传输网络的主要组成部分，在光纤、微波或卫星上进行同步信息传送，融复接、传输、交换功能于一体，由统一网络管理操作的综合信息网。其可以有效实现对网络的动态维护和管理，从而有效提升网络资源的利用效率，而且也能有效满足城市轨道交通的信息数据传输要求。

2.3 IPover SDH的具体实现

IPover SDH在城市轨道交通中的应用具有多种优势，在每个车站和停车场作为信息采集节点，通过以太网接入以及PCM设备接入方式将本站点的信息通过SDH传输通道送到控制中心和其他中心，在控制中心将采用统一的网管来管理整个网络是目前最佳的选择。不过，对于轨道交通通信系统传输业务来说，许多都可以通过IP进行解决，但是针对其中一些实时性强的业务，而对这些事实性强业务的接入选择综合业务接入将是最好的选择。

对于综合业务的接入来说，采用的传输通道为标准的2M通道，而且采用PCM30/32制式，可以直接为数据、语音等提供多样化的接口。而且综合业务的组网灵活，可以方便地对链路、环形和点对点的网络结构进行组成。而且综合业务接入具有64K交叉能力，沿途上下电路无阻塞，在沿线可根据用户需要自由上下电路。同时，设计了冗余的双电源对系统进行供电，具有更有利的安全系统。系统采用模块化设计理念，具有较高的可靠性，后期扩容方便，不需要太多的投资。

3 结束语

综上所述，城市轨道交通的快速发展为缓解城市交通压力，提高城市土地利用率发挥巨大作用，而通信技术的应用则又为城市轨道交通的安全、稳定运营提供了重要的保障。在文章中，对城市轨道交通中应用的通信技术组成及详细实现进行了分析，作者认为，未来中，在城市轨道交通的通信系统中要积极采用新的通信技术，以进一步提升城市轨道交通的运营管理水平，从而为广大城市人民的出行提供更好的保障，助力我国城市建设的飞速发展。

参考文献

[1]马璐通.浅谈信息通信技术在城市轨道交通系统中的应用[J].品牌（下半月），2015，4：174+176.

[2]聂淼.浅谈现代城市轨道交通无线通信技术与应用[J].通讯世界，2015，10：12-14.

[3]邵景俊.通信技术在区域轨道交通中的应用[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2015，6：181.

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【中图分类号】TN921 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01―0172-02

1 前言

伴随着我国科技与经济的不断发展与进步，我国地铁行业也在不断发展改进，其中通信技术承担着提高地铁运营效率、保障行车安全的重要任务。那么，地铁无线通信系统应该确保高通信质量和全线场强全覆盖。同时，通过高清晰数字视频通信，使各级行车指挥调度对列车车载电话、车厢内电视图像以及行驶列车对前方车站客流情况进行实时监视。列车无线通信所提供的车地之间的数据传输通道必须兼备高数据容量号快速移动性能。

2 无线通信标准及其应用

目前，国内地铁行业使用的无线通信技术主要有以下几种。

2.1 TETRA技术

TETRA数字集群通信系统是欧洲电信标准协会（ETSI）制订的唯一支持数字集群专用移动通信的开放标准，可以在同一平台上提供指挥调度、数据传输及电话服务，并具有公开、开放的优点，其功能特点：①提供必要的带宽，无需通过用户接口即可同时发送或接收话音和数据；②支持数字图形、图像传输、电子邮件等多种数据通信；③动态分配带宽，一个通信链路最多容纳4个时隙；④每个时隙的通信能力为7.2k bit/s，总体传输速率可达28.8kbit/s；⑤在一个物理信道机内可容纳4个时分信道，可在不同的时隙内接收和发送数据，频谱利用率高；⑥具有话音和数据加密功能，支持开放式信道信令。即允许来自不同厂商的产品进入同一个公共通信信道。

2.2 3G技术

第三代移动通信（3G）能够在20 MHz频谱带宽提供下行100Mbit/s、上行50 Mbit/s的峰值传输速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5 ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50 ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100 ms；支持100 km半径的小区覆盖；能够为3 50 km/h高速移动用户提供大于100 kbit/s的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 20 MHz多种带宽。

2.3 WLAN技术

无线局域网（WLAN）的主要标准是IEEE802.11，具体包括IEEE802.11b、802.11a和802.11g等。802.11b通常也被称为wi-Fi（WirelessFidelity），工作在2.4GHz频段，可支持最高11Mbit/s的共享接入速率；802.11a工作在5.8GHz频段，其速率高达54Mbit/s，分频采用OFDM（正交频分复用）技术，但最高速率的无障碍接入距离降到30-50m；802.11g也采用OFDM技术，与802.11a一样可支持最高54Mbit/s的速率，同时它工作在2.4GHz频段，因此，可以做到与802.11b兼容，而最高速率是802.11b的5倍。

2.4 WiMAX技术

WiMAx是建立在IEEE 802.16和ETSI HiperMAN无线城域网标准基础上，支持点对点或点对多点的网络结构，可选择在需执照频段或免执照的频谱中操作。它可为固定站提供达50 km的宽带无线接入，可为移动站提供5-15 km的宽带无线接入。但WiMAx核心网络的标准至今仍在制定和完善中，空中接口标准也存在信令开销大的问题，由于目前尚未通过中国通信标准委员会审定，未被频率分配，技术开展缓慢。

2.5 DVB-T技术

数字视频地面广播（DVB-T）是DVB一系列标准中的一个标准，用于地面开路数字电视系统，采用国际标准的MPEG-2编码，COFDM（编码正交频分复用）调制方式。在地铁列车运行过程中连续不断地接收到由泄漏电缆或地面发射基站发射的实时信号，通过数字机顶盒进行解码，并转换为模拟复合视频和音频信号，再经过视音频分配器输出到终端显示屏上。DVB-T具有容量大、接入方便等特点，其技术使用于下行高速数据的传输，可以工作在多个频点，减少无线频段干扰。

2.6 Mesh技术

无线Mesh网络所需设备小巧轻便，易于安装。由于其路由选择特性使得链路中断，所以局部扩容和升级不会影响整个网络的运行。在Mesh网络中，数据通过中间节点进行多跳转发，每一跳至少都会带来一些延迟，随着无线Mesh网络规模的扩大，跳接越多，积累的总延迟就会越大，一些对通信延迟要求高的应用（如话音或流媒体应用等），可能面临无法接受的延迟过长的问题。目前，解决这一问题主要是增加Mesh节点以及合适的网络协议。尽管在有线网络中使用的各种端到端安全技术（如虚拟专用网VPN）同样可以用来解决无线Mesh的安全问题，但正如Internet一样，安全是选择无线Mesh网络不容忽视的问题。

2.7 TRainCom

TRainCom无线电系统是一种适用于各种数据服务和运用的列车无线电系统。与现行的其他列车无线电系统相比，该系统能提供更多的带宽。全双工模式下总数据传输速率高达16 Mbit/s（取决于无线通信系统的架构）。由于系统结构和构造可升级，无线通信系统几乎适用于所有列车系统――轻轨车、高速列车和高速磁悬浮列车。TRainCom是一套交钥匙系统。而且，符合列车市场要求的CCTV和VoIP模块也可有多种应用。

3 无线组网

地铁无线信号覆盖主要是站厅、站台以及隧道区间。站厅及站台区域多呈长条形，且站厅支柱及其他障碍物较多，为此，站厅层和站台层多采用天线覆盖。隧道区间无线信号的覆盖是关键，隧道区间中无线组网的方式主要有裂缝波导、漏泄电缆和无线电台等。

3.1 裂缝波导

裂缝波导网主要由中空铝质矩形管（WG）、无线接入设备（TRE）、波导管连接器（TGC）、双面连接法兰（DFL）、末端负载等组成。波导信息网移动站由车载计算机、车载无线电台、数据采集卡、窄缝探测接收器等组成。信号传输是通过中心控制室、车站计算机、车载计算机、车载电台和列车上的定向天线发射和接收信号，轨旁单元通过同轴电缆与裂缝波导连接，以裂缝波导为载体双向传输列车实时信息。

3.2 漏泄电缆

漏泄电缆系统的基本结构通常采用基站与漏缆中继方式。全线通常设1个控制中心，1个或若干个基站，1个无线移动交换机，基站信道数根据用户数及话务量大小灵活配置，动态分配。调度员发出的信息经控制中心及无线移动交换机传至基站，基站各无线信道发射机通过合路器、光电转换器、光分路器与光缆相接，基站发出的信息通过光缆传送至各车站中继器，由中继器将信号放大后馈送至全线漏泄同轴电缆辐射出去，使列车司机、车站值班员、手持台持有者能很好地收到来自控制中心的信息。反过来，列车司机、车站值班员、手持台持有者发出的信息由漏泄同轴电缆接收后传送至中继器，中继器将信号放大后经光电转换设备、光合路器与光缆相连，通过光缆将信息传送至基站，再由基站经控制中心及无线移动交换机传至控制中心。需要说明的是，有时无线覆盖是直接由基站将电信号传至漏泄同轴电缆等终端设备进行无线信号覆盖的，不需要经过具备光电转换功能的中继设备，这主要取决于无线场强覆盖的范围和距离。

