城市轨道通信技术篇(1)

Abstract： Starting from the research status of the information communication system of urban mass transit in China， this paper mainly analyzes the core technology of the system and hopes that the information communication system of urban mass transit can fully play its role in railway construction.

关键词： 城市轨道交通;信息通信系统;信息传输系统

Key words： urban mass transit;information communication system;information transmission system

中图分类号：U239.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）04-0110-02

0 引言

在轨道交通系统中，城市轨道交通信息通讯系统，是直接作用于轨道交通运营和管理的，是轨道交通系统正常运转的保障，也是其他系统的重要传输通道，它提高了轨道列车的工作效率以及自动化程度，密切了各系统部门之间的联系，有利于相关工作人员对列车进行及时的管理调度。城市轨道交通信息通讯系统比较复杂，其主要子系统包括传输系统、电源系统、专用电话系统、公话电话系统等，为了充分发挥该系统特有的功能，各子系统应该互相协调和配合。

1 我国城市轨道交通信息通信系统技术的应用和研究现状

为了实现城市轨道交通系统列车运行的安全、准点、高密度以及高效率，同时统一的指挥列车的运营情况，城市交通系统就应该配合完善的通讯系统。目前，依据我国城市建设中的具体情况，可以将城市轨道交通通信系统分为以下几个子系统：传输系统、无线系统、公务电话系统、专用电话系统、无线电通信系统、闭路电视系统、广播系统、时钟系统以及自动预售票系统等。随着城市轨道交通技术的不断进步，以及大量城际轨道交通线的建立，我国城市轨道交通信息通讯系统的发展方向越来越多样化，并形成了大运量、中运量、市郊线多种并存的局面。为了进一步提升我国城市轨道交通的整体技术水平，使之不断适应城市发展的需求，打破技术垄断，同时促进其他相关的的行业、经济的发展，那么就应该重视交通信息通讯系统的技术研究。

2 传输系统是城市轨道交通信息通信系统的核心

在城市轨道交通信息通讯系统中，传输系统是其核心和骨干系统，各种信息都是通过传输系统来完成传递的。当前在我国城市轨道系统中比较常见的传输技术主要有三种，以下将简单介绍分析这三种技术。

2.1 开放式传输网络技术 开放式传输网络技术的性能比较稳定，具备非常多的接口类型还有数据，是一项专门为城市轨道交通进行服务的技术。然而，由于该技术缺乏统一的国际标准，造成其本身的封闭性，不利于进行系统的升级和优化。另外，我国在城市轨道交通方面的业务量越来越大，在宽带不断改进的环境下，开放式传输网络技术已经适应不了宽带的需求。

2.2 同步数字传输技术 同步作数字传输技术，作为电信骨干网中非常重要的一部分，比开放式传输网络技术显得更加成熟和优秀。该技术具备统一的国际标准，为系统的更新换代提供了可能性，另外还有自愈以及网管的功能。但是，该技术还有一些欠缺，例如，语音业务是同步数字传输技术主要服务项目，因此在数据和图像业务方面还存在着不足。

2.3 异步转移模式技术 异步转移模式技术的优势在于，一是业务服务对象比较多样，可以给各种业务提供服务，特别是在视频的相关业务中，其效果非常明显;二是能够有效地提高宽带的使用效率，这是因为该技术属于面向连接的技术，使用统计复用功能就能实现宽带利用率的提高。然而，由于异步转移模式技术系统的复杂性，导致该技术不够准确可靠，此外该技术的成本比较高，这也对该技术的发展产生了不利的影响。另外值得一提的是，随着各种新型通讯新技术的开发和涌现，轨道交通的业务有了相当程度的发展，新型的业务不断成熟，对宽带的需求也有所上升。在未来城市轨道交通信息通讯系统中，将会采用千兆以太网技术和粗波分复用技术。其中，千兆以太网技术，能够和以太网及快速以太网兼容，并且具有直接、快速的特点，设备比较便宜，传输距离长，在一定程度上能够让城市轨道交通信息通讯系统组网的要求得到满足，而且也解决了以太网存在的缺陷;粗波分复用技术，已成为大容量电信骨干网的首选，它具有操作简单、价格便宜以及容量大等优点，未来城市轨道交通信息通讯系统中可以充分利用粗波分复用技术，值得推广。

