城市轨道通信技术大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇城市轨道通信技术范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

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引言

随着我国国民经济持续稳定向前发展，工业化进程加快，致使我国城市化速度不断加速，城市规模急剧扩张，人口飞速增加。居民出行频繁导致客运需求急剧增长。发展城市轨道交通不仅能有效改善城市的交通环境，而且还有助于城市建设和经济的发展。为了保证建成后的轨一道交通能安全.高效的运营，就必须建立可靠的.易扩充的.独立的通信网，传输和处理轨道交通运营所需的各种信息。

1.我国城市轨道交通通信技术现状分析

为实现城市轨道交通列车运行的安全.可靠.准点.高密度和高效率，列车运营的集中统一指挥.行车调度自动化和列车运行自动化，城市轨道交通系统必须配合专用的.完整的.独立的通信系统。城市轨道交通专用通信系统，根据目前在国内9个城市建设中的情况汇总按其功能来分为：

1.供一般公务联系用的自动电话通信子系统；

2.直接指挥列车运行的专用通信子系统；

3.向乘客报告列车运行信息的广播显示子系统；

4.用于监视车站各部位.车流情况及列车停靠.车门开闭和启动状况的闭路电视子系统；

5.用以传送文件和数据传真及数据通信子系统；

6.为通信.信号.电力等专业的设备提供统一的定时信号和时间信息的时钟子系统；

7.为通信系统提供可靠.稳定的通信电源和接地子系统；

8.可实现公司本身的运营管理，内部各种信息快速传递，收集.处理以及资源共享的运营信息管理子系统；

9.为乘客提供服务的自动预售票子系统系统；

10.能将指挥中心内所有话音.数据视频设备的布线综合在一起的综合布线子；

11.为监视车站及区间隧道的灾害而设置的防灾报警子系统(FAS)；

12.为解决列车调度.人员管理.设备维修以及和公安.消防建立专线联系而设置的无线通信子系统；

2.城市轨道交通通信系统关键技术分析

2．1通信系统传输框架设计

    传输系统组成2.SG的MSTP保护环路，为各个车站与控制中心之间，以及各个车站之间提供了2M业务与10M/1OOM业务的总线型或点对点的传输通道。各个子系统利用这些传输通道，将车站设备与中心设备连接在一起，实现系统的整体功能。

    1)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，同时中心交招中l通过与市话中继连接，实现公务电话的外线业务。2)专用电话系统实现了控制中心与车站的语音调度通信功能可以由中心的各类调度台直接向各站发起调度指令。3)视频监控系统形成了车站控制中心的二级控制网络，可以从车站或控制中心公安控制中心的控制键盘对车站的某一路监控图像发起调用，将其传送到控制中心的综合显示屏或车站的车控室内的监视器显示。4)广播系统也实现了中心和车站的二级控制，可以从车站或控制中心的广播控制台发起紧急广播，同时广播系统根据中心接收到的ATS指令解析得到车辆运营信息，在车站发起车辆到站/离站预告的自动广播。5)时钟系统通过中心的一级母钟对各车站的二级母钟进行同步，同时实时向各子系统提供时钟同步信号。各车站的二级母钟对车站中的各个的子钟进行同步，供乘客正确掌握时间信息。

    2．2通信接口的设计

    由以上各章节的分析可知，传输系统是轨道交通通信系统的骨干网，既要考虑通信发展的方向，又要考虑轨道交通的安全，还要考虑轨道交通通信业务的多样性.复杂性而对通信系统业务接口的要求，因此传输系统选用IPoverSDH和综合业务接入相结合是最佳选择。SDH是目前传输网络较好的选择，其优点是:探佳，成熟，可用性.可命性.通用性好，灵活;但它也有缺点:点对多点或多点对点的传输以及图像信号的传输不理想。IP的技术正好弥补SDH的缺点，IP的缺点也正好由SDH完成，因而IPoverSD日是目前解决轨道交通通信系统传输骨干网的最佳选择。由轨道交通通信传输系统的设计可以知道，在车站的以太网承载6种相对独立的业务:SCADA业务:BAS, OA业务;乘客导乘.录像回放.广播音频下载.电源监控及专用电话预留业务;AFC业务;公安业务;调度监视业务，在控制中心即要接收处理各站点的业务，同时还要能控制整个网络，因此网管在控制中心必不可少。SDH传输网是由一些SDH网络单元组成的，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。可实现网络有效管理.动态网络维护.对业务性能监视等功能能有效她提高网络资源的利用率，能满足轨道交通传输网的信息传输和交换的要求，因此设计基于IPoverSDH接口实现的网络，能够在很大程度上满足城市轨道交通通信系统的技术要求。

    在具体的实现上，采用了!PoverSDH来传输多种业务，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传输通道送至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。在轨道交通的业务中，除了由IP解决的业务外，还有很多传统的和非传统的实时性强的业务，这些业务的接入采用目前先进的综合业务，接入是最佳选择。

    对于综合业务的接入，通过选用合理的通信设备，利用标准的2M传输通道(G.703标准)，采用PCM30/32制式，直接提供语音.数据等多种用户接口。组网灵活，可组成点对点.链路.环型等网络。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。双电源供电，使系统安全系数更大。设备模块化设计，可靠性高，扩容方便，节省投资。

3.轨道交通中通信技术应用

(一)城市轨道交通通信技术应用功能

通信应具有高可靠性，以保证列车的安全运行。通信应保证运营管理的高效率，确保行车调度指挥.运营管理以及为旅客的各种服务能够高效率地进行，因此国外在城市轨道交通中都采用了各种先进的通信技术，增大通信容量等，以保证信息的传输.存储.处理能高效率地进行。通信和信号系统紧密结合，形成一个高级自动化的通信.指挥.控制和信息系统。