3.3 无线电台

无线电台组网方式是指利用1根光缆将每两站一区间上下行隧道组成一个封闭的光环网，通过以太网与车站无线网络交换机及隧道接入点（AP）连接。控制中心发出的信息经骨干网传输到车站子系统，再从车站交换机发送到隧道区间交换机，由隧道区间交换机把信息下发到连接到该交换机的所有AP上，最后通过AP与地铁列车相互通信。

4 应用方案

到目前为止，地铁行业无论是在通信系统的无线引入、PIS的无线布网还是信号系统的无线组网以及使用的标准方面并没有形成一套成熟的系统。各种不同的无线引入、组网方式和标准都在试验中。

4.1 建议在车站的站厅层和站台层分别加装手机信号接入设备，直接与控制中心连接；在车厢内同样加装手机信号接入设备，通过和乘客资讯系统（PIS）或信号系统使用同一个无线通信信道传输到车站。控制中心与运营商连接，这样一来就可以减少商用通信系统的引入设备，大大地减少了干扰源特别是区间隧道内的干扰。

4.2 无线标准的选择

地铁在追求性能的同时更应该注重的是稳定和成熟。目前能够满足802.11a标准系列的产品比较少，布置密度大，TRainCom无线电系统则属于私有的技术，不具备开放性，对其二次开发、升级与维护等均需要依赖技术持有方；其他的无线标准不是传输的带宽小，无法满足地铁的功能需求，就是技术标准还不够成熟。目前国内绝大多数城市地铁都是采用WLAN技术。

其中，城轨信号CBTC系统和乘客资讯系统（PIS）都使用同一个WLAN无线标准，802.11g无线标准只有3个互不干扰的信道，由于信号系统是保证列车的行车安全，必须保证其带宽，所以，一般信号系统分配2个信道，PIS系统占1个信道。

虽然PIS系统只使用1个信道，但是实践证明基本上能够满足地铁功能的需求。西门子（SIEMENS）在北京地铁10号线测试PIS系统中无线传输系统的带宽，其中信号系统也是使用802.11g标准，并且由于其重要性占用了1和11信道。这样PIS系统只能使用其中的6信道，经过测试在移动的状态下有15M bit/s，静止的状态下可达到20 Mbit/s。

篇6

城市轨道交通信息通信系统是直接为轨道交通运营和管理服务的，是指挥列车运行、进行运营管理、公务联络和传递各种信息的重要手段，是保证列车安全、快速、高效运行的不可缺少的综合系统。它主要由以下分系统组成:传输系统、公务电话系统、专用电话系统、广播系统、电视监控系统、电源系统、时钟系统和无线通信系统。这是一个复杂的大系统，各个部分互相结合、协调，以完成具体的功能。现代城市轨道交通之所以具有快捷、高效、可靠、安全等众多的优点，是与完善而先进的通信系统分不开的。城市轨道交通信息通信系统将向两个方向发展:一是宽带化趋势。为了提高各种业务的质量，势必要增加带宽。二是各种新系统的开发应用。为了不断完善城市轨道交通的服务，相应功能的分系统将不断融合入现有城市轨道交通信息通信系统中。本文将依次对城市轨道交通信息通信系统的各个分系统进行阐述，并分析其技术构成和发展趋势。

1 　传输系统

传输系统是城市轨道交通信息通信系统的核心，它负责为各种应用业务提供通道。轨道交通系统的主要业务包括:语言、数据和图像。不同业务对系统的带宽、时延、可靠性等各不相同，这就要求传输系统有足够的灵活性和可靠性以保证各种业务的顺利完成。业务按不同的类型可分为:车站-中心业务和邻站业务两种。

在轨道交通系统中，需要通信业务的一般是控制中心、车场和各个车站。由于车场和车站业务比较相似，可将其归为同一类业务。具体业务流程如图1 。

图1 　通信系统业务流程示意图

图1 是逻辑上的业务流程示意图。在物理上为了保证传输系统的安全可靠，须采取环形组网的方案，以利于自动保护的需要。这样，控制中心连同所有的车站和车场组成一个自愈环，即使某段光纤坏掉，也可保证业务在备用通道上正常进行。其实现机制如图2 。图中，传输环一般有两个光纤环组成，当一个环中断时，系统自动跳到另一个环上， 即图a 情形;而当两个环在同一个地方断开时，则两侧的节点自动打环，形成如图b 的通路。

城市轨道交通信息通信系统可分为两部分:传输部分和接入部分。其模型如图3 。其中，传输层只负责提供各种通道，保证各种业务能安全可靠的从一个节点传到另一个节点;接入层需完成业务的接入和业务的汇聚两个基本功能;然后把汇聚好的业务交由传输节点完成传输。 技术将会在未来的城市轨道交通信息通信系统中被采用。

(1) 千兆以太网技术( GE) 。GE 与以太网、快速以太网兼容。GE 的实施具有直接、快速和千兆位的特点，设备便宜，传输距离长，可以满足城市轨道交通通信系统组网的要求[2 ] 。同时，原来以太网的不足，如多媒体应用无QoS 、多链路负载分享、

图2 　通信系统环形组网方案虚拟网等，随着新技术、新标准的出现已经和正在得到解决。10 Gbit 以太网的出现和成熟也为GE 的升级扩容提供了强有力的支持。

(2) CWDM (粗波分复用) 技术。DWDM 技术已经成为大容量电信骨干网的首选，其优点是技术简单、大容量、易扩容等。而且随着DWDM 技术

图3 　城市轨道交通信息通信系统模型图的成熟和广泛使用，它的价格也将逐步降低，其性

传输系统作为整个通信系统的核心部分，它的价比将更具优势。所以，当未来城市轨道交通通信技术选择十分重要。随着通信技术的不断发展，用带宽需求进一步提高的时候，DWDM 技术将是很于城市轨道交通的传输技术也不断的更新换代，尤好的方案。同时，由于考虑到城市轨道交通通信的其近几年通信技术的迅猛发展，为传输技术的选择实际需要， 可以选择成本更低， 使用更可靠的了提供了更广阔的范围。我国现在使用的各种传CWDM 技术。CWDM 的特点是波长数量较少(一输技术及其优缺点如表1 。般在4～12 波)，波长间隔较大，价格便宜[3 ] 。最但是，随着通信新技术的涌现和成熟，随着轨后，随着各种新兴的电信技术的涌现和采用，城市道交通新业务的出现和带宽需求的上升，以下几种轨道交通信息通信也完全可以借鉴和运用。

表1 　各种传输方式的比较

2 　公务电话系统

城市轨道交通信息通信系统公务电话子系统， 是轨道交通运营控制的重要通信工具。一般公务电话系统根据轨道交通的规模具有不同的容量。通常情况而言，一个车站基本上为一个2Mbit 通路(30 个电话) 。公务电话系统可设1～2 个交换局， 通常交换机置于控制中心，各个车站通过远端模块实现电话的接入。此时，需应用传输系统提供的2Mbit 通道。

公务电话系统通过2Mbit 中继线接入市局，并从中获取时钟。呼出可采用全自动DOD1 方式，呼入采用部分全自动直拨DID 、部分采用半自动接续BID(人工/ 自动话务员) 的混合进网中继方式或其它方式。考虑到与其它城市轨道交通系统的互连， 可采取2Mbit 中继线连接的方式，为解决信令不一致可增加网关设备。近几年，交换机已趋于成熟， 公务电话系统的选择余地十分宽广，但要注意选择稳定可靠、扩容方便的交换机，以适应轨道交通的高速增长和话务量及其它业务上升需求。同时，也可考虑选择合适的电信运营商，由公共通信网以虚拟网方式解决，以节省建设投资与运营成本。

公务电话子系统还兼有其自身的特点 区间电话设置。区间电话用于列车司机或维修人员与有关单位进行联系及一般通话用。每隔300 m 左右设置一台户外电话机，1～3 台话机使用一个用户号码。轨道两边各敷设一条电缆，每3 个电话使用同一对线，同一个号，电话采用热线方式。

3 　专用电话系统

专用电话子系统是调度员和车站(车场) 值班员指挥列车运行和指导设备操作的重要通信工具。行车调度直接关系到行车安全，需要设备高度安全可靠，操作方便快捷。专用电话系统由调度电话系统、站间电话系统、站内集中电话系统、紧急电话系统、市内直线电话等组成。调度电话系统中又分为:列车调度电话系统，用于控制中心列车调度员与各车站、车场值班员及行车业务直接有关的工作人员进行业务联络，并可兼管防灾调度系统;电力调度电话系统，用于控制中心电力调度员与各主变电站、牵引变电所、降压变电所等处工作人员进行业务联络;公安调度电话系统，构成公安指挥中心值班员与各车站(场) 警务值班室警官之间的直接通信联络，调度台一般设在控制中心内。站间电话是直接为行车服务的，要求能及时、迅速沟通相邻两车站的通话。相邻两车站值班员之间通话利用交换系统的热线功能提供，用户摘机即能及时、迅速沟通两车站值班室，站间电话由车站电话总机完成。站内集中电话类似调度电话系统，总机设在车站控制室，采用多功能数字电话机，分机设置在车站值班员所控制的部门，采用模拟电话机，系统功能由调度交换机及站内集中机功能来完成。紧急电话是在紧急状态下供乘客或车站工作人员使用， 每台电话都设置成热线电话，用户摘机即连接至车控室值班员数字话机上。在主变电所、控制中心至供电局调度之间可设置专线直通录音电话。在每个车站站长室和警务室各设置市内直线电话，控制中心和派出所设置市内直线电话。

