浅谈轨道交通无线通信系统

浅谈轨道交通无线通信系统

一、轨道交通无线通信系统主要功能

1、通话及调度功能

（1）中心行车调度员与在线列车司机之间的通话；

（2）车站值班员与在线列车司机之间，车站值班员与站内移动值班人员之间的通话；

（3）列车司机之间的通话；

（4）中心环控（防灾）值班员与相关移动人员之间，相关移动人员之间的通话；

（5）中心维修值班员与移动维修作业人员之间，移动维修作业人员之间的通话；

（5）车辆段值班员与车辆段内列车司机之间通话；

（6）车辆段值班员与车辆段内持便携台作业人员之间通话；

（7）车辆段及内持便携台作业人员之间通话；

（8）公务电话用户与无线用户之间的通话；

（9）不同组成员之间通过调度台转接通话；

（10）通话功能主要有单呼、组呼、通播组呼叫和紧急呼叫等；

（11）列车广播功能，本系统预留与车厢内的列车广播系统语音与控制通道，实现对车内乘客的紧急呼叫和广播。在紧急情况下，车内的乘客也可以通过按动车厢内的紧急呼救按钮，建立与中心防灾调度员的通话；

（12）系统与信号ATS系统连接，获取在线列车的位置、车次号等信息并可选择单个或多个列车进行相关的语音和数字呼叫。

2、数据功能

系统数据承载业务包括电路方式数据业务、短数据业务和分组数据业务。利用系统数据功能可以在移动终端之间、移动终端和固定用户之间进行短消息传送。在系统二次开发的基础上，还应能提供下列特殊服务：

（1）用户的状态信息服务；

（2）紧急告警服务；

（3）列车出入库自检服务；

（4）列车状态监控服务；

（5）利用数据承载功能，提供数据库调阅,文本信息和文件图象传送等方面的应用。

3、辅助业务功能

系统支持的辅助业务功能：远端调度台的接入；自动录音：与专用电话系统录音设备接口，对所有调度通话进行自动录音；故障弱化；越基站无隙切换；调度区域选择；超越覆盖指示（声音或显示提示）；组呼的迟后进入；会议呼叫；呼叫提示；遇忙呼叫转移等。

4、网络管理功能

系统实现有效、灵活的网络管理与控制，提供性能管理、配置管理、用户管理。

二、轨道交通无线通信系统技术要求

1、调度台的设置要求

依据本线运营组织要求，在控制中心设置总调度台（值班主任备用）、行车调度台（2台）、环控（防灾）调度台、维修调度台；在车辆段设置远端调度台。

2、系统通信方式要求

相关工作人员分成不同的工作小组划归不同的子系统，各子系统主要以调度选呼、组呼的形式进行通信，也允许相关的无线用户之间必要的无线通信。通话方式见下表：

3、系统通信质量指标要求

话音质量指标：优于三级话音（无线接收机音频带内输出信噪比≥20dB）；

无线覆盖可通率地点、时间可靠概率：≥99％（漏泄电缆区段）≥97％（天线区段）；

场强电平：≥－95dBm／每载频（上、下行链路）。

4、系统组网基站设置方式：多基站小区制方案和多基站中区制光纤直放站方案。

三、轨道交通乘客信息系统PIS车-地无线网络需求

无线网络子系统为PIS提供车地无线传输通道，用于传输从地面至列车的各种数据信息、视频信息和控制信息。

1、车地传输数据分析

上行信息，车载监控视频系统供行车调度、运营管理及地铁公安人员，利用数字图像传输控制设备接收、切换车载上传的视频图像。

视频图像的压缩格式采用MPEG-4或H.264，每路视频图像占带宽为512Kbps-

1.5Mbps，图像质量要求达到D1（720*576），D1质量的图像占用带宽最高不超过1.5M.每列车按上传2路视频图像，共占最高带宽为3Mbps。

下行信息，每列车可接收1路数字视频信息，视频编码采用MPEG-2、MPEG-4或H.264格式，每路占用带宽一般为4-6Mbps。

车地传输的带宽为：列车图像监控+车载信息发布=3Mbps+6Mbps =9Mbps，再加上25%的冗余，即最一般需要带宽为11.25Mbps。考虑到系统有一定的余量，传输带宽应按不小于15Mbps设计。

2、无线通信网络的技术选择

无线通信系统主要有如下几种技术可以选择：基于802.11a/b/g/n标准的无线局域网（WLAN）技术、WiMAX无线通信技术、DVB-T数字广播技术、LTE技术等。目前在地铁行业的通信、信号系统中，WLAN技术的应用案例最多。

四、基于通信的列车控制系统

基于通信的列车控制（CBTC）作为轨道交通自动化的重要创新技术，正在不断完善、提高。

基于轨道电路的传统信号系统和新型CBTC 系统的基本区别在于列车定位检测方式（如下图所示）

我们知道传统信号系统是依赖轨道电路 ，而CBTC 系统则采用无线通信技术 。另外，受益于计算机和通信技术的发展，信号的概念已发生改变：从被动反应到主动检测 ，从轨旁设备控制到列车自我控制。CBTC 列车无线传输带宽要求为200Kbps.

五、CBTC 的优势

1、 更短的运行间隔

CBTC 移动闭塞系统的运行间隔等于90秒或更短。对于传统的基于轨道电路的信号系统，若采用较短的运行间隔，则需要更多的硬件设备，从而造成成本增加。

ATP & Interlocking

ATP & Interlocking

2、硬件数量最少

CBTC系统使得轨旁安装的设备只有轨旁无线单元、应答器、列车对位设备等。同时，列车占用检测系统（计轴）也能集成到系统中，以保护工程车和非CBTC列车。

3、灵活的调度功能

CBTC系统为调度提供了极大的灵活性。CBTC系统的反向运行同样可以有ATP防护和ATO功能。因此在一处轨道故障后，一辆列车可以通过在两站间的另一轨道以穿梭往

返方式运行。

4、能处理不同能力的列车

CBTC系统克服了传统的基于轨道电路的信号系统的不足，能够处理不同速度、不同制动性能和不同长度的车辆。此特点便于客户将来可选购其它类型的车辆。

5、优越的性能和安全性

CBTC系统能够以更精细的分辨率来连续地监测列车位置。CBTC的分辨率是厘米级的，而基于轨道电路信号系统的分辨率是一个闭塞分区。分辨率越高，信号系统的性能和

安全性就越好。