3 城市轨道交通信息通信系统的其他子系统

3.1 公务电话系统 公务电话系统作为轨道交通运营控制的重要通讯工具，主要是用于轨道交通线内部的一般公务通信，并且连接了市话网和一些相关的轨道交通线的公务电话网。在轨道交通线内部，可以直接通过拨号进行通话;如果与公用电话网的用户通话，那么是由全自动或是半自动的出入局来完成呼叫。另外，该系统应该要有其他普通程控交换系统所不具备的功能，例如，和时钟系统的时间达到一致。

3.2 专用电话系统 专用电话系统是轨道系统所专用的，是为轨道交通行车指挥、系统能够正常运行所专门设置的通信设备，主要负责的是控制中心和各车站的列车、电力、防灾及公安等方面的调度，并且还提供了紧急电话、调度电话以及站间电话业务。在轨道交通中使用专用电话系统，有利于工作人员指挥列车的运行，以及进行设备的操作，同时也为行车调度提供了有力的支持。在应对突发状况时，为了快速解决事件，可以把系统内部的每台电话都设置成热线电话，进而保障行车安全。

3.3 闭路电视监控系统 闭路电子监控系统通过图像通讯，能够跟踪、监控和记录实时的动态图像。该系统还具有指挥和管理的功能，有利于实现城市轨道交通自动化调度和管理。另外，电视监控系统的传输具有不对称的特点，导致车站到中心需要比较大的宽带，而中心到车站运用低速的数据业务即可。就目前来看，ATM技术仍是电视监控系统中最佳的传输机制，该系统可以利用ATM技术按需求连接、分配带宽的特点，保证图像的质量，同时也节省了所占的宽带。

3.4 广播系统、时钟系统、无线系统、电源系统 广播系统由控制中心广播系统、停车场广播系统组成。首先广播系统采用的是模块化的设计，因而结构很简单，便于操作和安装;其次该系统具备很好的兼容性以及一致性，采取的是进口数字音频信号处理设备，可以根据需要进行自由组合。时钟系统主要有设在控制中心的GPS接收设备、主控母钟、各站铺助母钟、子钟以及传输设备等组成，其作用在于为乘客与工作人员提供标准时间，并且为其他系统提供统一的时间信号，从而实现全县统一的时间标准。无线通信系统包括列车无线通信、公安无线通信以及消防无线通信。是为列车运营、电力供应、日常维修、防灾救护提供指挥手段的专用通信系统。电源系统由配电设备、整流设备和蓄电池组成。电源系统是为通信设备中各系统正常运行提供电源保障。所以，电源系统一定要具有安全性和可靠性，可以满足不间断的运行。

4 结束语

近年来，我国城市轨道交通信息通讯技术不断完善，有着良好的发展趋势。由于列车的安全行驶需要可靠性高的通讯系统的支持，工作人员需要在了解该系统的基础上，深入分析研究通讯系统，紧密地将通信与信号结合起来，进而形成一个集控制、指挥、通讯和信息为一体的系统。例外，注意结合运用无线卫星以及移动通讯等先进的科技，保障列车能够在运行过程中实现通讯联系，也有利于形成完善的通讯网，提高通讯系统的可靠性，并且保证列车在行驶过程中的安全。同时要提高城市轨道交通的服务水平，促进城市轨道交通稳定健康发展。

参考文献：

[1]钦臻文.通信传输系统在城市轨道交通中的应用发展[J].城市轨道交通研究，2009，12（3）.

[2]丁晶，薛智军.刍议城市轨道交通信息通信系统技术[J].科技致富向导，2013（17）.