专用电话系统由枢纽主系统和车站分系统两级结构组成。枢纽主系统和车站分系统通过数字传输设备提供2Mbit 数字通道，将调度电话、站间电话、站内集中电话和紧急电话等业务综合起来， 便于安装、调试、使用、维护和管理。2Mbit 数字通道同样由传输系统提供，考虑到专用系统的小容量特点，为了节约带宽，可采用多个车站组成一个2Mbit 环合用一个2Mbit 通道的方案。

4 　广播系统

广播系统采用二级广播控制方式，由控制中心一级和车站一级组成。一般分为三个部分:控制中心广播系统，车站广播系统(可根据实际需要连接多个车站子系统)，停车场广播系统。控制中心通过综合接入系统提供的RS 422 或RS 485 通道与车站广播系统互连。一般情况下，广播业务为中心到车站的点到多点业务，而中心对车站系统的监控维护通道则为点对点业务。

控制中心行车调度员和环控调度员可对全线各站进行监听及选站和选区广播。当轨道交通发生故障或灾害时，广播系统自动转为抢险通信设备。停车场广播系统由值班员、运转值班员和检修库值班员向工作人员播放车辆调度、列车编组等有关作业音讯。

车站广播系统由控制中心的总调、列调、防灾调(列调兼) 和各车站的正副值班员使用，为旅客播放列车到发信息、导向信息及紧急状态信息等服务音讯，为工作人员播放作业命令及管理音讯。车站广播区分为上行站台、下行站台、售票区、站厅、出入口和办公区等。车站行车值班员和环控值班员可通过广播控制台对本站区进行选区广播或全站广播。

5 　电视监控系统

闭路电视监控系统作为一种图像通信，具有直观、实时的动态图像监视、记录和跟踪控制等独特功能，是通信指挥系统的重要组成部分，具有其独特的指挥和管理效能，已成为城市轨道交通实现自动化调度和管理的必备设施[ 5 ] 。

轨道交通电视监控系统为二级结构，分为车站一级监视和中心一级监视。车站摄像机输出的图象信号分成两路，一路送车站控制器，车站值班员可选择本站不同位置摄像机的图像。另一路送车站前端处理机进行图像编码、压缩，然后经传输系统送至控制中心，在控制中心解码后送至图像监视器。控制中心行车调度员可选择任一车站的任何一个摄像机的图像信号，也可将车站几路图像信号送至控制中心。彩色图像信号的传送一般采用MPEG-2 图像编码技术。

电视监控系统的传输为不对称传输，车站到中心传输图像信息，需要大带宽(2～6Mbit) ;而中心到车站，只发送控制命令(图像选取和摄像机控制命令)，为低速数据业务，只需采用RS 422/ RS 485 通道即可。充分考虑到图像业务的实时宽带性质， A TM 技术是目前最佳的传输机制，采用A TM 作为传输媒介传输数字视频，可以利用A TM 按需分配带宽、按需连接的特点，在保证图象质量(QoS) 的情况下，大大节省所占带宽[ 1 ] 。

6 　电源系统

电源系统是保证通信系统正常工作的必要条件，因此通信电源必须安全可靠。电源系统由配电设备、整流设备和蓄电池组成。系统配置不间断电源(U PS) 交流供电设备，为各自动控制系统的计算机提供不间断220 V 交流电压。U PS 的工作原理为:同时有两路市电输入，取其一路，当该路出现故障时，自动切换至另一路;当两路都出现故障时，启动蓄电池继续供电。

整个电源系统设有电源集中监控。在控制中心，所有U PS 将通过传输系统的低速数据通道进行信号传输，监控中心的计算机也将通过传输系统的低速数据通道进行信号采集，在监控中心计算机上装有软件，可实时监控到当前各个站点U PS 的状态及使用情况。各站点使用现场的U PS 和开关电源一旦发生故障，警铃将提醒现场有关人员进行及时的处理，同时在监控中心的计算机上同样可看到输出故障的警告显示。

7 　时钟系统

为了统一整条城市轨道交通系统的时间，通信系统设有专门的时钟系统。时钟系统由GPS 全球卫星标准时间接收单元、主控母钟、各站辅助母钟、子钟及传输设备组成。主、备GPS 信号接收机向中心母钟提供同步时钟源。当GPS 系统出现故障，还可以使用高精度的晶振供时钟源。主控母钟输出的标准时间信号通过接入网提供的低速数据信道(RS 422/ RS 485) 传给各站辅助母钟，以供车站各系统和子钟的使用。中心母钟产生精确的标准同步时间码，通过传输网提供给通信传输系统、无线系统、调度电话系统、公务电话系统、有线广播系统、电视监视系统、信号系统、售检票系统、防灾报警系统、设备监控系统、电力监控系统等。

8 　无线通信系统

无线通信系统为行车调度员与司机、车站值班员与司机、司机与司机以及公安、环控、维修等用户提供移动通信手段。无线通信将主要采用数字集群式调度系统，信道集中控制方式。集群式调度系统由移动交换控制器、基站、中继器、漏泄同轴电缆、车载台、便携台和有线传输通道组成，可采用单基站大区制或多基站小区制。无线调度系统分为行车调度、环控调度、公安调度和维修调度等通话组。组间不能交叉呼叫，各组享有不同的优先权， 不同的无线用户也拥有不同的优先权。

参　考　文　献

1 　Timothy Kwok. A TM The Paradigm for Internet ， Intranet ， and Residential Broadband Services and Application. Prentice Hall PTR ， 1998

2 　David G. Gunningham. 千兆位以太网组网技术. 北京:电子工业出版社，2001

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中图分类号：U284 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0358-01

城市轨道交通信号系统在当今社会中发挥着重要作用，对轨道交通发展和科学研究至关重要。随着信息技术高速发展的科技，火车对信号系统的需求越来越高，不仅在安全性，性能方面的效率，还需要信号系统具有较强的技术基础，因此，城市轨道交通信号系统的关键技术进一步研究。

1 城市轨道交通信号系统的发展大概情况

自建成以来，中国城市轨道交通信号系统的快速发展。根据当时的国情，中国开始了他所有部件研发的旅程，也提供了更高水平的设备技术。起点根据当时的情况，技术更高，百家自主研发的中国第一个地铁全套设备搭建的地铁，并保证后期安全可靠的运行。从那时起，由于长期以来我国城市轨道交通建设的发展缓慢，这使得国内信号设备技术水平处于世界低水平，只能使用配套件或设备，城市轨道的信号系统过境开发块，没有保证全系列集成系统构建。在大约1990年前后，我国改革开放和经济快速发展，城市人口快速增长，进入城市轨道交通快速发展的阶段，在这种情况下，没有适当的国内城市轨道交通信号系统可以选择使用，其次是信号系统的涌入，在国外陆续采用了一些更先进的信号系统。中国城市轨道交通信号系统的自主开发与城市轨道交通的发展相比，长时间滞后期，长期以来，在我国国内，没有供应商可以独立完成信号系统，配备有国外可比的我国只依靠国外一套完整的系统，主要部分子系统还需要向国外介绍，国内供应只能提供一部分形式一套完整的设备和技术服务。使用信号系统后引进国外，在短时间内可以满足城市轨道交通发展的需要，大大提高了运营效率，安全程度和通过能力有很大提高，可能研究国外对信号系统前沿技术的了解和发展趋势。

2 城市轨道交通信号系统

2.1 城市轨道交通信号系统在生活中的作用

在城市轨道交通实际运行中具有很多特点，如舒适，无间断，准时，基于城市轨道交通特点，轨道交通在城市轨道交通系统中具有信号系统可充分发挥信号功能设备，达到效果得到两倍的结果与一半的努力。从世界先进的轨道交通运营，发现只有高水平的信号系统，才能实现交通提高列车运行的效率，并且安全性能高。

2.2 城市轨道交通信号系统特征

2.2.1 假设城市轨道交通的交通量较多，基于安全性的观点，对于列车间距要求之间的最小值要求较高，然后对列车速度监控提出较高的要求，其主要目的是实现列车运行安全。

2.2.2 分析城市轨道交通速度，城市轨道交通运营与铁路相比，实际速度对数值的差异很大，因此，在实际城市轨道交通信号系统中，不需要更快的数据传输信号系统，只有需要低传输速度系统才能实现信号传输功能；

