城市軌道交通的論文
城市軌道交通是城市公共交通的骨干，具有節能、省地、運量大、全天候、無(wú)污染（或少污染）又安全等特點(diǎn)，屬綠色環(huán)保交通體系，特別適應于大中城市。下面我們來(lái)討論一下城市軌道交通的論文吧。
一、TD-LTE主要技術(shù)優(yōu)勢
目前,國內已建成的軌道交通信號系統車(chē)地通信和PIS車(chē)地通信采用802.11標準的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)傳輸技術(shù)。專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調度廣泛應用窄帶無(wú)線(xiàn)數字集群技術(shù),TETRA就是典型的代表。TD-LTE技術(shù)相比WLAN+TETRA網(wǎng)絡(luò )具有眾多的優(yōu)勢,更適合軌道交通多業(yè)務(wù)寬帶無(wú)線(xiàn)通信承載。
1.1抗干擾能力強
從工作頻段的情況來(lái)看,國內主流的WLAN采用的是2.4GMHz、共計80MHz的帶寬,每個(gè)信道的帶寬為22MHz,完全不重疊的信號僅有3個(gè)。這意味著(zhù)在隧道區間內AP有效的覆蓋距離僅有200m左右,故地鐵采用WLAN+TETRA技術(shù)實(shí)現CBTC、專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調度及PIS系統顯然會(huì )對安全運營(yíng)帶來(lái)不確定的因素。相比WLAN網(wǎng)絡(luò ),LTE有著(zhù)完善的抗干擾技術(shù),采用正交頻分復用技術(shù)即OFDM具有完善的編碼、重傳和IRC(干擾抑制合并)機制,擁有毫秒級的調度機制,可根據干擾情況動(dòng)態(tài)調度資源。
1.2傳輸速率較高
較高的傳輸速率,可滿(mǎn)足高速移動(dòng)及大容量網(wǎng)絡(luò )傳輸的要求。802.11b采用2.4GHz頻段,可支持11Mbit/s的共享接入速率;802.11a工作在5.8GHz頻段,其速率高達54Mbit/s。但是,在快速移動(dòng)下,系統需要很大的控制信息開(kāi)銷(xiāo)來(lái)克服由于移動(dòng)帶來(lái)的頻移、衰落等,不能很好地滿(mǎn)足移動(dòng)的要求。TETRA滿(mǎn)足語(yǔ)音通信和28.8Kbit/s的無(wú)線(xiàn)數據傳輸需求,但是面對著(zhù)越來(lái)越多的視頻信息等傳輸需求,窄帶無(wú)線(xiàn)集群技術(shù)已經(jīng)不能勝任。LTE在20MHz頻譜帶寬上能夠提供下行100Mbit/s、上行50Mbit/s的峰值速率,能夠為350km/h高速移動(dòng)用戶(hù)提供接入服務(wù),并同步支持語(yǔ)音、視頻、數據傳輸,完全可與PIS、信號車(chē)地無(wú)線(xiàn)共享網(wǎng)絡(luò )。
1.3網(wǎng)絡(luò )結構簡(jiǎn)單
LTE以分組域業(yè)務(wù)為主要目標,取消了電路交換域,趨近于典型的IP寬帶網(wǎng)結構,意味著(zhù)網(wǎng)絡(luò )架構與目前WLAN類(lèi)似。LTE結構簡(jiǎn)單,維護方便,系統時(shí)延較小。同時(shí),無(wú)線(xiàn)融合技術(shù)方案取代了各系統分設的大量的區間設備,能夠凈化安裝空間。
1.4QoS保證
WLAN二元安全架構對應3個(gè)物理實(shí)體,AP無(wú)獨立身份,易受攻ji,無(wú)法保證安全。LTE擁有9級QoS算法,帶寬基于業(yè)務(wù)需求按需分配,在與PIS、無(wú)線(xiàn)列調等系統共用網(wǎng)絡(luò )時(shí),可以最大程度地保證CBTC帶寬需求。
1.5技術(shù)日漸成熟,商業(yè)化程度也較高
LTE網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)在全球應用,中國移動(dòng)率先在中國部署LTE網(wǎng)絡(luò )提供公眾服務(wù),國內主要LTE供貨商均可提供成熟可靠的產(chǎn)品。采用LTE技術(shù),尤其是采用具有完全知識產(chǎn)權的TD-LTE無(wú)線(xiàn)寬帶集群技術(shù),將是我國城市軌道交通車(chē)地無(wú)線(xiàn)系統融合的最重要選擇。
二、軌道交通各系統的功能需求
2.1專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調度系統