[3]黄秀敏.网络通信对城市轨道交通系统的发展意义何在[J].中国电子商务，2014（4）.

[4].通信传输系统在城市轨道交通中的应用发展[J].科技创新与应用，2013（8）.

城市轨道通信技术篇(2)

【关键词】轨道交通；城市；无线通信技术；应用；措施

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

第五代移动通信技术是现代通信的前沿技术，如图2所示，5G通信技术的出现和应用，可以为城市轨道交通的无线通信系统带来技术上的革命，对提高城市轨道交通无线通信系统的整体水平具有重要的意义。比如基于5G移动通信技术的轨道交通无线通信系统，可以实现高达1Gbit/s的通信速率。MIMO大规模天线技术的应用，可以使得无线接入层的频谱效率和接入终端数量有10倍以上的提升，且通过引入MEC技术，还可以将业务“下沉”到车站接入网侧，为乘客带来零时延的体验[4]。作为新一代移动通信技术，其具有高可靠、低时延的特点，对解决目前城市轨道交通无线通信系统存在的时延长、故障频繁、干扰多的问题具有重要的作用。在5G通信技术具体应用中，可以利用LTE-A技术构建车地无线通信系统核心网络，LTE-A技术具有融合性高的特点，有利于构建高可靠、低延时的轨道交通无线通信系统。在5G通信技术具体应用中，还可以利用MIMO增强技术来实现接入层的大规模高密度的无线网络覆盖，MIMO增强技术的应用可以在很大程度上提高频率效率和系统容量[5]。不过目前对于5G通信技术的应用还处于研究和开发阶段，所以为了提高5G通信技术的应用水平，还需要结合轨道交通无线通信系统的需求和要求，加强对5G通信技术的研究。

城市轨道通信技术篇(3)

1.1城轨交通通信技术概述

城市轨道交通专用通信系统，是城市轨道交通系统的核心，其功能强大，涵盖面广，为保障轨道交通安全正常运营、顺利实时调度调整、智能监控提供有力支持。现根据当代国内城市发展建设中所涉及城市轨道交通通信系统实际的设计情况汇总按其功能分为十二大交通专用子系统。首先，作为城市轨道交通通信系统的整体构架，这些子系统在设计上相互依托、相互作用，之间的调度能协调工作，在不同的运营环境下能够智能的相互调节。其次，作为整体构架的分支，各个子系统又拥有对各自子系统内的故障进行检测和报警的功能，由此来保证整个系统的可靠性。如轨道交通通信系统中电话通信子系统，承载着运营管理中的一般性公务联系，而常规性质的城市轨道交通运营服务管理大都通过电话通信子系统来完成。这种辅助型子系统能将自身的作用发挥到极致，而后以一种辅助的方式来确保行车安全、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响应速率，以此成为整个通信系统的重要分支。考虑到实际工程中的轨道交通线路建设为分段式及今后逐步实行三期延伸的工程建设特点，该线路的通信系统应该建设成一个安全可靠、功能合理、技术先进、经济实用并易于扩展的通信网络，这也是我们做进一步规划研究的目的。

1.2关键技术

1.2.1MSTP

MSTP（Multi-ServiceTransferPlatform）（基于SDH的多业务传送平台）是指基于SDH平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。利用MSTP可以为各个车站站台与控制中心建立保护环路，这种基于MSTP的2.SG环路具有为各站点提供2M业务与10M/100M业务的总线型或点对点式传输信道。通信系统的整体设计思路就是利用这些由MSTP搭建的传输通道将车站设备与中心设备连在一起，从而实现该系统的整体功能。