2.2.3 因为在城市里，列车间隔的运行很小，在运行的规律性表达上更强。

3 城市轨道交通信号系统的关键技术分析

3.1 LTE技术

LTE是更适用的交通信号技术，这项技术在实际城市轨道交通信号系统中可以实现高传输速率，低延迟，并且在信号系统中支持各种功能，支持无线广播业务，具有无线接入架构。随着科技的不断发展，LTE在城市轨道交通，城市轨道交通等领域的应用越来越广泛。信号系统主要涉及问题是安全，无线信息系统实现稳定可靠，高信息系统的要求。通信信号系统的实时传输需求较高，在PIS系统中，无线通信和传输需求较低，但宽带需求较大。在不同方向的技术要求上，因此，LTE PIS系统不能单一灵活应用于城市轨道交通信令系统。 2014年，在北京地铁指挥中心的支持下，许多厂商的LTE信号在信号系统中的实际应用进行了现场测试，希望通过专业技能测试，促进城市轨道交通信号技术的发展。在现场测试中，代表厂商如华为，zte，putian，通过这些厂商对LTE实际测试，得出结论，提出LTE技术应用于信号系统测试结果：首先，从时延，传输延时测试结果为10-25ms，最长延时为106.5ms之一；第二，从信号方面来看，信号TDD分组丢失率已低于0.005%；开关延时约34-46ms，最长时间为135ms；平均吞吐量为15MHZ带宽，11MB/s向上，向下19MB/s。在实际测量中，LTE可以完全满足无线传输中信号系统的要求。在频率信息选择方面，部委了无线接入系统频率使用，申请在城市轨道交通上使用支持和肯定，换句话说，城市轨道交通单位可以使用频段，并得到正确使用光谱。民用手持设备，信号频率的占位符不会影响频谱的使用。与开放的WLAN频段相比，专用频率可以有效减少外部信息的干扰。LTE技术逐渐成为移动通信发展的关键技术，城市轨道交通信号系统发挥着重要作用。

3.2 CBTC技术

基于CBTC城市轨道交通信号系统建设的沟通，与传统建筑信号系统相比，具有以下优点：

3.2.1在轨道电路信号系统的当代，是独立存在的；

3.2.2数据传输的两个方向，可实现车辆；

3.2.3气密可移动列车运行时间间隔控制模型，可提高线路通过率；

3.2.4轨道两侧设施少，容易对系统设备进行调试和维修；

3.2.5自动化程度高，可实现自动驾驶；

3.2.6系统设备之间可以相互系。列车地面通信的CBTC系统，其特殊的数据传输模式，也有其一般的数据传输模式，在CBTC系统研发的早期，选择专用的轨道和地面数据传输模式，城市轨道交通的需求信令系统设施实现标准化，一般数据通信系统为了快速进入CBTC系统，传输方式一般有以下几种：除了电缆环交叉感应和漏电缆外，选择交叉感应电缆环路ACTS作为轨道和地面数据传输中介，通过电磁感应在车间实现信息的直接交换。采用泄漏电缆，泄漏波导，无线电台ACTS作为传输介质和地面数据传输系统的轨道，采用通用无线扩频通信技术，因此根据车辆数据传输介质的CBTC系统分为以下几类：首先，基于CBTC系统的交叉感应电缆回路；第二，基于无线扩频通信技术的CBTC系统，即CBTC-RF。第三，基于交叉感应环路电缆传输车辆信息CBTC-IL系统，传输性能好，抗干扰能力强。

结束语

在当前的城市交通网络中，随着交通流量的增加，城市轨道交通也面临着越来越大的压力。与其他运输方式不同，轨道交通运行良好，需要许多系统的支持。其中，信号设备至关重要，负责指导轨道交通的运营。因此，有必要建立和完善城市轨道交通信号的维护和支持系统，更好地监控和维护信号设备系统的运行状态，从而保证城市轨道交通的安全，稳定高效的运行。

参考文献

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关键词

L T E；城市轨道交通；车-地无线通信

1 基于WL A N技术的车-地无线通信网络兼容性分析

基于IEEE 802.11标准的WALN技术是城市轨道交通信号系统，目前主要可用的宽带数据无线通信技术，该技术于2004年在国内运用，并成为国内城市轨道交通信号系统主流的车-地通信技术，已在北京、上海、广州、深圳、成都、西安、杭州等城市广泛运用。近年来，通信PIS系统可用的宽带数据无线通信技术制式相对信号系统较多，但国内城市轨道交通已开通和正在实施中的线路采用WLAN方案占多数。综上，目前城市轨道交通环境中车-地无线通信系统以两张WLAN网络共存的情况为主。

两个无线通信网络电磁兼容是工程实施中必须考虑的问题。根据已实施项目的实际使用情况，信号系统和PIS系统的电磁兼容主要有三个方案：

方案一：信号系统和PIS系统采用同一家WLAN供货商，将信号系统和PIS系统集成建设。例如，北京机场线采用该方案。

方案二：信号系统和PIS系统分别使用不同频段，例如：信号系统使用2.4GHz频段，PIS系统使用5.8GHz频段或其它无线频段。目前，上海地铁10号线和西安地铁2号线均采用该方案。

方案三：信号系统和PIS系统采用同频段，当两系统采用同频段（如ISM频段）时，在工程实施中一般采取以下三项措施以尽量减少相互间的干扰：选择不同天线极化方向；合理规划无线频点；协调AP点位置。

2 目前城市轨道交通车-地通信存在的问题

车-地无线通信系统采用 2.4GHz开放频段，所有使用2.4GHz WLAN技术的设备均为信号无线车-地通信系统的干扰源，系统不可避免的会遭到民用通信产品（MiFi，WiFi，蓝牙等）的干扰，可能导致信号车-地无线通信传输系统无法工作，影响信号系统的可用性。而且随着将来无线智能城市的建设以及手机上网应用的普及，将会有更多的干扰源出现。而且近期发生的城市轨道交通信号系统车地通信受到民用3G热点设备干扰，导致列车正常运行受到较为严重影响的情况已逐渐显现，如2012年10月份以来，深圳蛇口线（2号线）、环中线（5号线）信号车-地无线受外界干扰，列车多次发生信号保护功能动作而产生的列车紧急制动，造成了列车严重晚点，使旅客大量滞留，产生较大的社会影响。成都、重庆等城市的城市轨道交通线路也发生了类似的情况。

3 L T E技术在车-地无线通信中应用的可行性分析

若要从根本上解决目前车-地无线通信中的干扰问题，保证信号系统可靠、稳定工作，只能通过采用专用频段及更先进的无线通信技术解决。因此，工业和信息化部无线电管理局正在开展城市轨道交通采用专用频段的前期调研工作。

城市轨道交通车-地通信系统主要应具备以下几个特点：高可靠性、高数据业务传输速率和低数据传输时延、良好的移动性能。LTE技术较WLAN技术可以更好的满足上述需求[1]。

第一，LTE系统采用扁平化组网方案，简化了网络架构，减少了网元数量，系统可靠性高。

第二，LTE技术的数据业务速率和频谱利用率高，优于窄带系统TETRA、GSM-R，也优于WIFI、WiMAX。

第三，LTE系统采用扁平化网络结构，有效地缩短了端到端的数据传输时延，更加满足城市轨道交通特别是信号系统的应用需求。

第四，LT E技术可支持高达350km/h的移动性能，虽然城市轨道交通列车移动速度一般不会大于100km/h，但会造成由于移动性而导致的数据传输性能下降。

第五，LTE系统具有频谱灵活性特点，可支持不同大小的频谱分配，可在不同大小的频谱中部署，包括1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz，以及20MHz，支持成对和非成对频谱。

4 信号与P I S共享L T E车-地无线通信网络可行性分析

信号CBTC系统承载安全信息，对数据传输实时性、丢包率、安全性要求高，但数据量较小；PIS系统承载的为非安全性信息，数据量大，但对时延、丢包率要求相对较低[2]。

结合LTE方案提供的网络通信条件，为充分利用宽带移动通信平台的能力、实现资源共享和投资最大化，信号CBTC系统和PIS系统在理论上可以共用车-地无线通信网络，可以通过设定不同优先级的方式保证信号系统信息的可靠传输。

5 LTE在车-地无线通信应用中的频段选择

3GPP组织在制定LTE协议的时候已经制定了频率范围，并且制定FDD与TDD各自的频段，兼容了全球现有无线通信的频段。

工业和信息化部于2013年12月4日向中国移动、中国电信和中国联通颁发了TD-LTE的经营许可，中国移动1880 -1900 MHz、2320-2370 MHz、2575-2635 MHz；中国联通的频谱资源为2300-2320 MHz、2555-2575 MHz；中国电信的频谱资源为2370-2390 MHz、2635-2655 MHz。FDD系统使用频段尚未能确定。

为了推动新一代宽带无线接入技术（含数字集群功能）在重点领域的行业应用，国家在政策和频率上也给予大力支持。针对行业信息化应用的新需求，2008年无线电管理局了工信部无[2008]332号文扩展了1785-1805MHz频段的业务应用范围，不仅可以开展语音、低速数据等窄带应用，也可以开展无线视频传输等宽带应用。