通信与计算机和计算机网相结合，形成一个现代化的运营.管理.服务系统。通信应完成多种信息的传输和提供多种通信服务，除了电话语音信息的传输外，还有数据.图象.监控信号 的传输与处理.综合业务数字通信网(ISDN)等。多种通信方式结合形成统一的轨道交通通信网。除了站间和地区的有线电话和数据通信网外，与运行中的列车实现通信联系，应用无线通信技术，卫星通信和移动通信，室内无线通信等与光纤通信.程控交换等相结合，形成一个多种方式和手段的通信网，它将大大提高通信的可靠性，充分发挥通信保证行车安全和提高运输效率的作用。

(二)通信的技术类别：

按照通信的技术类别可划分成：

1）语音通信——主要传输人的语音信号

2）控制信号通信——主要传送各种控制信号

3）数据通信——主要传送各种信息系统的数据信号

4）图像通信——主要传送传真图像信号

5）运输调度通信——主要是控制中心调度和各站调度之间的通信联系

(三)轨道交通对通信的使用要求

按照城市轨道交通对通信的使用要求可分成三类：

1.有关行车安全与提高效率的通信系统

1)列车自动控制(ATC)用的通信‘

2)变电所遥控(OSC)用的通信

3)风速雨量监视用的通信

4)沿线电话

5)列车运转调度电话

6)列车集中控制(CTC)用的通信

7)传真电话

8)防护无线电话

9)站内无线电话

10)站间行车专用电话

2.为旅客服务的通信系统

1)预售通信

2)站内旅客向导通信

3)客运调度电话

4)列车公用电话

5)值班电报

3.设备维修及运营管理用的通信系统

1)移动无线电话

2)无线呼叫

3)直通专用电话

4)沿线电话

5)传真电报

从上述城市轨道交通应用的通信技术概况可以看出，它是一个种类繁多技术先进的系统，包含了各种通信方式和手段，没有这样一个现代化的通信系统实现列车的安全.可靠运行是难于想象的。

结束语

城市轨道交通中的各种各样的运用状况，推动着通信技术的发展，通信技术要开发各种各样的接口来满足城市轨道交通的实际使用。为了确保城市轨道交通列车运行的安全.可靠.准点.高密度和高效率，实现列车运营的集中统一指挥，城市轨道交通系统必须配备专用的.完整的.独立的通信系统。

参考文献

1.上海大型市政工程设计与施工丛书《轨道交通明珠线一期工程》上海科学技术出版社2010．8第一版

2.城市轨道交通研究《城市轨道交通研究》杂志社2011第六版

3.吴论麒主编城市轨道交通信号与通信系统北京中国铁道出版社2009-lO

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随着信息技术化时代的到来，我国的移动通信需求也在不断的提高。而新一代5G通信技术的出现，在一定的程度上满足了人们对通信的需求。特别是5G通信技术在我国城市轨道交通过程中的应用，它不仅为乘客们的通话提供了便利，还在一定程度上提高了城市轨道交通系统的安全性、可靠性和稳定性，从而为乘客们的生命安全也提供了一定的保障，促进了我国城市轨道在未来科技中的稳定发展。

一、什么是5G通信技术

5G通信技术是基于4G的移动通信技术，又比4G的移动通信技术高的一种新一展的产物。在信息技术不断发展的背景下，5G通信技术的发展也非常迅速，它为移动通信用户之间的传输奠定了良好的基础。5G通过应用各种集成技术和先进的信息技术，让其系统效率得以提高。它在4G的移动通信技术的基础上，又增加了信息资源的处理能力，有效降低其生产能力，充分满足通信市场发展的需求，间接推动了新科技革命的发展[1]。在我国通信技术不断发展的背景下，虽然5G通信技术没有完全和正式的被应用，但它已经应用到城市轨道发展的各个方面。与4G通信技术相比，5G通信技术的设备不仅仅限于手机和平板电脑等软件，它还包括许多便携式的电子设备。除此之外，它与4G通信技术相比，在速度也有了很大的提高。因此，5G通信技术的发展和出现标志着我国通信技术的在世界的科技发展中又得到了进一步的提高。

二、5G通信技术在城市化交通轨道中的重要性

城市轨道交通的通信系统主要包括无线通信系统和有线通信系统。然而，在当前信息技术快速发展的背景下，在城市轨道交通中的无线通信技术的发展是非常迅速。它基本上可以实现应急救援人员的实时通信，节省一定的时间。而5G通信技术在城市轨道交通中的应用已经成为一种新的实用方法，它可以缩短信息传输的时间，从而保障城市轨道交通系统的正常运行。可以说，5G通信技术已经轨道交通非常重要的组成部分，它在保证信息传输的及时性和可靠性的同时，又在一定的程度上大大地提高了城市轨道交通系统的事故处理能力。除此之外，5G通信技术的发展，还可以建立大规模的物联网，使用户之间的联系不受地域限制，人们可以随时随地进行通信。同时，5G通信技术在城市轨道系统运行中的应用还可以提高轨道交通的运行效率，从而促进城市轨道交通的不断发展。5G通信技术还增加了D2D通信功能，这在一定的程度上减轻了基站的负担，减少通信的延迟。此外，D2D通信可以降低信息传输功率，并为彼此靠近的用户节省能耗。同时，5G通信技术在安全性和可靠性方面也作出了更大的改善，这更加地有利于提高城市轨道交通通信系统的性能。

三、5G通信技术在城市化交通轨道中所存在的问题

3.1没有得到完全的应用

在城市轨道交通的应用中，虽然5G通信技术给轨道交通带来了便利和发展，但目前5G通信技术还没有在城市轨道的交通系统中得到完全的应用，它在城市轨道交通的应用过程中还存在很多问题。5G通信技术目前最重要的特点是节约资源和提高传输效率。然而，在它在城市轨道交通的应用过程中，安全性无法得到保证，尤其是在网络信息安全领域[2]。因此，相关的科技人员应该清楚我国目前正处于资源稀缺阶段，如果不让5G通信技术在城市轨道交通系统中得到充分的应用，这将不利于我国通信技术的可持续发展。