1.2.2IPoverSDH

由于，数据传输系统是轨道通信系统的重中之重，既要考虑通信技术的发展，又要考虑轨道交通运行安全，还要考虑轨道交通中通信业务种类繁多、面对情况复杂，其对通信系统业务接口的要求很高，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是当前传输网络中比较好的一种方式，优点是：精准、灵活、简单易用、可靠性强；但它也有缺点：点对点、多点对点的数据传输以及图像视频信号的传输不是很理想。而IP技术则正好弥补了SDH的缺点，所以采用IPoverSDH是解决轨道交通通信网络系统的最佳方案之一。根据城市轨道通信数据传输系统的设计可知，在轨道车站的网络中承载六种相对独立的业务：1、SCADA业务；2、BAS、OA业务；3、乘客诱导、录像回放、广播下载、电源设备监控及专用电话预留业务；4、AFC票务业务；5、公安业务；6、OCC调度业务，在OCC既要接受处理各个分站点的业务，同时还需控制整个行车网络，因此网络管理在OCC控制中心必不可少。SDH数据传输网是由SDH网络单元节点组成，在光纤、微波或卫星上进行同步的信息数据传递、交换等功能于一身，并由统一网络管理系统进行管理维护的综合性信息网。这种网络技术可实现网络的高效管理、实时网络维护、实时业务性能监控等功能，可有效的提升网络数据、带宽等的利用率，能满足城市轨道交通数据传输网的数据传输和交换需求，因此设计基于IPoverSDH技术的网络，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。在这项技术具体的实施上，采取IPoverSDH来执行多种业务，在每个不同的城市轨道车站和车辆段作为数据信息采集节点，通过公共或者私有网络接入将本节点的数据通过SDH传输信道送至OCC控制中心，在OCC控制中心将采用专有的网络数据分析管理系统对各个节点的信息进行处理。在城市轨道交通的业务中，除了由IP技术处理的业务外，还有时效性很强的业务，这样的业务就必须采用综合业务接入的方式来进行处理。对于综合业务网络的接入，可以选用合适的网络通信设备，利用常规的数据传输通道，采用PCM30/32的方案，就可以方便的提供语音、图像数据等多种系统接口，网络构建十分灵活，可构成点对点、链路、环形等多种拓扑结构。具有64K交互能力，在这种方式下上下电路不会阻塞，也在沿路可根据实际需要设置上下电路。采用双系统供电，可以使整个系统的稳定性及安全系数更高。

2城市轨道交通无线通信系统

当前城市轨道交通网络尤其是无线网络的发展目标是在稳定快速的接入基础上，同时提供可靠语音业务和更宽的宽带数据业务。当前蓝牙、WIFI等各类无线技术的迅速发展普及，让这一目标的实现成为可能。

2.1城市轨道交通下一代无线通信系统关键技术研究下一代城市轨道交通无线网络通信系统的实现，依赖于下列关键技术：大容量快速宽带技术、数字语音集群通信技术、信道切换优化技术、集散式基站及载波复用聚合技术等。这些技术有着各自的特点和要求，而这些技术最终融合于正交频分多址技术。正交频分多址技术有时又称为分离复频变调技术具备高速率资料传输的能力，加上能有效对抗频率选择性衰减通道,每个用户可以使用各自的载波，通过不同频率正交方式来区别每个不同用户。其基本思路是把一高速资料串行分割成数个低速资料串行，并将这数个低速串行同时调制在数个彼此相互正交载波上传送。

2.2多输入多输出（MIMO）技术多输入多输出技术（MIMO）是一种新型的移动通信关键技术。这种技术可在不提升网络负担的情况下成倍的提高通信系统的带宽容量和频谱利用率。MIMO技术包括空间复用、空分多址、预编码以及开环发射分集。MIMO技术将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化，比较接近最优的空域时域联合的分集和干扰对消处理。MIMO技术目前最基本的配置是采用下行双发双收的2×2天线配置和上行单发双收的1×2天线配置，高端配置则是下行链路MIMO和天线分集支持四发四收的4×4天线配置或者四发双收的4×2天线配置。当前MIMO技术已经广泛的用在LTE等宽带技术中，日趋成熟，在未来城市轨道交通的通信中也会起着巨大的作用。

3结语

城市轨道通信技术篇(4)

[关键词]城市轨道交通；信号系统；关键技术；分析

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

[1] 陈琦，张冲，孙冀东，李文祥.城市轨道交通信号维护支持系统与信号系统同步设计的可行性及实践[J].中国铁路，2014.