采用專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調度,實(shí)現了軌道交通固定用戶(hù)與移動(dòng)用戶(hù)之間的語(yǔ)音、數據信息、視頻信息及附屬網(wǎng)管信息的傳輸和交換。專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調度分為了行車(chē)調度、維修調度、環(huán)控調度及車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)無(wú)線(xiàn)調度4個(gè)部分。按照一個(gè)TD-LTE小區并發(fā)10路無(wú)線(xiàn)通話(huà)考慮,包括選呼、組呼、全叫和緊急呼叫的任何一種呼叫形式,每路呼叫帶寬需要32Kbit/s,10路并發(fā)需要320Kbit/s,同時(shí)在一個(gè)小區內要有1~2路的視頻通話(huà),傳輸的帶寬按照384Kbit/s考慮。
2.2乘客信息系統
PIS車(chē)地無(wú)線(xiàn)通信主要指控制中心向運營(yíng)車(chē)輛下發(fā)一些視頻和各類(lèi)文本信息等,為下行業(yè)務(wù)。在列車(chē)正常運營(yíng)情況下,每列車(chē)可接收1路高清晰數字視頻信息,視頻編碼采用MPEG-2、MPEG-4或H.264格式,每路占用帶寬一般為4~6Mbit/s。
2.3列車(chē)視頻監視
列車(chē)視頻監視業(yè)務(wù)主要指運營(yíng)車(chē)輛將列車(chē)內實(shí)時(shí)視頻監控圖像傳輸至控制中心,為上行業(yè)務(wù)。在列車(chē)正常運營(yíng)情況下,軌道交通內的運營(yíng)人員以及地鐵公安分局人員,利用視頻監視等設備接收、觀(guān)看列車(chē)內實(shí)時(shí)視頻監控圖像,圖像的壓縮格式宜采用MPEG-4或H.264等。一般情況下,每節車(chē)廂內設置2臺攝像機,首尾司機室各設置1臺攝像機。6輛編組列車(chē)共14路視監視頻信息,控制中心根據需要可實(shí)時(shí)隨意調看其中2~4路圖像,每列車(chē)通過(guò)無(wú)線(xiàn)系統將圖像信息上傳至車(chē)站,再經(jīng)主干網(wǎng)絡(luò )傳到控制中心。按每路視頻圖像占帶寬1.5Mbit/s考慮,視頻業(yè)務(wù)需要6Mbit/s以上帶寬。
2.4信號系統車(chē)地通信
信號系統的車(chē)地通信可以保證列車(chē)和乘客安全,是實(shí)現列車(chē)運行高效、指揮管理有序的手段。信號系統具有安全性高、通過(guò)能力強、較好的抗干擾能力、可靠性高、自動(dòng)化程度高、限界條件苛刻等特點(diǎn),其車(chē)地通信主要為CBTC業(yè)務(wù),系統需要占用100Kbit/s的上下行帶寬。
2.5車(chē)輛檢測信息及列車(chē)FAS信息
能為傳送列車(chē)車(chē)輛內部溫度、煙度、有害氣體濃度和列車(chē)軸溫、實(shí)時(shí)車(chē)速等環(huán)境信息提供通道,以便中心對列車(chē)進(jìn)行監控;信息傳輸需要帶寬不超過(guò)200Kbit/s。提供列車(chē)FAS火災告警信息的傳輸通道,滿(mǎn)足中心對列車(chē)火災信息的監控。信息傳輸需要帶寬不超過(guò)100Kbit/s。各業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性及帶寬需求。在列車(chē)高速運行的情況下,車(chē)地無(wú)線(xiàn)系統要保證無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的帶寬(下行大于8Mbit/s、上行帶寬大于7Mbit/s),以滿(mǎn)足運營(yíng)指揮的需要�；谀壳爸髁鱈TE設備技術(shù)情況,需申請10MHz以上專(zhuān)用頻段(含保護頻段),才能滿(mǎn)足上述車(chē)地無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)的需要。此外,通過(guò)LTE系統提供的寬帶無(wú)線(xiàn)環(huán)境,在帶寬允許的情況下,還可支持未來(lái)各類(lèi)無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)的擴展。例如,實(shí)現各類(lèi)專(zhuān)用移動(dòng)終端的無(wú)線(xiàn)通信業(yè)務(wù),包括維修系統的無(wú)線(xiàn)維修終端、綜合監控系統的無(wú)線(xiàn)監控終端等,保證各類(lèi)業(yè)務(wù)的終端靈活化,滿(mǎn)足現場(chǎng)維修、監控、指揮等業(yè)務(wù)需求。
三、TD-LTE解決方案