近年来，我国拥有自主知识产权的TD-LTE专网宽带集群产品已在政务网和重点行业开展商用。目前，北京、天津等城市已部署基于TD-LTE技术的政务网，我国为TD-LTE政务网分配了1447-1467MHz共20MHz试用频率。

目前在中国可申请用于城市轨道交通车-地无线通信系统中频段主要包括1.8G H z（1785-1805MHz）和1.4GHz（1447-1467MHz）。考虑到信号系统车-地无线通信系统采用双网同时工作的需求，且为了降低两张网络同频干扰的概率、提高系统的可用性和可靠性，建议在1.8GHz和1.4GHz各申请一定频段，建立异频双网。

篇9

中图分类号：C913文献标识码： A

一、城市轨道交通通风空调系统的功能

通风空调系统作为城市轨道交通中的重要设备系统之一,担负着对城市轨道交通内部空间的空气温度、湿度、空气流速、空气压力和空气品质进行控制的任务。列车正常运行时,为乘客和工作人员提供一个适宜的人工环境,满足其生理和心理要求；当列车阻塞在区间隧道时,向阻塞区间提供一定的通风量,保证列车空调等设备正常工作,维持车厢内乘客在短时间内能接受的环境条件；当发生火灾事故时,提供迅速有效的排烟手段,为乘客和消防人员提供足够的新鲜空气,并形成一定的迎面风速,引导乘客安全迅速地撤离火灾现场；为各种设备提供必要的空气温度、湿度以及洁净度等条件,保证其正常运转。

从系统功能上可以看出,以满足乘客出行为目的的城市轨道交通需要通风空调系统为乘客和工作人员营造一个安全良好的内部空气环境,这是保证其开通运转必不可少的基础条件。

二、城市轨道交通通风空调系统的现状

国外城市轨道交通通风空调系统是随着工程建设不断发展的,从最初完全采用自然通风到后来设置机械通风,再发展到空调降温,基本上与地面建筑设备技术是同步前行的。国内城市轨道交通从1969年北京地铁一期工程的通风系统开始,经过上海、广州等城市的工程建设和运营,通风空调系统不断完善,并在工程实践中学习和借鉴欧洲国家和美国的技术和经验,目前城市轨道交通通风空调系统已经能够满足功能需求,技术比较成熟和可靠。

目前城市轨道交通通风空调系统广泛采用（1）通风系统(含自然通风、活塞通风和机械通风)；（2）站台不设屏蔽门的通风空调系统；（3）站台设置屏蔽门的通风空调系统这三种形式。具体到某个地下车站或某段地下隧道,通风空调系统的布局可能差异较大,但系统构成则是相同的。

城市轨道交通通风空调系统存在诸多问题,其中最主要的问题包括:

1、系统设置构成复杂,控制运行不便；

2、占用面积和空间巨大,地下机房面积一般在1200～2500m2左右,占地下车站总面积的12%～30%；

3、系统运行能耗巨大,以地铁为代表的城市轨道交通的电力能源消耗主要体现在地铁列车的牵引用电和通风空调系统用电两个方面,在现有地铁线的实际耗能统计中,通风空调系统的能耗已经达到了地铁总能耗的50%左右；

4、系统优化和技术创新,以及新产品、新技术、新工艺的应用进展缓慢。

三、城市轨道交通通风空调系统发展展望

1、安全健康

通风空调系统担负着城市轨道交通内部的空气环境控制的重任,事关乘客和工作人员的健康与安全,系统设置和设备配置上一定要以此为最基本的出发点。以往工程上采用的系统形式也都是以此为前提的,但随着工程建设速度的加快,遇到的复杂实际情况越来越多,例如城市地下长大隧道、山岭隧道、过江(河、海)隧道等。山岭隧道经常伴随着大埋深情况,过江(河、海)隧道经常具有较大长度,因此在隧道中部设置中间风亭的代价将极其巨大,甚至技术上不可实施；长大隧道由于结构施工的要求,其结构形式多种多样,隧道通风和排烟仅依赖已有的技术措施已不能完全满足要求或技术经济合理性很差,这些都导致传统的系统设置和运行模式无法适应实际的需要。中庭式车站、双洞或三洞式全暗挖车站等多种新型建筑和结构形式车站目前也屡见不鲜,通风空调系统必须根据实际需要不断改进,实现既满足人员健康要求又保证安全的目标。

在实际工程建设的地质勘察过程中,不断遇到地下气压较高的有害气体的情况。当城市轨道交通线路穿越储气层时,在设计、施工和未来运营过程中,一定要认真考虑有害气体对工程的危害以及对工程后期运营带来的不利影响,这是通风空调系统面临的新问题,如果没有合理可靠的技术手段,将会威胁人员的健康尤其是安全。现实问题要求通风空调系统适应新情况,发展新技术,解决新问题。随着列车运行速度的提高,隧道内的空气压力也随之发生变化,国内已经有若干条城市轨道交通线路列车最高运行时速达到了120km/h,空气压力的波动对人员的舒适造成较大影响,情况严重时会危及健康。通风空调系统需要针对空气压力的变化,结合人员的健康要求,提出合理有效的控制标准,并会同有关专业共同加以解决。

2、经济节能

传统的城市轨道交通通风空调系统存在两大突出特点,一是占用面积和空间巨大,一般来说地下车站设备及管理用房一半的面积被通风空调机房占用。二是运行能耗极高,南方城市约50%的运营能耗为通风空调系统耗能；而北方城市通风空调系统的能耗也达到运行总能耗的近1/3。

设计、科研单位和生产企业应高度重视这两大难题,并加以解决。目前出现的集成系统等就是在这方面作出的有益尝试,但这些与工程建设的需要,尤其是国家节能减排的国策要求还有很大差距,还需要继续努力,继续探索,要从系统的精确计算、系统制式的选择、系统设备的配置、系统控制、系统运行模式以及新设备的研发与应用等多个角度来做大量的工作。

从系统制式的选择上看,合理的系统方式设置对节省所占用的土建空间和运营节能至关重要,应当结合气候条件、运力因素、土建结构类型、地质情况、建设标准和经济实力进行综合的技术经济比较,发展和采用合理的系统制式。例如,日前通过由国内多位著名专家鉴定的课题---“可调通风型站台门通风空调系统”就是一项意义重大的创新和探索。课题组开创性地提出了可调通风型站台门的理念,研制了相应的产品,并且提供了基于可调通风型站台门的适用于不同气候条件的新型环控系统形式,能够很好地满足城市轨道交通各种正常及事故工况下通风空调系统的全部功能需求,节能效果显著；同时,还可以有效解决严寒地区冬季站内温度偏低的技术难题。

在系统方式和系统构成方案确定后,系统设备的选用及配置就成为重要的环节,在工程建设中,考虑到不同运营时期客流量和热负荷的不同,通风空调应采用不同的设备配置标准以适应负荷的变化,达到最大的运行节能效果,因此,应该大力提倡设备的科学分期安装实施,尽管这样增加建设管理上的事务。另外,应从建设和运营管理及投资体制方面综合研究适当的对策和政策。

3、环保美观

从城市景观角度考虑,凸出地面的风亭和设置在地面的冷却塔、风冷机组等设施与设备无疑会对城市景观造成影响。在一些敏感区域和道路、建筑物布局紧张地段,以及居民集中地区,这些矛盾极为突出。这就需要在风亭位置的选择、风亭尺寸的选用、风亭建筑形式等方面多加研究。对于通风空调系统也应进行创新性研究,以利于解决此类问题。例如目前出现的蒸发冷凝式系统就是其中的一项实际举措,这项技术采用蒸发冷凝机组取代传统意义上的冷却塔装置,设置在地下,并充分利用水的汽化潜热将热量散发,实现制冷效率的提高,也有利于节能。

城市轨道交通通风空调系统对城市环境的噪声与振动影响也不容忽视。城市轨道交通线路可能穿越城市不同环境要求的区段,其对周边的环境噪声与振动影响应满足环保的要求。从这个意义上分析,城市轨道交通通风空调设备应低噪声、低振动和低能耗。

结束语

城市轨道交通通风空调系统技术需要总结国内外城市轨道交通通风空调系统的实际应用经验,结合新的理念,采用新的技术,改造和提升传统系统方式,加快系统技术的更新和促进技术进步,并充分结合工程建设的具体情况,解决在技术上和运行上存在的诸多不足,实现通风空调技术在城市轨道交通领域的科学理性探索和符合工程实际、满足国家需要的高水平发展。

参考文献

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中图分类号：U491文献标识码： A

一、室内信号设备安装介绍

城市轨道交通室内设备根据联锁区域划分还分为设备集中站与非设备集中站两种类型。设备集中站室内设备包含联锁设备、通信设备、电源设备，室内设备较多，它不仅控制本站的室外设备，还控制它所包含的非集中站室外设备，工程施工量大。非设备集中站室内主要包含通信设备、电源设备，由于本站的室外设备控制都是由它所属的集中站控制，所以设备数量相对较少，工程量小。