城市轨道通信技术篇(5)

【关键词】 车――车通信 CBTC 通信 自动控制 信号控制系统

引言：

目前，大多数城市轨道交通信号系统都采用了CBTC系统，CBTC系统是基于通信的列车自动控制系统，其结构与应用已非常成熟。

随着技术的进一步发展，基于车――车通信技术的新型轨道交通信号控制系统将很有可能取代现有的CBTC系统，成为主流的轨道交通信号系统。

一、基于通信的CBTC信号控制系统原理及缺点

基于通信的CBTC系统的核心是列车自动控制系统（ATC），它由算机联锁子系统（CI）、列车自动防护子系统（ATP）、列车自动驾驶子系统（ATO）及列车自动监控子系统（ATS）构成。

各子系统之间通过数据通信传输子系统（DCS）作为信息交换网络，实现地面与车上控制相结合、现地控制与中央控制相结合，构成一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整以及列车自动驾驶自动化等功能等为一体化的自动控制系统。

其业务主要为：对列车实施调度、防护、操纵、多子系统通过计算机网络连接实现网络化信息化。具体功能表现为：列车按照运营图自动运行；为列车门、站台屏蔽门的开闭提供安全监控信息；全线列车及信号设备的自动监控；列车运行及信号运行的日志及数据收集存储；与外部接口系统（如：综合监控系统、时钟系统、乘客信息系统（PIS）、无线通信系统、TCC系统）的数据交互等。

虽然CBTC系统已日趋成熟且在轨道交通领域大量应用，但仍有不少问题亟待解决：如前后车运行联动的问题。CBTC系统虽支持不同控制级别列车的混跑，但当CBTC级别的列车与点式列车互相追踪时，前车车载设备在不同控制级、不同故障类型、不同驾驶模式下对后车运行的影响，以及前后车追踪间隔的设置等，都是需要进一步解决的问题。又如闯红灯防护问题。

在点式级别下，因为没有连续的车-地通信，且应答器作用范围有限，司机很难做到对列车的误启动保护。再如车-地无线传输及同站台换乘车站无线干扰的问题。车-地之间的无线传输对信号传输质量稳定性的影响，以及现场不同系统的复杂信号干扰对线路开通调试带来的困难，甚至在运营阶段由于通信不稳定而导致的列车紧急制动等问题，也需进一步优化。

为了进一步优化结构，解决以上问题，更新一代的基于车――车通信技术的新型城市轨道交通信号系统方案已悄然登场。

二、基于车――车通信的信号控制系统结构分析

基于车一车通信的新型信号控制系统，其本质是以列车为中心的新型CBTC系统。

根据ALSTOM在法国里尔l号线提出的基于车――车通信的新型CBTC系统概念，与传统CBTC系统相比，其结构中去掉了联锁子系统和区域控制器子系统，ATS直接与车载控制器VOBC进行通信，将进路信息发送给车载，车载根据进路信息，直接控制道岔的转动和进路的开放，以及移动授权的计算等与轨旁相关的安全功能。这一设计不但减少了联锁子系统，而且减少了系统的接口数量，从而降低了系统的复杂性。

由于精简了轨旁的设备，基于车一车通信的新型CBTC系统与传统CBTC系统在功能分配上差别很大：CBTC系统中大多数轨旁核心功能，都移至车载控制器上实现，大大简化了系统数据交互的复杂度，减少了信号系统网络负荷，缩短了通信时延，提高了系统整体性能。