3.2对5G通信技术的应用还不完全

目前，由于5G通信技术正处于发展阶段，它在实际的应用过程中会遇到许多问题。因此，相关的人员在应用5G通信技术的时候，需要遵循循序渐进的原则，从而提高技术的应用性和可扩展性。当5G网络发生事故时，要及时的转移到其他设备上保持通信，从而保证列车运行的安全，让5G通信技术在城市轨道的发展中得到完全的应用。

四、5G通信技术在城市轨道交通过程中的应用

4.1加强了列车与列车之间的通信

目前，相关的研究人员为了完善列车的控制系统，防止列车因轨道旁网络设备故障而降级或停运，它们把5G通信技术应用到了列车的控制系统中。由于5G通信引入了端到端通信技术，它让列车设备之间的数据通信不需要基站的传输。而D2D通信技术可以用作另一种冗余通信方法。当轨侧网络出现故障的时候，它可以让列车直接相互通信，并相互报告各自的位置信息以及运行状态信息，从而保障列车的安全运行。同时，5G通信技术还可以进一步减少列车与列车之间的通信延迟，从而缩短列车的运行间隔，它在提高列车运行效率的同时，又提高了列车与列车之间通信的可靠性。除此之外，在列车与列车的通信中，5G通信技术中信息的传输是快速和安全的，它可以充分建立安全的网络连接，使信息数据可以通过终端传输，从而有效的实现车与车之间的信息交互，为列车的运行安全提供保障。

4.2减少了城市轨道交通系统中的故障

5G通信技术让城市轨道交通系统的终端接入设备作为了网络的中继，为其他设备提供了通信链路，这也让整个网络系统不会因为个别位置的信号微弱而无法通信，从而使整个轨道交通网络更加健壮，进一步的提高通了信网络的可靠性。除此之外，5G通信技术还让车辆两端的车辆控制器能够直接通信，而不需要通过车辆的地面网络在两端之间铺设直通线路，这在一定的程度上大大地缩短了其运作系统的建造周期，为列车的后期维护工作提供的保障和便利。

4.3提高了列车轨道的可靠性

随着5G通信技术的到来，新一轮科技革命已经开始出现和发展。它不再由传统产业驱动，而是由高科技产业驱动。5G通信技术在城市交通中的应用是促进轨道交通更加自动化和系统化的有效措施和手段。它在城市轨道交通中的应用，不断提高了轨道交通的安全性和灵活性。因此，在新科技发展的背景下，相关的研究必须充分利用5G通信技术，了解技术在轨道交通中的应用，从而促进我国通信技术的可持续发展。然而，跟踪间隔是衡量列车运行控制系统性能的关键指标之一，更是保证气运行效率的重要参考[3]。5G通信技术在其系统中的应用，实现了较小跟踪间隔的基础，提高了列车与列车之间运行的可靠性和安全性，从而为乘客们的安全提供了保障。

4.4让列车之间绿色通信

篇（3）

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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Abstract: with the China's national sustainable economic development forward, to speed up the process of industrialization, urbanization rate the modern has been accelerating, the size of city radical expansion, the population grew rapidly. Residents to travel frequently passenger demand has increased dramatically. Urban rail transit development not only can effectively improve the traffic in the city environment, but also to the urban construction and economic development. In order to guarantee after completion of the rail transit safe and efficient operation can, must establish reliable, easy to expand and independent communications network, the transmission and processing of rail transit operation all kinds of information. This paper modern urban rail transit wireless communication technology and application were discussed.

Key words: the modern city; Rail traffic; Wireless communication; Technology; application

中图分类号： U213.2文献标识码：A 文章编号：

引言

随着经济的发展，轨道交通已成为现代化城市理想的交通工具，在我国的人口密集及经济增长较快的几个大城市中，如北京、上海、广州、天津、南京等地的轨道交通发展很快。城市轨道交通是解决大城市交通拥挤的一种有效措施。目前，在我国已兴起了建设城市轨道交通的。

城市轨道交通的运营离不开大量信息的交互，专用的通信系统是必不可少的，其中无线调度通信系统则是提高运输效率、确保行车安全及应对突发事件的必要手段。城市轨道无线通信系统是一个专用性很强、可靠性要求高、接口复杂的多动能调度系统，一般包括正线无线列调、维修、公安、环境控制等系统以及车辆段无线系统。

一、当下使用的无线系统

当下国内城市轨道交通行业存在的信号和通信系统都是相对独立的，随后产生的新兴无线通信的应用都各自成系统、相对独立，基本都使用各自不同的无线通信网络。而无线通信技术主要有：TETRA（数字集群）、GSM、CDMA、3G、WLAN、Wi-Fi、WiMAX、DVB-T等。前3种制式均是使用广泛且十分成熟的无线技术，但均存在传输速率低、且接入公网存在安全、干扰等问题，不能满足城市轨道交通的使用需要。DVB-T数字视频广播是为了数字电视信号在地面传播而开发的，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。场强覆盖可以采用小功率、大密度的方式，因此符合轨道交通的无线通信需求，但由于其上行速率较低，对车载CCTV不适用。

本文就3G、WLAN、Wi-Fi、WiMax无线通信技术进行论述。

1.1 3G技术

3G（第三代移动通信技术）有3种制式：TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000。国家工业和信息部已于2009年1月7日正式向3家移动运营商：中国移动、中国联通和中国电信发放了3G运营牌照。3G能够处理图像视频、音乐等多媒体形式，提供了网页浏览、会议电话、电子商务等多种信息服务。多媒体业务是3G数据业务的重点，其传输速率要求为高速移动时能够达到144 kb/s，慢速移动时为384 kb/s，静止状态为2 Mb/s，其上行速率达到几十kb/s，但仍然不能满足车载CCTV、PIDS系统所需速率，同时3G属于公网应用范畴，因此不适用于城市轨道交通行业。

