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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
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．
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
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
【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。
0.引言
作为直接服务于转轨交通运营和管理的城市轨道交通信息通讯系统，通过对列车运行、公务联络、运营管理及各种信息的传递等各种方式的管理[1]，使列车快速、安全、高效的运行得到了可靠的保证。该系统由传输系统、公话电话系统、专用电话系统、电源系统等子系统构成。城市轨道交通信息通讯系统是一个复杂的系统，为了使其功能得到有效的发挥，需要各个子系统间的相互协调与配合。现代城市轨道交通安全、高效、快捷的运行离不开完善、先进的通讯系统的支持。在未来，城市轨道交通信息通讯系统将向宽带化趋势及各个新系统的开发应用这两方面发展，同时使城市轨道交通服务不断完善，促进城市轨道交通的发展。
1.我国城市轨道交通信息通信系统技术的研究现状
我国轨道交通部门为了使城市轨道交通列车安全、稳定、快速、可靠的运行，同时对列车的运营情况进行统一的指挥，就需要城市交通系统与完善的通讯系统之间的相互配合[2]。根据我国目前城市轨道交通专用通讯系统的情况，将该系统分为十二个子系统，它们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、时钟系统、数据通讯系统、传输系统、报警系统、自动售票系统、信息管理系统、综合布线系统、报警系统。
我国城市轨道交通信息通讯系统正在向多样化方向发展，随着城际轨道交通线与市郊线的大量建立，使该系统逐渐形成大运量、中运量、市郊线多种并存的局面，并呈现出多样化的趋势。为了使我国城市轨道交通的整体技术水平得到有效的提升，使该行业技术得到飞速发展，突破国外的技术垄断，同时使其所涉及到的行业、经济得到快速的发展，就需要大力开展交通信息通讯系统的技术研究。
2.传输系统作是城市轨道交通信息通信系统的核心
作为城市轨道交通信息通讯系统核心的传输系统，其主要的职责是为语言、数据、图像等各种业务提供专用通道。由于各种业务对系统的时间、宽带、可靠性等的要求不一样，为了保证这些业务的顺利完成，就需要加强传输系统的灵活性和可靠性。根据业务的不同种类可将其分为两种类型，即车站—中心业务和邻站业务[3]。
由于传输系统是通讯系统的核心，这就要求其更加重视技术选择问题。目前我国的通信技术发展比较快，通讯技术的发展推动了城市轨道交通传输技术的发展，使其在传输技术选择上提供了更为广阔的空间。我国现今使用的传输技术主要有三种，它们分别是开放式传输网络技术（OTN）、同步数字传输技术（SDH）、异步转移模式技术（ATM）。下面我们将对这三种技术的优缺点进行简单的介绍。
开放式传输网络技术是专门服务于城市轨道交通的技术，由于该技术的接口类型及数据比较多，所以性能稳定。但是由于该系统没有国际统一标准，从而使其自身具有封闭性，这种现像对系统的升级是不利的。除此之外，随着我国城市轨道交通业务量的逐渐增加，宽带的不断改进，OTN技术已经无法适应宽带的需求。
同步数字传输技术作为以一种成熟且优秀的技术，是电信骨干网的重要组成部分。该技术有着世界统一标准，有利于系统的更新换代，同时还具有网管和自愈功能。但是，由于同步数字传输技术主要服务于语音业务，所以在数据和图像业务方面还有所欠缺。
异步转移模式技术是一种面向连接的技术，它通过统计复用功能，使宽带的利用率得到有效的提高；该技术在业务服务方面具有多样性，能为各种业务提供有效的服务，尤其是在视频业务中的效果最为显著。但是由于ATM的系统非常复杂，所以其可靠性不高，同时昂贵的价格在一定程度上制约了该技术的发展。
随着各种新型通讯技术的开发和应用，使轨道交通的业务得到发展，新型的业务被开发出来，同时也对宽带的要求有所提高。在未来城市轨道交通信息通讯系统中，千兆以太网技术（GE）及粗波分复用技术（CWDM）将会被使用。
千兆以太网技术可以与以太网及快速以太网兼容，其特点是直接、千兆、快速，同时由于设备比较便宜，传输的距离较长，很容易得到推广，在一定程度上使城市轨道交通信息通讯系统的要求得到满足，并且解决了传统以太网的不足[4]。