二、室内安装操作要点

1. 设备垫层钢管预埋

1.1电缆从区间电缆引入孔进入信号设备房，经过其它专业设备房或走廊时，在砌墙与打垫层之前需提前预埋管道，各设备房位置确定即可进行管道的预埋。

1.2电缆从轨行区进入车站时，调查土建单位预留电缆引入孔是否合适，电缆引入孔要综合考虑其它弱电专业电缆共用。

2.准备工作

2.1调查设备房装修单位进度、设备房照明、施工临电、图纸的会审与技术交底、设备检查等达到要求。

2.2设备进入设备室，检查外观有无损坏部件及变形。

2.3确认设备名称、规格、型号与设计文件相符。

三、室内设备底座和线槽安装

1.设备底座安装水平、牢固，组合柜、电源屏及其它机柜在一排时，所有底座排列整齐、底座间预留15mm的空间。

2.室内线槽走向考虑机柜间的布线、防静电地板支架固定以及其它专业线槽经信号设备房时布置情况。

3.线槽接头连接处单独打眼并用6mm2地线把线槽做电气连接，使线槽间接地可靠。

4.加工设备底座时，在设备底座边上焊接一块角钢，便于铺设静电地板时直接把静电地板铺设到角钢上。

5.光电缆通过其它专业或其它专业光电缆通过信号设备房时，无预埋钢管或槽钢的，走静电地板下面时，靠房间边缘布设，尽量避免交叉。

四、设备安装固定

1.进行设备固定，各类机柜（架）与底座、柜（架）之间连接螺栓连接牢固、密贴、平直，底座着地不悬空，保证机柜固定整齐、稳固、美观。

2.每列柜（架）面、顶及底面在同一直线上，同类机柜（架）高低在同一平面上；机柜距墙、排间距离符合设计要求。

3.机架（柜）安装前检查紧固件完整，组合配线正确，鉴别销位置正确。

4机柜底座与走线槽连接后，走线槽平直、牢固。不随意调换机柜的位置。

5.机柜排列整齐，柜无缝隙。在两侧上下各钻Φ10mm的孔，用M8×30mm的镀锌螺栓紧固。

五、配线

1.机柜的背面左右两侧垂直安装的塑料走线槽，与2×18端子零层上方水平安装的塑料线槽连接，布设在槽道内的配线可通过塑料走线槽直接接至相应的端子。

2.组合柜背面走线槽安装距离与组合侧面端子留有一定的距离，便于后续组合侧面绑线。

3.电源配线放置在设备间走线槽的最下层，布线采取最短距离原则。

4.分线盘电缆根数较多，采取电缆分层固定，电缆引入分线柜地线要顺直，避免交叉。

5.根据电缆配线图进行电缆分线。扭绞电缆芯线组在线槽内不开绞。

6.分线柜与其它机柜间的各种配线从两侧底部上线，屏蔽接地做在分线盘端。

7.对光、电缆在电缆间进行预留，保持备用量盘放整齐。无电缆备用间，光、电缆在设备房静电地板下面预留，避开设备底座、静电地板支架。电缆预留时，走Ω型或S型。

六、电源设备的安装

1.电源屏

1.1按照室内设备布置图纸进行安装，与底座采用连接螺栓连接牢固、密贴、平直。

1.2电源屏配线的规格、型号、敷设径路符合设计规定。安装完并连接好屏间配线后，进行通电检查试验。

1.3根据智能监测显示系统的不同显示内容分别进行测试。接入负载，各模块的工作状态符合设备说明书和设计要求。

1.4信号设备专用的交、直流电源，均应对地绝缘。

1.5电源屏相位与引入电源的相位、屏与屏之间的相位应相符，额定电压、电流、功率、调压范围、稳定精度及输出电压、电流、闪烁频率均应符合设备技术指标的要求。

2.UPS、稳压器设备的安装位置、方向符合室内设备布置图纸的要求，稳固地安放在底座上，其安装应符合设备制造商提供的技术规格书，各种功能满足设计文件的要求。UPS、稳压器设备与其他电源设备之间配线的规格、型号、敷设径路符合设计规定。

3.电池柜中蓄电池的安装及配线符合设计规定，并保证串联（并联）极性正确。

4.线缆的敷设

4.1各种线型分开绑扎，各种线型终端设标识铭牌。

4.2分线柜上电缆成端接地线采用6mm2塑料软线接至分线柜接地排上（一根电缆引出一根地线）。分线柜接地排、各种机柜与底座及线槽分别用采用16mm2专用接地线接至专用接地母排上。同一类型的机柜如组合柜、电源屏、联锁机柜、DCS机柜可采用16mm2地线进行柜间环接再用25mm2地线接至室内接地母排上。室内接地线缆预留1.5米。

4.3扭绞线、屏蔽线和0.5mm2软线均采用压针成端，扭绞线用1mm2针头；屏蔽线和0.5mm2软线用0.5mm2压针。

4.4柜间各种线缆敷设完后，校对后上侧面端子。侧面配线从线槽至端子部分绑扎，绑扎整齐，美观，设备调试之前对电源线进行检测。

七、通信设备安装配线

1.安装配线

1.1配合监理对到货设备进行外观及开箱检查，做好开箱检查记录，对随机资料妥善保管，以备交工使用。

1.2按照设备对地线及电源线的线径及色谱要求连接设备的电源线及接地线，电源线和接地线分开布放。

1.3按照设计图纸，布放机柜内及机柜间的数据线、网络线、跳纤，网络线、数据线布放要便于保护跳纤不被破坏，方便维护。

1.4数据线按照设备接口要求布放，网络线按照568B制作RJ11水晶插头。跳纤按照ODF单元法兰盘型号及设备光接口要求布放。

1.5保证施工工艺，对所有线缆分类进行绑扎整齐美观且固定，跳纤使用环保双面粘胶布绑扎，并做好线缆标识。

1.6对施工配线、跳纤及线路进行测试，并做好测试记录。

2. 注意事项

2.1光缆在布放时不得扭绞、打弯，分清A\B端布放，在接续处、机械室及其他设计要求的地段做好预留。

2.2光缆开剥长度按照接续后线芯预留不小于80CM考虑，加强芯按照设计要求进行连通或悬空，接头盒按照盒内施工工艺操作书做好密封。

2.3光缆预留时光缆预留圈直径不小于光缆直径的20倍，收容盘内或盘流处收容直径不小于4cm，跳接时注意清洁连接的法兰和光纤断面。

3.导通测试 。将万用表调好放置平稳，接续处需包裹防护，并将表针调整至零位置。专人看图、表，做记录，防止遗漏或错接导通芯线，并进行导通测试。

4.质量与安全控制要点

4.1 质量控制措施

4.1.1设备垫层钢管与槽钢预埋必须做好前期调查，在预埋垫层钢管或槽钢时提前核实地面的标高。设备位置摆放正确、整齐、牢固、平稳，配线的规格型号及位置正确。

4.1.2侧面端子上线压接牢固或焊接焊接必须牢固，焊点应光滑、无毛刺，不得有脱焊、断股、假焊、虚焊现象。

4.1.3配线线头根部套有去向塑料套管，套管直径大小、长度应均匀一致。上线或焊接之前必须进行导通测试。

4.1.4在加工设备底座时，要提前在各设备房把防静电地板标高与地板网格线标识清楚。

5.车载信号系统的调试

车载信号系统调试有静态调试和动态调试两个部分，二者缺一不可。

5.1车载信号系统的静态调试

车载信号系统的静态调试是列车在生产车间、停车场或车辆段等停车处，列车与电源断开，对列车车载信号系统设备的安装、紧固以及线路进行核对、检查。

5.1.1车载吊装件检查

地铁列车信号系统设备的编码里程计、天线等设备均不安装在列车内部，一般悬挂安装在列车底盘下方，因此被称之为吊装件。吊装件主要检查其紧固度，而且还要检查支架的稳定性，焊缝是否合格等。车载无线电线是列车定位和车--地通信的关键设备，这就要求在吊装无线天线时保证相当的水平度，对其检测要使用水平尺等精密仪器对其水平度进行检测；对信标天线检查，主要是检查信标天线限制范围内有无其他金属屏蔽和干扰，以免影响信标天线对地--车信息的传递。

5.1.2线缆校核

列车生产完成后，要对列车的车载信号系统设备线路一一检查，检查时，按照列车装配施工图，将车载信号各个设备部件的电缆接头拆开，应用万用表对车载信号系统的每个设备线路和插孔检测，保证每个设备线路接通，无短路和线路连接错误现象，如发生突况，应立即找出问题的部位，并给与解决，确保地铁车载信号系统安全、可靠。

5.1.3车内设备检查

车内设备主要有车载计算机、以太网交换机，对其检查主要检查线路和接头，确保显示单元的外观和连接正常无误，列车所有的线路、接头检查完成且线路无信号连接错误时，再将所有的车载信号系统设备安装牢固，车内和车外设备检查完毕后，准备接通电源进行上电调试。