在车――车通信方式中，后续列车根据自己的状态，向前行列车请求前车的位置信息。后续列车可根据收到的前车位置信息自行计算移动授权和相关的制动曲线。因此，前后列车之间，仅仅通过交互列车位置信息的简单动作便可实现列车移动授权的计算等功能，而无需由轨旁系统计算后再通过网络发送给车载控制器，这样就大量减少了数据通信量，降低了车载控制器的反应时间，并且能快速更新后续列车的速度曲线。

三、基于车――车通信的信号控制系统的优势

3.1结构简单成本低廉

车――车通信系统省略了联锁子系统和区域控制器子系统，其余各个子系统之间的数据流交互和接口简单清晰，避免了繁琐的流程，降低了各个子系统之间的耦合度，防止了各子系统的干扰，而且系统不用过多的连接，也解决了系统接口不兼容的问题，使系统在使用的过程中比较简单，维护过程中成本低廉。

3.2联锁功能更加灵活

车――车通信系统车载控制器的联锁功能可以在列车运行的过程中使之更加的灵活，可以对道岔道的转动进行控制，让列车能够及时地运行决策，提升列车的运行效率。

在确保运行安全的基础上，防止对各类设备的干扰，节省了大量管理设备的时间，而且在具体的运行设计中也节省了时间。

3.3信息交互能力大幅提升

基于车一车通信的新型信号控制系统取消了轨道旁的控制器设备，所以也不用存储联锁的数据，客观上精简了车――地之间交互的信息量以及交互时间，减少了车载控制器的系统反应时间，使得车载控制器反应的速度非常快，而且会及时地建立速度曲线，列车会将自己的运行状态调整，在列车发出请求后，迅速获得周围列车和设备的位置，在接收到相关的信息后，通过对移动授权的分析，绘制制动曲线。所以，在列车之间，其交互性大大的提高，而且，通过移动授权的计算，完成了各项功能。

3.4运行时间间隔进一步缩短

由于车――车通信系统减少了车载控制器的系统反应时间，于是它能提供更小的运行时间间隔。可以在保证安全的前提下，可以为运营提供更加灵活和多样化的运输组织方案。

3.4节省大量空间

车――车通信系统去掉了联锁子系统和区域控制器子系统，节省了大量的空间，不但提高了整个系统的运行性能，而且使列车在运行的过程中更加的安全。

总体而言，车――车通信系统对传统CBTC系统实现了创新，使信息的交互性更好，有效控制了车载控制器反应时间，使整个系统的运行性能更有保障。

四、结语

基于车一车通信的新型信号控制系统，能够大幅度提高系统的快速反应性能、机动灵活性能及安全稳定性能，具有很大的发展空间和潜力，将是未来城市轨道交通信号系统的发展趋势和方向。

参 考 文 献

[1]安静，王令群，吴汶麒. 基于无线通信的列车控制系统研究及应用综述[J]. 上海应用技术学院学报（自然科学版），2016，02：132-138.

[2]陆[，朱翔，纪文莉，郑国莘. CBTC系统无线通信采用UHF低频段的可靠性分析[J]. 城市轨道交通研究，2016，04：15-20.

城市轨道通信技术篇(6)

[关键词] 城市轨道交通 轨道交通自动化

中图分类号：TM63文献标识码：A文章编号：

中国城市轨道交通近年了发展迅速，中国城市规划建设的轨道交通网络总里程已达5000公里，总投资估算将超过8000亿元。随着城市化的快速推进，作为中国城市公共交通网络重要组成部分的城市轨道交通网络建设也在快速发展。中国已有北京、上海、广州、深圳等10个城市拥有已建成的轨道交通线路，全国规划建设轨道交通网络的城市则已达25个。

我国城市轨道交通在“十一五”和今后一个相当长的时期内快速、健康地发展。据有关专家估计在此期间，我国准备建设轨道交通的城市已有10多个，线路总长为400多公里，建设投资约1400亿元人民币。预计到2010年，我国将建设轻轨线路约450km，到2020年建设轻轨线路约900km，规划轨道交通网总里程达到3500多公里，轨道交通发展的前景宏大，建设市场广