粗波分复用技术是大容量电信骨干网的首选技术，它具有操作简单、容量充足、扩充容易、性价比高等优点。随着宽带的进一步提高，CWDM技术在未来城市轨道交通信息通讯系统中发挥重要的作用。
3.城市轨道交通信息通信系统的其他子系统
3.1公务电话系统和专用电话系统
公务电话系统是城市轨道交通信息通讯系统的子系统之一，它为轨道交通的运营控制提供了通讯工具。随着交换机技术的成熟和推广，使公务电话系统有了较多的选择。可靠稳定、扩容方便的交换机在该系统中的使用，有利于轨道交通的高速增长，同时适应了其他业务及话务量的需求。由于公共通讯网采用虚拟网的方法来解决问题，所以在一定程度上降低了投资建设及运营的成本[5]。
专用电话系统为工作人员指挥列车的运行和设备的操作提供了通讯工具。行车安全离不开行车调度运用，而行车调度的顺利进行需要可靠、安全及操作方便的设备支持。专用电话系统在轨道交通中的使用，为行车调度提供了有力的支持，在发生紧急情况时，可将系统内部的每台电话都设置成热线电话，有利于事件的快速解决，也为行车安全提供了重要的保障。
3.2电视监控系统
作为图像通讯的闭路电视监控系统，可以将实时、动态、直观的图像进行跟踪、监控、记录。闭路电视监控有指挥和管理的功能，为城市轨道交通自动化调度和管理的实现提供了依据。由于电视监控系统的不对称传输，使车站到中心需要的宽带比较大，反之则需要使用低速数据业务。ATM技术在电视监控系统中的使用，是现今为止最佳的传输机制，该系统利用ATM技术按需求分配宽带的特点，使图像的质量得到保证，同时也节省了宽带的使用率。
4.结语
随着我国通讯技术的发展，使城市轨道交通信息通讯技术不断完善，同时呈现出来多样化的发展趋势。由于列车的安全行驶需要可靠性高的通讯系统的支持，所以，为了避免意外情况的发生，就需要工作人员在了解该系统的基础上，加强对通讯系统的研究，使通信与信号紧密的结合起来，形成一个具有高自动化的、集控制、指挥、 通讯、信息为一体的系统，同时利用无线卫星、移动通讯、光纤通讯等先进的科技，使列车在运行过程中实现通讯联系，有利于通讯网的形成。这就使通讯系统的可靠性能得到很大的提高，保证了列车在行驶过程中的安全，同时也使运输效率得到充分的发挥。
【参考文献】
[1]（美）卡塔洛颇罗斯基.密集波分复用技术导论[M].北京：人民邮电出版社，2011.
[2]肖雅君，吴汶麒.用于轨道交通列车自动控制系统的通信技术[J].城市轨道交通研究，2012，（02）：59-60.
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。
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。
列车指挥和运行对城市轨道交通信号系统的安全可靠性有着极高的要求，不仅仅要求采用安全可靠性高的元件、器件和软件，而且还要求城市轨道交通信号系统具有故障导向安全的特征。冗余技术是提高计算机系统安全可靠性的手段中最有效的一种手段，也是提高城市轨道交通信号系统安全可靠性的最有效的方法之一。一般情况下，城市轨道交通信号系统的控制系统的设计和应用中采用冗余技术，并且对系统配置一些实用的部件，在城市轨道交通信号系统发生故障时，重复配置的部件就会介入并且承担故障部件的工作，这样就可以减缓城市轨道交通信号系统发生故障的时间，从而达到提高城市轨道交通信号系统安全可靠性的目的。在《城市轨道交通信号系统通用技术条件》章程中，对城市轨道交通信号系统的总则系统、基本功能、技术要求和环境条件提出了相应的规定。对于城市轨道交通信号系统中运用冗余技术的相关方面做了全面的介绍，明确了冗余技术对于提高城市轨道交通信号系统安全可靠性的重要性，认为合理的冗余技术将会大大提高信号系统的安全可靠性。冗余技术在城市轨道交通信号系统中的运用，加强了列车运行的安全性，促进了列车指挥和运行的现代化进程。笔者就城市轨道交通信号系统和冗余技术进行了全面的介绍，对城市轨道交通信号冗余技术进行了全面分析，指出了冗余技术对提高城市轨道交通信号系统的安全和可靠性的深刻影响。
一、城市轨道交通信号系统简介
城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。城市轨道交通信号系统一般是由列车的自动控制系统组成，列车的自动控制系统的英文简称为ATC，列车自动控制系统包括列车自动监控系统、列车自动防护子系统和列车自动运行系统三个子系统。这三个子系统是通过信息交换网络来构成闭环系统，实现地面控制与车上控制相结合、地面控制与中央控制相结合，构成了一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整和列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。城市轨道交通信号系统分为列车自动控制系统、固定闭塞ATC系统和移动闭塞ATC系统。其中，列车自动控制系统按照闭塞布点方式可以分为固定式和移动式；按照机车信号传输方式可以分为连续式和点式；按照各系统设备所处地域可以分为控制中心系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统和车场子系统。城市轨道交通信号系统的运营模式分为列车自动监控模式、调度员人工介入模式、列车出入车场调度模式、车站现地控制模式、车场控制模式、列车运行控制模式以及列车折返模式等。