5.1.4上电静调

车内及车外设备检查完成后，将列车接通电源进行调试，通过电调试更加直观的对设备启动和运行进行观察，接通电源后，观察车载DMI显示屏幕上的信息提示，车载计算机、以太网交换机等设备的电源指示灯情况，如有发现指示灯异常可进一步的观察记录，发现是短路器脱跳或者有危险指示灯报警提示，应立即关闭电源，对车载信号系统设备重新检查，再上电调试，直至上电调试合格。

5.2车载信号系统的动态调试

地铁列车静态调试完成后，再对列车进行动态调试，动态调试也分为两个部分，即：库内车辆段试车线调试和正线运行调试。

5.2.1库内车辆段试车线调试

列车接通电源后，由停车库股道将列车牵往段内试车线调试。段内调试主要是测试车载信号系统设备的基本功能是否良好，是否满足列车正常运行基本要求。段内调试过程中，列车测试时划过定位信标，如果信标天线功能正常就会有相应的列车位置信息；通过段内的波导管区段，可以测试列车车载无线天线的通信功能，当无线天线功能正常，在列车进入波导管区段时，列车就会与地面建立车--地之间连续通信，保证列车运行的通信畅通；通过给列车实施牵引和制动命令，观察列车的运行和制动，通过车载DMI给出的列车速度信息、移动授权信息，来测试DMI的显示和编码里程计的测速功能是否正常；通过对列车不断的选择切换移动闭塞/固定闭塞、自动驾驶/人工驾驶、限制模式/非限制模式，来测试列车的切换按钮和开关反应是否灵敏。通过对列车上诉几项设备功能不断的测试，保证列车的两个车头的车载信号系统功能正常。

5.2.2正线调试

列车车载信号系统只是整个列车信号系统的一部分，列车车载信号系统段内测试完成后，还需要进行正线调试，正线调试需要多个部门和人员共同配合完成，如列车生产厂家、信号系统设备生产厂家、运营商专业技术人员、列车驾驶员等等。列车正线调试项目众多且复杂，主要调试包括：出入段模式选择、进入正线的移动闭塞控制模式、点式后备模式、控制模式、人工驾驶模式、自动巡航驾驶模式、限制模式、非限制模式的转换，模式显示和使用操作，正线调试主要用来测试列车在全速运行的稳定性和车载信号系统设备功能的可靠度，列车在站台停车与站台自动屏蔽门的联动特性，列车自动巡航驾驶停车的对标情况，列车超速行驶时自动防护功能。

列车在正线调试时属于非营运列车，调试工作通常在地铁线路停运的夜间进行，如果需要在地铁营运时间段正线调试，应先与地铁行车调度部门、车站部门和车辆运行部门联系，待各个部门调节完成后方可开车上线调试，正线调试的列车在运行时，通过车站时不可停车载客，如果条件允许，可以同时安排多辆列车上线调试。

结束语 ：

城市轨道交通信号系统是一种高科技含量、行车过程全自动化和安全性能极高的设备。并且对其可使用标准的设计理念和管理模式，有它自主的研发团队，生产供货一体化，加速了城市轨道交通的发展，最重要的是有效改善了信号系统制式的冗杂，以最新的角度和立意在城市发展中取得了轨道交通信号标准体系的成功发展。

参考文献：

[1]杜平.城市轨道交通信号系统的发展[J].铁道通信信号.2010.（5）.

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关键词：轨道交通信号与控制 工程实践 教学策略 多媒体技术

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（c）-0116-02

《城市轨道交通信号检测技术》课程是轨道交通信号与控制专业的一门专业必修课程。信系统是城市轨道交通确保行车安全、指挥列车运行、提高行车效率的核心控制系统。该课程内容基本覆盖了道岔、轨道电路、信号机、联锁系统等轨道交通信号系统的各组成设备及信号控制技术。通过学习该课程，学生可了解信号系统在城市轨道交通系统中的作用、信号系统的组成及各设备之间的联系；掌握车站、区间、联锁、闭塞等基本概念，熟悉信号系统各组成设备的工作原理、现场应用原则，掌握简单的设备调试方法，进而对城市轨道交通信号系统有一个比较全面的认识，同时为学生牢固树立故障导向安全的信号设计、应用理念。

1 课程特点

该课程作为轨道交通信号与控制专业的专业课程，课程特点跟其它基础课不同，课程内容与行业联系紧密，具有其特有的专业特征。

（1）课程内容紧密联系行业动态，专业性强。

该课程主要讲述城市轨道交通信号系统中各设备的组成、作用、工作原理及现场应用特性。课上所授设备均在全国各城市的地铁、轻轨、有轨电车中广泛应用，授课内容与工程应用和行业动态联系非常紧密，专业性很强。

（2）课程目标以培养学生实践能力为导向。

该课程的培养目标是以轨道交通信号与控制的相关理论和技术为主线，面向工程实际，注重理论知识、能力与工程实践的融合，强调理论联系实际，着力提高学生的动手实践能力，培养高级工程技术人才。

（3）知识点繁杂，不易理解。

该课程内容几乎覆盖了轨道交通信号系统的所有设备和控制技术，共讲述信号设备/控制技术28种，每种信号设备/控制技术应用场景、工作原理各不相同，知识点繁杂，学生掌握起来有一定的难度。

2 课程内容

该课程内容共包含6章，28个知识点，知识点分布详见表1。其中，第一章和第三章的内容为信号系统的基本概念，为信号系统设备的讲解做铺垫；第二章为信号系统的基础设备，此章讲述的设备是为信号系统控制行车提供基本支撑的独立信号设备；第四章、第五章、第六章为信号系统控制的核心设备，包含信号控制的原则和原理。

3 教学策略

鉴该于该课程的上述特点，研究人员经过多次课程实践教学与探索后，特针对该课程制定了以下3项教学策略，用以提升教学效果，使其能够达到课程的教学目标。

（1）合理规划教学、实验顺序，做到课堂教学与动手实践相结合。

由于该课程讲授设备繁多，因此需要合理安排教学顺序和实验顺序，以使学生能够顺畅、有条理地吸收、消化各知识点。如图1所示，该课程的教学顺序采用了“由易到难、先基础后系统”的原则，先介绍原理相对简单、应用较独立的基础信号设备，再逐步深入，讲解结构、原理复杂的系统设备，使学生掌握起来较容易。另外，在实验的安排上，也遵循了由简入深的原则。先安排基础实验，用眼看；再安排生产实习，动手做。学生经过“用眼看―课堂理论学习―动手做”三步以后，基本能够掌握每种设备的工作原理，并且能亲自动手操作、应用。

（2）课堂教学中理论分析与实际案例相结合。

该课程内容与实际应用结合非常紧密，因此研究人员在课堂理论讲解的过程中，采用发现教学法，为每个知识点设计实际案例，并将实际案例作为教学内容引入，提供一种问题情境，让学生积极思考，引导学生自觉、主动地探索知识和解决问题的方法及步骤，发现事件发展的起因和内部联系，从中找出规律，学到原理。例如，在讲述城市轨道交通信号系统作用这个知识点时，先以“7.23甬温线特别重大铁路交通事故”这个实际案例作为引入点，引导学生分析事故原因及影响，再从事故原因中分析出课程知识点，即“城市轨道交通信号系统最重要的作用是确保列车行车安全”。这种方法既培养了学生解决问题的能力、探索的技巧，也有利于学生记忆的保持。

（3）运用多媒体技术提高教学效果。

该课程专业性强，涉及多种设备硬件原理和控制技术，一味采用传统教育手段讲解，容易让学生产生枯燥乏味感，失去学习兴趣。因此研究人员在传统教学中穿插采用多媒体技术，通过文本、图形、图像、动画、声音、影像等多种表现形式，将复杂枯燥的原理直观生动地展示给学生，增强学生的感官效应，提高其学习兴趣和学习效率。

4 结语

《城市轨道交通信号检测技术》这门课程内容繁杂、知识点零散、专业性强、不易理解。文中探索的教学策略可以在一定程度上改善教学效果，提高教学质量。但要达到理想的教学效果，还需要在其它方面继续努力探索，完善教学方法，优化教学活动组织，以更好地完成教学目标的要求。

参考文献

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保证列车运行安全，实现列车运行自动化，行车及时指挥以及提高其运营效率的关键就是信号系统。城市轨道交通信号系统，是由地面的信号设备提供列车移动的命令授权，车载信号的接收设备根据地面信号设备提供的命令来指导列车运行。那么在系统信号的传输过程中我们使用了LTE技术的根本目的就是保证信号指令能够及时准确地进行传输。

一、轨道交通信号系统现状

目前我国城市轨道交通信号系统一般包涵并采用以下几种系统：基于通信业的自动控制系统；列车的自动监控子系统；列车自动防o子系统；列车自动运行子系统；计算机联锁子系统以及及数据通信子系统等构成。国内，现阶段开通运营的城市轨道交通信号系统中无线类的通讯系统大部分采用免费开放的2.4GHz频段的无线局域网络技术。这种技术虽然可以满足大部分城市轨道的信号传输需求，但也存在很大的局限性。主要问题有以下几点：