1城市轨道交通自动化技术的需求

城市轨道交通（轻轨和地铁）在城市的建设和发展中正起着越来越重要的作用。现代化城市建设要求城市轨道交通的全面现代化。要求在轨道交通中采用先进的自动化技术。现代城市轨道交通对自动化技术的需求是：

（1） 城市轨道交通线一般都要延伸十几公里或几十公里，连接十几个或几十个车站。全线实现自动化，就需要在车站建立局域网监控车站设备，在全线建立城域网监控管理全线的运营。

（2） 轨道交通是公用事业、关系重大，用于城市轨道交通的自动化系统必须是高可靠性和高安全性的系统。它又是快速交通工具、必须可靠、稳定、安全运行。运行的安全性和监控系统的可靠性与市民生命财产和社会秩序紧密相连。因此，实现自动化要以可靠性和安全性为第一。

（3） 城市轨道交通必须高效率、快节奏。任何迟滞、阻塞都会造成极坏影响。城市轨道交通自动化系统必须是一个稳定的、快速响应的、高效运转的系统。

（4） 城市轨道交通要求各专业必须协调运作，全线信息共享，具有较强的抗灾害能力、交通指挥能力和调度能力。因此，轨道交通自动化系统，应实现综合监控、协调管理，满足轨道交通现代化管理的要求，保证旅客安全和设备安全，保证高效运转。

（5） 城市轨道交通的投资很大，业主希望通过对旅客的增值服务，带来更大的经济效益。因此需要在自动化系统实现多媒体技术和其他新技术的应用。实现车站信息化，车上信息化，对乘客的更安全、更优良服务。

2轨道交通自动化系统的特点

轨道交通的需求具有其特殊性，因此，应用于轨道交通的自动化系统也具有一系列特点：

（1） 应在车站级建立可靠的、快速的监控网络，应建立一个通管全线的中央监控中心及中央监控网络。通过骨干网（城城网）将各车站的监控网与中央监控网连接起来。整个监控系统是一个分层分布的计算机网络，是一个大型的地理上分散的SCADA 系统。

（2） 用于轨道交通的监控系统必须满足可靠性设计，必须具备安全保障体系。无论是车站里还是中央监控中心的监控网，必须是高可靠性的工业监控网。作为骨干网的城域网要求可靠性和安全性更高一个级别。也要求全线分层分布网络高可靠性。达到可用率指标为99.99%。

（3） 应用于城市轨道交通自动化系统是一个高响应性的实时控制系统。虽然它是三层结构，但从顶层到底层的遥控响应时间（即遥控命令发出到被控装置执行信息返回的时间）不高于2 秒。

（4） 应用于城市轨道交通自动化系统是一个各专业子系统互连，具有统一的平台，实现资源共享的综合自动化监控系统。随着自动化技术的进步和通信技术的现代化，轨道交通中子系统多岛分立的自动化系统逐渐退出应用。城市轨道交通自动化系统正在发展成为一个计算机集成系统，这个系统具有统一的平台，具有综合监控功能的软件体系，可以实现灾害模式下、阻塞模式下和正常工况下的全系统联动。

（5） 因为有了一个高可靠性和带宽资源极大的计算机集成网络，所以各种新技术特别是计算机多媒体技术广泛应用到了轨道交通的监控管理中。例如，数字视频系统，声讯查询系统、车站动态信息服务系统、地理信息系统等，因此，应用于轨道交通的自动化系统是一个广阔的系统集成平台，其上可集成各种新型技术，具有良好的扩展性和开放性。

3轨道交通自动化的未来

城市轨道交通在插上综合自动化的翅膀之后，已经实现了监控管理上的飞跃。随着自动化技术更新、更快地发展。可以预期轨道交通的未来将更加光明。

（1） 综合自动化监控系统在轨道交通中的广泛应用将推动轨道交通运营专家系统在中国的出现和发展。综合自动化监控系统在地铁运营中，（轻轨）建立了一个强大的数据库，形成了一个信息共享平台。在这个平台上，不断地总结地铁和轻轨的运营经验（系统为这种经验总结提供了强大的计算机自动化计算手段），对外部和内部所有数据进行综合分析，最终会开发出一个适合地铁和轻轨现代化管理的专家系统，这是轨道交通自动化发展的必然趋势。