1.2 WLAN无线局域网

基于WLAN（无线局域网络）的多媒体信息传输，基于802.11协议族。IEEE802.11a规定的频点为5 GHz，适合于室内及移动环境，传输速度为1～2 Mb/s。IEEE 802.11b工作于2.4 GHz频点，IEEE 802.11e及IEEE 802.11g是下一代无线LAN标准，被称为无线LAN标准方式IEEE 802.11的扩展标准，是在现有的802.11b及802.11a的MAC层追加了QoS功能及安全功能的标准。

当下中国城市轨道交通都是使用WLAN的标准和技术，如果想进一步接入更多的子系统，比如VoIP电话、CCTV等，WLAN的容量和性能就会受到限制。

1.3 Wi-Fi

Wi-Fi全称Wireless Fidelity（无线保真技术），与蓝牙技术一样，同属于短距离无线技术。典型的CBTC是基于802.11b无线网络规范，该技术使用的是2.4 GHz附近的频段，最高带宽为11 Mb/s，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5，2和1 Mb/s，带宽的自动调整有效地保障了网络的稳定性和可靠性，同时也与已有的各种802.11DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum直接序列扩频）设备兼容。其主要特性为速度快，可靠性高，在开放性区域，通讯距离可达305 m，在封闭性区域，通讯距离为76～122 m，方便与现有的有线以太网络整合，组网成本更低。

2007年9月，深圳地铁采用思科统一无线解决方案，为地铁1号线列车的安全防护系统项目搭建无线宽带传输网络，使得列车无论在站台位置还是高速运行中，都可以在地面与列车之间实现清晰的数字视频流实时播放、控制中心对车厢内的情况观察、列车火灾报警信息实时上传等功能。它是国内首个成功部署Wi-Fi技术同时实现视频上下行传输的城市轨道交通无线通信项目，为利用Wi-Fi技术进行实时视频信息传输开创了先河。乘客可以在车厢内看到高品质、不间断的数字电视节目，并能够接收地铁公司天气情况、重要新闻、紧急疏散提示等消息。深圳地铁运营中心控制室人员可以通过大屏幕看到运行中每列车每节车厢内上传的实时视频图像及火灾报警等多种安防信息，同时列车司机也可以随时调用前方站台的图像，为安全行车提供更好的保障。

1.4 WiMAX

WiMAX（Worldwide Interoperability forMicrowave Access微波存取全球互通）是近年来出现的一种无线宽带接入技术。WiMAX采用多载波调制技术，能够提供高速数据业务，并且具有频谱资源利用率高，覆盖范围广（传输距离可达数十公里）等特点。

Wi-Fi是目前无线接入的主流标准，全面兼容现有Wi-Fi的WiMAX，对比于Wi-Fi的802.11X标准，WiMAX就是802.16x。与前者相比，WiMAX具有更远的传输距离、更宽的频段选择以及更高的接入速度等，预计在未来几年内将成为无线网络的一个主流标准。

二、TRainCom®系统

TRainCom®系统是专为地铁无线通信应用而设计的。虽然在建的中国城市轨道交通均是使用本地无线局域网（WLAN）的标准和技术，而且典型的CBTC是基于众所周知的802.11b标准。但人们有意或无意中忽略了WLAN的技术并不适用于高速移动状况下的无线通信。研究表明，WLAN带宽和切换时间都会在高速移动的状况下受到非常大的影响。

针对整合系统的解决思路，德国的得力风根公司是一家军用通讯技术科技公司，研制了TRainCom®（德国得力风根无线电通讯系统），它把信号和通信系统集成于一套系统之中，并且拥有进一步融入更多子系统功能的、成熟的无线通信产品。下面就其系统特点加以论述。

（1）16 Mb/s全双工无线电链路―频分双工。TRainCom®使用全双工数据传输模式保证列车上传与下传互相分开，上下行数据能同时传输而且不会互相干扰：同一时刻在每个方向都是16 Mb/s，在半双工模式下能达到32 Mb/s。协议开销占10%，是802.11g 40%的协议消耗的四分之一。

（2）完全基于IP―可以集成其他的子系统。所有基于IP的协议，可以直接与VoIP、IP摄像头、WLAN接入点连接。对于只提供串行接口的子系统，如RS232、RS422，这些串行数据流将被转换成IP数据包进行传输。如有需要，其他的接口类型也能够接入。

（3）全移动性―带宽独立于列车的运行速度。TRainCom®无线电系统的数据传输速率与列车的行驶速度无关，得力风根公司在上海磁悬浮列车（500 km/h）上服务的系统实际应用以及在地铁的实际测试已得到证明。WLAN技术在列车高速移动时数据传输速率会急剧衰弱，TRainCom®所使用的无线通信协议是该公司专门为高速移动的列车系统开发的，采用防止多普勒频移和扩散的特殊调制模式和多径接收机制，当无线电信号衰弱时，数据传输速率能始终保持全双工16 Mb/s。

（4）QoS―完全实现可配置的功能。普通的基于IP的网络都是尽力交付，所有数据共享网络容量，没有数据包的优先权。对车载互联网，PIDS之类典型的数据应用通常不会产生问题，但对于语音通话和视频等需要实时传输，对时延敏感的应用会产生QoS的问题。当网络容量有限的时候，更会产生竞争带宽引起的时延和数据丢失的现象，因此服务质量保证显得更为重要。

TRainCom®的QoS机制不但保证高优先级和实时业务的性能，在网络容量有限的情况下也能保证每种数据业务的最小带宽。鉴于列车控制的重要性，最高优先级始终为CBTC保留，视频和语音业务一般设为中优先级，乘客信息和车载互联网为低优先级。