1、易扰。由于免费开放的2.4GHz频段的无线局域网络技术在遇到同频段设备的信号干扰时容易被抢占信号，阻断通信系统的信号传输。会经常导致信号系统采取，各种应急措施。曾经就因为有乘客携带移动的，wifi网络信号发射设备干扰到了列车的信号传递，导致多趟列车在正常运行中突然停车。这件事在当时引起的社会的广泛关注，也正是因为此次事故，相关的研究人员，开始着力于研究不容易扰的信号来运用到城市轨道交通信号系统中。

2、信号的不稳定性。开放的2.4GHz频段的无线局域网络技术虽然优点是易于设置，减少了建设初期的经济成本。但在区域覆盖边缘，该频段的网络信号会产生不稳定的状态。这种状态也很可能导致列车车载信号的发射接收装置与地面信号设备不能及时的进行沟通。

二、LET技术的特点

LTE移动通讯技术的目的在于，成立建设一个支持多媒体增强性的广播组业务，建立低延迟，具有超高传输效率且可演进的无线接入框架。

1、抗干扰。通常信号的干扰来自于系统内相同频率的干扰，这时候需要考虑到同向前后，同频率邻区间的信号对使用的主信号干扰情况。而LTE技术是由于频段资源有限及又容量需要高带宽的原因，这就可以很好地解决这种被同频段信号干扰的情况。

2、灵活性。除了可以支持多种厂家设备的混合组网以外，还可以支持多种时钟同步协议。这种灵活性能够更全面的支持于不同环境，不同设备的匹配，使得LTE技术能够有更广泛的应用空间。

3、可维护性。采用漏缆作为传输介质，所采用的轨道旁的设备数量减少。同时LTE采用网络扁平化构架，无线网部分只有少部分的元件设备组成，整体元件数量变少方便后期对整体设备进行维护。

4、高速移动性。LTE技术基于3Gpp技术进行提升发展。解决了在高速移动的环境下，能够使得网络进行快速的连接。同时LTE技术采用了多普勒频偏纠正技术，用以支持其较快的移动性。

三、系统解决方案

为了能够更好地配合该技术与轨道交通的现实需求，需要注意LTE技术在轨道交通多业务平台的融合性，轨道交通重要的安全运营性，以及为了满足不同城市，不同地区，不同环境的轨道交通，进行定制化的服务。在该技术使用的需要继续跟进改善以下几点：

1、时钟同步。由于目前国内使用的是GPS时钟同步。但局限于轨道交通的特殊性，在地下较深的站点，不一定能够有GPS信号。而且GPS信号范围大约在100米左右，超过100米后，信号开始衰弱变得不可使用，这就给，LTE技术在轨道交通方面的使用带来了相当大的困难。

2、信息安全。LTE技术目前在国内属于新型的信号交互技术。这就导致了在网络的使用过程中信息安全的维护有一定的困难。

3、信号覆盖。由于我国的轨道交通技术正在不断发展。城市轨道交通建设正在由线路向线网进行升级。多条线路的交汇使得信号的覆盖需要普及到更复杂的场景中，这对LTE信号的频段，容量等一些方面的建设需要更高的要求。

结语：综上所述，LTE技术以其超高的网络传输速率，超低的网络延迟，高质量的实时通信保证以及，其他相关的抗干扰性灵活性，方便维护，高移动性能等特点可以得出。LTE技术更适用于，城市轨道交通信号的传输以及系统的组件。本文仅以目前国内的，该技术在行业中的应用及发展水平进行简要的分析，希望对本技术的推广做出简单的普及和简要的分析。

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城市轨道交通即以电能为动力，采用轮轨运输方式的快速大运量的公共交通方式的总称，如地铁、轻轨、有轨电车等，城市轨道交通对缓解城市交通拥堵问题具有非常重要的作用，而无线通信系统作为发送设备、接收设备和传输媒体构成的系统形式，能够利用电磁波传送信息，将其应用于城市轨道交通中为其安全运营提供了可能。

1无线通信系统在城市轨道交通中的应用现状分析

虽然近年来出现了诸多新型无线通信，但现阶段通信系统与城市轨道交通信号之间仍保持相对独立的状态，工作流程不受到彼此的影响，信息共享也存在一定的局限性，所应用的无线通信网络并不相同，我国无线通信系统并未形成有机的整体，现阶段无线通信技术主要包括3G、4G网、局域网、无线保真、数字集群、全球移动通信系统、码分多址等。由于城市轨道交通的安全运营要求无线通信系统能够保持独立的状态，并在专用的传输通道中完成数据、信息传输，在接入公网的情况下安全性、抗干扰性、传输速率也不会产生明显的波动，所以现阶段除对上述无线通信技术在城市轨道交通中的应用进行积极探究外，利用数字电视信号进行开发和实现，且接入操作便捷，容量非常大，满足下行高速数据传输，对频点的适应性较强，且对无线频段干扰具有较强抵制性的数字视频广播无线通信技术，由于发展较为成熟，而且可以较好的满足现阶段城市轨道交通对数据传输的需要，现阶段被广泛的应用于城市轨道交通建设中。

2无线通信系统在城市轨道交通中的应用发展分析

2.1数字集群系统

此项技术是欧洲通信标准协会为满足欧洲国家专业部门移动通信方面的实际需求而确立的开放性系统，其主要功能是在统一的技术平台上完成多群组指挥调度、数字化全双工移动电话服务、短数据或分组数据传输等，所以将其应用于城市轨道交通中，可以为控制中心或车辆段进行行车调度和车场调度提供有效的工具，为城市轨道交通各车站的值班人员、调度办公室等工作场合比较固定的工作人员与轨道列车司机、维修部门、站务人员、公安部门等处于移动状态的人员进行语音通信提供直接的途径。

2.2无线保真技术

此技术又被俗称为Wi-Fi，其与蓝牙技术都属于短距离信息或数据传输工具，宽带可针对无线保真技术受到的干扰和信号的强弱进行实时调整，在实际应用中受数据传输对网络稳定性和可靠性的依赖影响，以及数据传输中可能涉及不同传输渠道设备的兼容，所以宽带通常调整为1Mbs、2Mbs、5.5Mbs三种，无线保真技术的可靠性、信息传输速度、组网成本都较理想，在开放区域内无线保真技术的通讯距离可超过300米，封闭区域也能够达到70米至120米，所以将其应用于城市轨道交通中对于网络整合具有重要的意义。

2.33G、4G通信技术

3G通信技术的标准主要有联通WCDMA、电信CDMA2000、移动TD-SCDMA三种，其在性能上既可以对音乐、视频、图像等多媒体形式进行处理，又可以高速的提供多样的信息服务；而4G在3G的三项标准的基础上加入统一的技术标准LTE，其通讯双工模式即常见的FDD和TDD，实现终端设备与移动基站的通信，其视频和图像的传输质量相比3G更高，数据下载速度和上传速度几乎达到100Mbps和20-50Mbps，几乎可以满足任何无线服务的要求，将两种通信技术应用于城市轨道交通中可以对信息、数据快速传输和下载提供技术支持。

2.4无线局域网技术

此项技术的协议族以IEE802.11为基础，频点为5GHz，在室内和移动环境中都可以使用，传输速度在1至2Mb/s之间，现阶段我国城市轨道交通基本都已无线局域网技术标准为主要依据，但在将无线局域网技术应用到城市轨道交通中应考虑到其实际容量是否充足的问题，例如将CCTV和专用电话等通信子系统应用于城市轨道交通中，其实际容量并不能够满足，所以要结合其他的技术进行使用。

2.5微波存取全球互通技术

此项技术属于无线宽带接入技术，以多载波调制技术为主要支撑，所以对高速数据业务具有较理想的处理效果，而且其对频谱资源的利用率较理想，传输距离可以达到几十公里，所以将其应用于城市轨道交通建设中相比无线局域网，效果将更加理想。

2.6TRainCom系统

此项技术又被称为德力风根无线电通讯系统，其以城市有轨交通中的地铁无线通信为服务对象，由于无线局域网技术在高速移动状态中应用的效果相对不理想，在整合系统解决思路作用下，德国德力风根公司研发了此系统，其将信号和通信系统有机整合成一个系统，并将更多的功能融入到该系统中，此系统应用的全双工数据传输模式使列车上传和下传有效分离，上下行传输的数据之间的影响得到有效地控制；另外，此系统具有全移动性，宽带与列车的运行速度之间相互独立，数据传输速度不会受到列车的行驶速度的直接影响，此特征在南京地铁实测中已经得到验证，其应用的防止多普勒频移核扩散的调制模式和多径接收机制有效的弥补了无线局域网在此方面存在的缺陷。

3结论

通过上述分析可以发现，城市建设有轨交通是城市发展的必然选择，而有轨交通的正常安全运营需要无线通信系统提供技术、信息支撑，所以对无线通信系统在城市轨道交通中的应用现状及一段时间内的发展趋势进行探究具有重要的现实意义。

参考文献

[1]奚雯佳.基于TETRA的专用无线通信系统在城市轨道交通中的应用[D].南京:南京邮电大学,2014.