基于TD-LTE技術(shù)的城市軌道交通無(wú)線(xiàn)通信系統融合解決方案應用網(wǎng)絡(luò )架構。整個(gè)應用系統依場(chǎng)所設置分為3個(gè)子系統,分別為控制中心子系統、車(chē)站/車(chē)輛段及停車(chē)場(chǎng)子系統、車(chē)載子系統。下面分別簡(jiǎn)要論述3個(gè)子系統組成及功能。
3.1控制中心子系統
控制中心子系統是該融合解決方案專(zhuān)用系統的核心,主要包括LTE核心網(wǎng)設備、無(wú)線(xiàn)調度業(yè)務(wù)服務(wù)器DSS,信號系統ATS服務(wù)器、CCTV和PIS等業(yè)務(wù)應用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò )管理系統(含網(wǎng)管終端及打印機等)及TD-LTE基站設備等。TD-LTE基站設備用以實(shí)現控制中心的室內覆蓋,TD-LTE核心網(wǎng)EPC向上和各類(lèi)業(yè)務(wù)控制平臺CCTV中心、PIS系統、信號系統等連接,無(wú)線(xiàn)調度業(yè)務(wù)服務(wù)器DSS可提供專(zhuān)業(yè)的無(wú)線(xiàn)集群調度業(yè)務(wù)。同時(shí),在控制中心調度大廳,設置行車(chē)調度、防災調度、維修調度臺及錄音設備等。
3.2車(chē)站/車(chē)輛段及停車(chē)場(chǎng)子系統
車(chē)站內主要安裝TD-LTE基站設備,包括BBU、RRU�；驹O備可以實(shí)現本車(chē)站的站內覆蓋,也可以通過(guò)漏泄同軸電纜對線(xiàn)路區間進(jìn)行覆蓋,并可以通過(guò)RRU實(shí)現拉遠覆蓋。在沿線(xiàn)各車(chē)站值班員處設置車(chē)站固定電臺,給移動(dòng)作業(yè)人員配備便攜臺。在車(chē)輛段及停車(chē)場(chǎng)通信機房?jì)仍OBBU,RRU設備和天線(xiàn)均安裝于機房樓頂的天線(xiàn)桿塔上,對于封閉空間等弱場(chǎng)區需增加RRU進(jìn)行覆蓋。在車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)信號樓內設置行車(chē)調度臺,在檢修庫內的運轉排班室內設置運轉調度臺。另外,給車(chē)輛段/停車(chē)場(chǎng)的移動(dòng)作業(yè)人員配備便攜臺。
3.3車(chē)載子系統
車(chē)載子系統布置在每列車(chē)前后的司機車(chē)室內,為司機提供專(zhuān)業(yè)的無(wú)線(xiàn)集群調度通信。集群車(chē)載臺采用與TAU共用車(chē)載天線(xiàn)的方式。TD-LTE車(chē)載終端(TAU)部署在列車(chē)編組的前后司機車(chē)廂內,其車(chē)載天線(xiàn)安裝在司機車(chē)廂外側,并盡量保證與泄漏保持視距,TAU通過(guò)以太網(wǎng)接口與車(chē)內交換機連接,實(shí)現TAU與車(chē)內數據業(yè)務(wù)的信息交互;車(chē)內采用以太網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng),各車(chē)廂通過(guò)車(chē)載交換機互聯(lián)。車(chē)廂內的閉路電視監控信號通過(guò)TAU、經(jīng)LTE上行回傳到控制中心,PIS的流媒體信息則通過(guò)TAU、經(jīng)LTE下行傳送到車(chē)內的PIS車(chē)載服務(wù)器上。單列編組前后司機車(chē)廂各部署一套TAU,兩套TAU以主備方式工作。
四、結語(yǔ)
城市軌道交通無(wú)線(xiàn)通信系統承載著(zhù)語(yǔ)音、視頻、數據等多種業(yè)務(wù),隨著(zhù)線(xiàn)網(wǎng)和用戶(hù)需求的增多,專(zhuān)網(wǎng)通信從窄帶、獨立設置的無(wú)線(xiàn)通信向著(zhù)各業(yè)務(wù)融合一體的寬帶無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)發(fā)展成為技術(shù)發(fā)展的趨勢;TD-LTE技術(shù)方案作為城市軌道交通車(chē)地無(wú)線(xiàn)綜合平臺是可行的,將成為發(fā)展的主流方案。同時(shí),為了保證軌道交通無(wú)線(xiàn)通信的安全性和可靠性,擬采用TD-LTE無(wú)線(xiàn)通信承載網(wǎng)的軌道交通建設城市需盡早進(jìn)行專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)頻段的申請,以便為今后業(yè)務(wù)的實(shí)施及拓展創(chuàng )造有利條件。
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