（5）高可靠性。由于所有的基站工作在同一个频率，几乎没有切换时间。使用一个无线电信道能达到99.9%的可靠性，使用双信道可靠性更高，2个Rx链路时即使单个故障也不会造成数据服务供应中断，4个Rx链路时更能容许同时发生两处故障。同时在中心控制单元CRCU中使用冗余服务器，当一个服务器发生故障时能自动切换到另一个服务器继续工作，以此保证运营的稳定性。

（6）安全性强。TRainCom®基于Linux硬盘加密和防火墙，中心控制单元CRCU文件系统可以得到Linux专用dm加密的保护。在车辆上，专用的网关计算机作为记录状态的数据包筛选防火墙。可以提供包括星形电话PBX和web服务器功能的外部服务。另外，CRCU可以作为轨旁网络的记录状态的数据包筛选防火墙。另外，通过将唯一的标识号分配给所有组件，预防从无线电组件对无线电系统未经授权的访问或错误访问。只有分控制单元DRCU列出的这些组件才有权访问无线电系统以及互相通信。

（7）抗干扰性好。TRainCom®工作在5.8G频段，不会产生如2.4G的严重频带拥挤现象，也不会干扰轨旁GSM，WLAN系统。对于同频干扰，每个收发器均能够通过度量RSSI来监视其接收的信号质量，进而检测干扰。使用RSSI可知道列车系统位置操作员检测并定位射频干涉。

三、结束语

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城市轨道交通信息通信系统主要是为轨道交通运营而服务，是保障列车运行过程中一个关键的因素。目前，我国城市轨道交通信息通信系统的发展方向主要是两个方面，分别是城市轨道交通信息通信系统的宽带化和城市轨道交通信息通信系统中新系统的开发应用。

1我国城市轨道交通信息通信系统现状

为了有效保障我国城市轨道交通信息通信系统安全、可靠以及快速地运行，就必须将城市交通系统与通讯系统之间进行有效配合，从而发挥城市轨道交通信息通信系统的服务功能。我国城市轨道交通专用通讯系统主要包括了十二个子系统，分别是公用电话系统、专用电话系统、广播系统、闭路电视系统以及传输系统等。

随着科技地不断发展，我国城市轨道交通信息通信系统正逐步向多样化方向发展。目前，我国城市在发展过程中，建立了大量城际轨道交通线，从而使城市轨道交通信息通信系统逐渐向大运量、中运量以及市郊线并存的方向共同发展。

2城市轨道交通信息通信系统中的核心系统

传输系统是城市轨道交通信息通信系统的核心，主要为各种应用业务提供必要的通道。通常来说，城市轨道交通信息通信系统的业务主要包括三种，分别是语言、数据以及图像。

对城市轨道交通信息通信系统而言，主要包括了控制中心、车场与各个车站需要通信业务。其业务流程如附图所示。

在实际运行过程中，为了保障传输系统的可靠性，就需要采用环形组网，也就是说控制中心与车站、车场形成了一个自愈性环形组织，当某一个部分出现问题时，整个系统能够自行保障业务正常运行。

通常来说，城市轨道交通信息通信系统有两个部分组成：其一，传输部分。该部分主要是为各种业务提供相应通道，并有效保障各种业务可以安全地从一个节点中进入到另一个节点中；其二，接入部分。该部分主要是对需要完成的业务进行接入与汇聚工作，同时将汇聚后的业务传输到传输节点中，并由传输节点完成最后的传输工作。

目前，主要应用的传输方式有三种形式：其一，开放式传输网络技术。其优点是，该技术主要为城市轨道交通而开发的技术，接口类型比较多，同时接口数据也比较多，此外，在运用过程中性能比较稳定。其缺点是，标准还未得到统一，如果业务量比较大的时候，将无法胜任宽带的要求；其二，同步数字传输技术。其优点是发展比较成熟，并拥有统一的标准以及强大的自愈功能。其缺点是主要是为语音而设置的，因此对业务中数据与图像部分不能进行有效支持；其三，异步转移模式技术。

3城市轨道交通信息通信系统中的其他系统

（一）公务电话系统与专用电话系统

城市轨道交通信息通信系统中的公务电话系统主要是为城市轨道交通提供有效的通讯工具。目前，在交换机技术不断发展的基础上，该系统在应用上有了更加多样的选择，其中，可靠性比较强而扩容比较方便的交换机在公务电话系统中的使用，促使了城市轨道交通的迅速增长。

专用电话系统主要是为列车指挥人员进行列车运行的指挥以及设备的操作提供相应通讯工具。通常来说，行车调度的可靠性越高，那么行车过程中的安全性也就越高，而行车调度的安全进行需要相应的设备支持。

（二）电视监控系统

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

篇（7）

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。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。

面向对象的编程思想，将数据与对数据的处理方法放在一起，相对形成一个独立的整体，即是对象，面向对象的设计思想是模拟自然界认识事务、处理事务的办法，它是从同类的对象中，抽出共性，形成类（即Class），任何一个类中的数据，都有一套自有的方法来进行处理，类与类之间可以通过简单的接口与外部的联系进行消息的传递，面向对象的程序早期的时候，软件行业曾经专门研究过面象对象的编程，但是大型软件的开发，编程的工作只占其中很小的一个方面，而现在重新提出面向对象的编程方法则是因为它符合大脑的思维方式，也符合客观世界的构成，因此，轨道交通收费系统的模拟软件将把面向对象的思想方法贯穿整个开发的过程，它的实现过程就是一面面向对象的软件开发过，面向对象的过程分五个方面：对象分析（即Object Orjented Analysis，也称OOA）、面向对象设计（即Object Oriented Design，也称OOD）、面向对象的编程（也称OOP）、面向对象的测试（即Object Oriented Test，也称OOT）、面向对象的维护（即Object Oriented Soft Maintenance，也称OOSM）这五个过程，程序将进入这5个阶段之后运行进入维护期，然后投入使用。