（2） 自动化领域的新技术将更多地进入轨道交通。轨道交通各专业应用自动化技术的进程将加快。轨道交通信号系统历来是各专业之首，它的自动化进程影响着全局。目前，出现了移动闭塞技术，无线电信号技术。ATO（列车自动驾驶）又向无人驾驶发展。其他各专业也都有各自的新发展。

城市轨道通信技术篇(7)

城市轨道交通是一种大容量、高速、快捷的公共交通工具，其安全性、可靠性对广大乘客的生命安全有直接的影响，同时由于城市轨道交通是一个复杂的系统，无论哪一个环节发生故障都会对整个轨道交通的安全性、可靠性造成影响，而供电系统是影响城市轨道交通安全、可靠运行的关键环节，因此，提高城市轨道交通供电PSCADA系统的可靠性是十分重要的。目前，在城市轨道交通供电PSCADA系统设计中，经常会采用工业以太网技术，这种技术在产品强度、适用性、可靠性、实用性、抗干扰性、安全性等方面有很大的优势，下面就工业以太网技术在城市轨道交通供电PSCADA系统设计中的优势及应用进行分析。

1工业以太网技术的优势

工业以太网的硬件设备是采用低功耗工业级芯片、插件、连接器等制作而成，具有良好的机械环境适应能力、气候环境适应能力、电磁环境适应能力。工业以太网采用全双工通讯技术、交换式以太网技术、虚拟局域网技术等进行高数据传输，极大的提高了通信的实时性和准确性。工业以太网的网卡价格比较低，联网成本比较低，同时维护成本也比较少，因此，将工业以太网技术应用在城市轨道交通供电PSCADA系统能有效地提高轨道交通的运行可靠性。

2工业以太网在城市轨道交通供电PSCADA系统中的应用形式

目前，工业以太网在城市轨道交通供电PSCADA系统的应用主要有专用工业以太控制网络、混合Ethernet/Fieldbus网路结构、Web网络监控平台等三种形式，其中专用工业以太控制网络是将以太网渗透在整个网络，将整个城市轨道交通供电PSCADA系统覆盖，这样城市轨道交通供电PSCADA系统具有良好的互连性和扩展性，能实现真正的全开放网络体系结构；混合Ethernet/Fieldbus网路结构是现场总线和以太网的一种集成形式，控制网络采用现场总线，信息网络采用以太网，这样底层控制网络就能通过网关挂接在以太网上，实现信息交换；Web网络监控平台是通过Internet将连接网络的设备联系在一起，管理人员可以通过Web浏览器对城市轨道交通系统实时远程监控以及故障诊断、处理。

3城市轨道交通供电PSCADA系统网络架构设计及实现

在城市轨道交通供电PSCADA系统中，可以采用冗余的100M以太网双网体系结构为控制中心调度主站系统主网络，其网络通信协议可以采用TCP/IP协议，这样在正常情况下，两个LAN网可以同时工作，从而传输不同的系统信息，如果某一个LAN网络发生异常或者出现故障后，系统会自动通过另一个LAN网络进行信息传输。控制中心系统主网络配置双网关交换机，与第三网网络互联，从而实现信息共享。由于变电站中的同时具有直流、交流等多种不同等级的高电压环境，其电气环境十分复杂，而车辆段轨道不能进行绝缘，这样就导致瞬间高电压很容易经过大地传入接地线，从而进入通信设备，对通信电缆造成干扰，因此，城市轨道交通供电PSCADA系统要采用工业级光纤以太网，来提高通信带宽以及抗干扰能力。

二、结语