二、冗余技术
1.冗余技术简介
冗余技术又称为储备技术，是利用系统的并联模型来提高系统安全可靠性的一种有效的手段，冗余技术可以分为工作冗余和后背冗余两种技术。其中，工作冗余是一种或者两个或以上的单元并行工作的并联模型，一般情况下是由各处单元平均负担工作，因此工作能力有冗余；后背冗余一般情况下只需要一个单元工作，另一个单元是冗余的，用于待机备用。就以计算机为案例来介绍冗余技术，计算机的服务器以及电源等重要的设备，都是采用一用二备甚至是一用三备的配置，在计算机正常工作时，几台服务器可可以同时工作，互为备用，电源也是同样的工作。但是，一旦遇到通电或者是计算机故障，服务器或者电源就会自动转到正常的设备上继续工作，这样就能确保系统不停机，数据不丢失。
2.软件冗余技术
计算机软件冗余技术指的是在一台计算机的主机内拥有两套独立程序，也就是所谓的带有比较结果的一硬二软技术。主机内的两套程序都能独立完成对输出数据的处理，在计算机运行正常的情况下，数据经由比较器进行比较，在比较结果一致的情况下会经过两套输出电路，达到数据的输出来接通控制电路。在计算机发生故障时，因为两套计算机程序都是独立的，这样经过比较器得出的比较结果就会变得不一致，这种比较结构无法接通控制电路，就会导致计算机无法得到正常的供电。这样就会通过计算机的自动监控器的监控，在计算机电路短点的情况下，软件冗余就会将计算机导向安全的结果。在软件冗余技术中，计算机的存储器和CPU等器件都是公用的，而计算机的程序编制需要严格独立。这种计算机的一硬二软技术不能做到电路的完全独立，因此这种软件冗余技术存在着孪生性故障的隐患。
3.“二取二”硬件冗余系统
“二取二”硬件冗余系统是指两全相同的计算机在对输入数据进行处理后，得到的数据结果是相同的。这种处理结果会经过比较器的比较，在确认结果后就能使同步器的控制系统通过输出电路做出控制命令。而在计算机发生故障时，两台计算机的数据处理结果是不相同的，这样比较器进行比较后会给出切断电路的命令，切断计算机的电路做出故障警报。“二取二”硬件冗余系统有效的保证了计算机电路的输出，防止计算机在发生故障时产生连锁反应，导致计算机的数据丢失。
三、城市轨道交通信号冗余技术分析
城市轨道交通信号系统是依靠计算机技术来保证列车运行的安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的系统设备。冗余技术在城市轨道交通信号系统中的运用，加强了列车运行的安全性，促进了列车指挥和运行的现代化进程。城市轨道交通信号系统中，列车的行车设备或者子系统的计算机系统采用二取二或者三取二的计算机冗余技术，这种冗余技术对于提高列车指挥和运行的安全可靠性是最为有效的。每辆列车上面可以配置二取二或者三取二的冗余技术的车载设备，对列车的自动防护系统等安全设备采用计算机冗余技术，这样就能有效的运用列车的自动防护系统，提高列车的行车安全性。城市轨道交通信号系统的计算机软件应该具有冗余、容错以及纠错的功能，这样就不允许因为计算机的故障造成信号系统的失控，城市轨道交通信号系统的冗余技术会将付账导向安全方面。城市轨道交通信号系统的数据传输网络应该采用双网的结构，列车的自动监控系统的主要设备都要进行重配置，例如各种类型的服务器、网络的交换器、数据的传输设备等都应该进行重复配置，城市轨道交通信号系统的工作站也应该能互为备用，这样对于提高城市轨道交通系统的安全可靠性具有很大的作用。
四、结语
通过对前文的分析，可以看见冗余技术对于城市轨道交通信号系统的运行有着十分巨大的作用，合理的冗余技术对于提高城市轨道交通信号系统的安全可靠性有着巨大的影响。城市轨道交通信号系统采用冗余技术，可以在城市轨道交通信号系统发生故障时，重复配置的部件就会介入并且承担故障部件的工作，这样就可以减少城市轨道交通信号系统发生故障的时间，从而达到提高城市轨道交通信号系统安全可靠性的目的。
参考文献
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
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