事件驱动程序的设计思想，这次的课题研究目是的生成轨道交通收系统统的模拟软件，因此要描述轻楚输出文件的整个过程，在这个过程中，将会出现很多计费的数据，同时还需要实现数据与数据之间的接口。

软件代码的设计原则，设计软件的最终目的是要让用户能投入使用且达到预期的效果，因此，一款软件设计得成功与失败的徇方式则是要先按照程序设计的标准形成计计原则，再让程序设计能达到正确、可拓展、可维护、可用、可重复使用、高效，这就是软件代码最终要实现的目的。

软件界面的设计原则，软件的界面是为了达到人机互动的目的，它是使用者和计算机互动的一个桥梁，应用软件中最重要、最关键的一个部份就是软件界面部份，软件界面是否合理关系着整个软件系统能不能发挥出应有的性能，用户能不能通过软件高效率的投入工作，因此，一个友好的软件界面有以下几个要求：

要求软件界面能准确可靠，用户在通过界面使用软件的时候，要求少出错、容错度高、高可靠性，用户输入的每一个操作都能得到适当的响应，即使用户在操作上失败，也应允许在出错之后，软件能进一步与用户互动，提供用户修改出错的过程，有纠错的机制，让用户能接下来以正确的状态重新再使用软件，用户的界面应当能够有检查用户出错的过程，如果用户一旦出错，则运行过程能中止，让错误的操作不会在运行的过程中曼延，用户的界面还应该能让软件内部的总价出现错误，一旦出现错误，软件的界面应该能响应，且让用户继续了解并进行操作；

软件的界面必须简单直观，因为软件界面的目的就是为了使环境复杂程序降低，以免信息超载，同时也要使工作效率提高，软件界面的简单直观包括输入和输出都必须简单直观，输入的简单直观是指用户输入的时候不必输入太多的信息，可以设置缺省，击键的次数和难度都要降低，用户的记忆过程和操作过程都需要降低，输出的简单直观是指显示出的信息必须是简单和易理解，软件界面的简单直观还必须一臻，所有的命令语言都要有相同的结构，所有的关键词都必须意义一致代表同一个内容，整个系统的风格要统一一致便于用户理解；

软件的界面要有易学习性和易使用性，软件的界面要求能适用所有的操作用户，能有多种的学习方式与使用方式，这样才能极大的方便用户，易学习性和易使用性还指在用户需要的时候软件能随时提供帮助，这些帮助指系统功能的提示、用户操作方法的提示、运行状态进行的提示、错误处理方法的提式，易学习性和易使用性要求软件的界面能与人的理解方式、记忆方式、通性方式、解决问题的方式相兼容。

篇（8）

城市轨道交通信号系统在当今社会中发挥着重要的作用，是轨道交通发展中必不可少的科研成果。随着科技信息技术高速发展，列车对信号系统要求越来越高，不仅表现在安全方面，同时还表现在效率方面，都需要信号系统具有较强的技术基础，为此，下文对城市中城市轨道交通信号系统的关键技术进行深入研究。

1城市轨道交通信号系统

1.1城市轨道交通信号系统在生活中的作用

城市轨道交通在实际运行中具有舒适性、不间断性、准点性等特点，基于城市轨道交通的这些特点，在城市轨道交通系统中采用轨道交通信号系统能够将信号设备的作用充分发挥，达到事半功倍的效果。从世界上先进的轨道交通运营中发现，只有高水平的信号系统，才能够在交通中实现提高列车运行的效率，并且安全性能比较高[1]。

1.2城市轨道交通信号系统特征

第一，城市轨道交通中所承担的客流量比较多，基于安全角度考虑，对于行车之间的最小行车间距要求比较高，进而对列车的速度监控提出了较高的要求，其主要的目的就是为了实现列车运行中的安全保障。第二，对城市轨道交通运输速度进行分析，城市轨道交通运行中的实际速度与铁路干线相比，数值上相差很多，所以，在实际的城市轨道交通信号系统中，不需要数据传输较快的信号系统，只需要传输速度较低的系统就可以实现信号传输功能；第三，由于在城市中，列车的运行间隔比较小，运行中所展现的规律性比较强[2]。

2城市轨道交通信号系统设计情况

由于我国在城市轨道交通信号系统研发中起步比较晚，与国际水平间存在一定的距离。在城市轨道交通信号系统建设阶段，由于在各项技术上，外商对信号系统设计的核心技术掌握着主动权，因此，在国内市场中，不得不对信号系统进行比较长时间的调试；在信号系统的运营阶段，进口设备在实际运行与维护上存在很多障碍，一些比较轻微的故障就需要外援，并且设备在实际运行中的风险比较大；在建设阶段，对于网络化比较复杂的城市，存在多种形式的信号系统，因此，在实际的信号系统投入使用中，要想实现多元化网络系统的实际使用，需要在多种线路中进行线路互联，但是该种方式在某种程度上严重影响了资源的共享[3]。

3基于LTE技术的城市轨道交通信号系统技术分析

3.1LTE技术概述

LTE技术是当今比较适用的交通信号技术，该项技术在实际城市轨道交通信号系统中能够实现高传输速率，低时延，并支持信号系统中的多种功能，支持广播组的播出业务，具有无线接入架构。LTE技术的主体性能为：在20MHz频谱带宽条件下，技术系统能够提供上行、下行分别为100Mb/s和50Mb/s的峰值速率。实现的城市轨道交通覆盖率达到了100Km。为了实现更加优化的功能，LTE系统中采取一种网格化结构，集成了适用于宽带移动传输的众多先进技术。LTE技术优势有很多，能够实现传输效率高、频谱使用灵活等功能[4]。

3.2LTE技术与WLAN技术性能对比

第一，在项目干扰方面，LTE技术能够申请比较专业的频段，有效避免外部设备的信号干扰，并且由ICIC来解决系统内部干扰。但是WLAN技术在该方面采用的是开放性的频段，信号很容易受到外部的干扰。从技术的可维护性上进行分析，LTE技术在网元上的数量比较少，实现无线覆盖距离比较远，城市轨道交通轨旁设备之间的距离比较大。在WLAN技术下，其信号覆盖距离比较短，每200米就需要设置无线设备，后者在维护比较困难；从移动性上进行分析，LTE自动频率校正技术性能比较高，能够保证信号平稳。而WLAN只适合于低速环境；从技术的服务质量上进行分析，LTE技术支持优先级的设置，能够保证信号系统的无线传输，但是WLAN技术却不能实现信号系统的优先级。

3.3LTE信号系统在城市轨道交通中应用

随着科技不断发展，LTE技术在城市轨道交通中的应用越来越广泛，LTE技术在诸多个城市轨道交通中应用。信号系统主要涉及的问题就是安全，无线信息系统要想实现稳定性以及可靠性，对于信息系统的要求比较高。信号系统在进行通讯传输时实时性要求比较高，而在PIS系统中，无线通信传输要求比较低，但是在宽带方面的需求比较大。两者在技术需求上的方向不同，因此，不能单一的将PIS系统中的LTE技术灵活应用到城市轨道交通信号系统中来[5]。2014年，在北京地铁指挥中心的支持下，多家信号厂商对LTE技术在信号系统中的实际应用进行现场测试，希望能够通过专业的技能检测，促进城市轨道交通信号技术发展。在现场测试中，具有代表性的厂商有华为、中兴、普天等，通过这些厂商对LTE技术的实际测试，得出结论，并提出LTE技术在信号系统中应用的测试结果：第一，从延时方面，其传输时延的测试结果为10~25ms，其中最长的延时为106.5ms；第二，从信号方面，信号丢包率上下行均为0.005%以下；切换延时为34~46ms左右，其中最长时间为135ms；15MHz频宽的平均吞吐量为，上行11Mb/s，下行19Mb/s。在实际的测量下，LTE技术能够完全满足信号系统在无线传输中的要求。在频率信息选择上，工信部了与无线接入系统频率使用的相关事宜，对城市中轨道交通的申请使用提供支持以及肯定，换言之，城市轨道交通单位可以使用该频段，并获取得该频段的使用权。民用手持设备中，对于信号的频段占位将不会影响频段的使用。与WLAN的开放频段相比，专用频段能够有效缓解外部信息的干扰。LTE技术逐渐成为移动通信发展中的关键技术，在城市轨道交通信号系统中发挥着重要的作用。

4结论

本文中所介绍的城市轨道交通信号系统，在轨道交通行业发展中作用突出，是城市轨道交通的主力军。在科技不断发展的进程中，城市轨道交通信号系统与科技相结合，逐步实现智能化与科技化。本文立足于城市轨道交通信号系统的作用、特点，针对目前我国城市轨道交通信号系统的发展近况，对相关问题进行分析，为信号系统中的关键技术的发展研究提供了一定的帮助。

[参考文献]

[1]刘晓娟.城市轨道交通CBTC系统关键技术研究[D].兰州交通大学,2009.

[2]王飞杰.城轨CBTC智能调度指挥系统关键技术的研究[D].北京邮电大学,2011.

[3]阚庭明.城市轨道交通乘客信息系统关键技术研究[D].中国铁道科学研究院,2013.

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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1 引言

信号系统是现代大运量、高密度的轨道交通自动控制系统中的重要组成部分，保证列车和乘客的安全，对列车高速、有序运行起到重要的作用。闭塞技术是信号系统中的一项核心技术。闭塞是指为保证列车运行的安全，防止列车相撞和追尾，在同一区间同一时间之内只准许一列列车占用(即列车已经进入区间或列车虽未进入区间，但已取得占用区间的许可)，为了达到这一技术要求而采取的方法。

闭塞技术经历了半自动闭塞时期到如今的自动闭塞时代。并逐步建立起我国的自动闭塞、机车信号和列车运行超速防护的完整体系。实现了大运量、高密度安全可靠行车。

2 自动闭塞技术

自动闭塞是在列车运行自动控制系统（ATC）控制下，根据列车运行及有关闭塞分区状态，自动变换通过信号机显示而司机凭信号行车

的闭塞方法。按闭塞制式分为固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞。

2.1 固定闭塞

运行列车间的空间间隔是若干个闭塞分区，闭塞分区数依划分的速度级别而定。一般情况下，闭塞分区是用轨道电路或计轴装置来划分的，它具有列车定位和占用轨道的检查功能。固定闭塞的追踪目标点为前行列车所占用闭塞分区的始端，后行列车从最高速开始制动的计算点为要求开始减速的闭塞分区的始端，这两个点都是固定的，空间间隔的长度也是固定的。

由于地铁的特殊条件，对安全的要求更加严格，因此必须配备列车自动保护系统。列车自动保护系统通过列车间的安全间隔、超速防护及车门控制来保证列车运行的安全畅通。在固定划分的闭塞分区中，每一个分区均有最大速度限制。若列车进入了某限速为零或被占用的分区，或者列车当前速度高于该分区限速，列车自动保护系统便会实施紧急制动。列车自动保护系统地面设备以一定间隔或连续地向列车传递速度控制信息。该信息至少包含两部分：分区最高限速和目标速度(下一分区的限速)。列车根据接收到的信息和车载信息等进行计算并合理动作。速度控制代码可通过轨道电路、轨间应答器、感应环线或无线通信等传输，不同的传递方式和介质也决定了不同列车控制系统的特点。为了保证安全，地铁列车在两列车之间还增加了一个防护区段，即双红灯区段防护。后续列车必须停在第二个红灯的外方，保证两列车之间至少间隔一个闭塞分区。如图1所示。

2.2 准移动闭塞

传统的固定闭塞制式下，系统无法知道列车在分区内的具置，因此列车制动的起点和终点总在某一分区的边界。为充分保证安全，必须在两列车间增加一个防护区段，这使得列车间的安全间隔较大，影响了线路的使用效率。

准移动闭塞方式采取目标距离控制模式。在控制列车的安全间隔上比固定闭塞进了一步。它通过采用报文式轨道电路辅之环线或应答器来判断分区占用并传输信息，信息量大；可以告知后续列车继续前行的距离，后续列车可根据这一距离合理地采取减速或制动，列车制动的起点可延伸至保证其安全制动的地点，从而可改善列车速度控制，缩小列车安全间隔，提高线路利用效率。但准移动闭塞中后续列车的最大目标制动点仍必须在先行列车占用分区的外方，因此它并没有完全突破轨道电路的限制。

目标距离控制模式根据目标距离、目标速度及列车本身的性能确定列车制动曲线，不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动方式。准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端，当然会留有一定的安全距离，而后行列车从最高速开始制动的计算点是根据目标距离、目标速度及列车本身的性能计算决定的。目标点相对固定，在同一闭塞分区内不依前行列车的走行而变化，而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。空间间隔的长度是不固定的，由于要与移动闭塞相区别，所以称为准移动闭塞。显然其追踪运行间隔要比固定闭塞小一些。一般情况下，闭塞分区是用轨道电路或计轴装置来划分的，它具有列车定位和占用轨道的检查功能。

2.3 移动闭塞

目标点是前行列车的尾部，与前行列车的走行和速度有关，是随时变化的，而制动的起始点是随线路参数和列车本身性能不同而变化的。空间间隔的长度是不固定的。

通过车载设备和轨旁设备不间断的双向通信，控制中心可以根据列车实时的速度和位置动态计算列车的最大制动距离。列车的长度加上这一最大制动距离并在列车后方加上一定的防护距离，便组成了一个与列车同步移动的虚拟分区。由于保证了列车前后的安全距离，两个相邻的移动闭塞分区就能以很小的间隔同时前进，这使列车能以较高的速度和较小的间隔运行，从而提高运营效率。

移动闭塞的线路取消了物理层次上的分区划分，而是将线路分成了若干个通过数据库预先定义的线路单元，每个单元长度为几米到十几米之间，移动闭塞分区即由一定数量的单元组成，单元的数目可随着列车的速度和位置而变化，分区的长度也是动态变化的。线路单元以数字地图的矢量表示。如图2所示，线路拓扑结构的示意图由一系列的节点和边线表示。任何轨道的分叉、汇合、走行方向的变更以及线路的尽头等位置均由节点(Node)表示，任何连接两个节点的线路称为边线。每一条边线有一个从起始节点至终止节点的默认运行方向。一条边线上的任何一点均由它与起点的距离表示，称为偏移。因此，所有线路上的位置均可由[边线，偏移]矢量来定义，且标识是唯一的。边线e7连接节点n5和n6，默认方向为从n6到n5方向；节点n5与边线e7、e8和e11相连。

移动闭塞系统中列车和轨旁设备必须保持连续的双向通信。列车不间断向轨旁控制器传输其标识、位置、方向和速度，轨旁控制器根据来自列车的信息计算、确定列车的安全行车间隔，并将相关信息(如先行列车位置、移动授权等)传递给列车，控制列车运行。

3 结语

通过与香港地铁运营培训公司的合作调研分析，并通过模拟实践操作，更深刻地体会到不同制式下的应用。可以看出，在固定闭塞、准移动闭塞中是利用前行列车所在分区的始端作为后续列车行车的观测点，在这种技术中分区的设置对行车的速度、密度等起着重要的作用；在移动闭塞中采用先进的通信方式进行大容量的地-车信息双向传输，能够实现列车精确定位，后续列车以前行列车的尾部作为观测点，大大提高了行车的密度，缩短了行车间距，易于实现无人驾驶。

参考文献

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一、高职高专城市轨道交通控制专业分布情况

全国共有30所院校开设了此专业，而东北地区仅有5所，这远远满足不了东北地区城市轨道交通通信信号技术行业对人才的需求。

二、高职高专城市轨道交通通信信号技术专业招生与就业岗位分布情况

近三年来东北地区的5所院校在校生人数基本维持在900人左右，招生数基本维持在300人左右。而从该专业毕业生就业的岗位分布情况来看，绝大多数都专业对口，其中吉林铁道职业技术学院和辽宁铁道职业技术学院的毕业生主要分布在各铁路局的信号检修员岗位，哈尔滨职业技术学院、长春职业技术学院和吉林交通职业技术学院的毕业生分布则以哈尔滨地铁、长春轻轨、沈阳地铁为主，以铁路局为辅。

三、高职高专城市轨道交通通信信号技术专业教学存在的主要问题

因为每个学校的条件和基础都不相同，所以在课程设置上的侧重点也不同。但在课程设置上都存在一个共性的问题，就是实践动手部分不够突出。实训条件是各个学校差距最大的地方，有的学校实训条件非常好，有各种真实设备，但有的学校连模拟软件都没有。师资情况对于一些老的铁道院校来说拥有较强的实力，但对于其他院校来讲面临着匮乏的窘境。

四、我国高职高专城市轨道交通通信信号技术专业教学改革建议

1.专业培养目标与专业方向调整建议。培养目标：本专业面向城市地铁、国有铁路、地方铁路、信号工程公司等单位，培养掌握轨道交通通信和信号方面的专业知识，具备从事轨道交通通信和信号设备的检测、维护与管理所需要的专业技能，并具有较强综合实践能力的有文化、技能型、高素质人才。专门化方向：通信信号技术。

2.专业课程设置的原则建议。根据对走访企业人才需求反馈情况分析，企业需要的是具有一定理论基础、具有可持续发展的高素质、技能型人才。因此，课程体系应包括素质类训练、基础类课程、专业基础课程、核心课程及拓展课程，人才培养应遵循做实基础、形成特色、提升能力这样一条主线。