LTE 技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

宋鵬程

中鐵一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司 陜西西安 710038

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)由地面控制中心和車載信號(hào)系統(tǒng)共同構(gòu)成，對(duì)列車進(jìn)行實(shí)時(shí)指揮，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行自動(dòng)化，保證列車運(yùn)行安全，提高列車運(yùn)營(yíng)效率。信號(hào)系統(tǒng)的控制模式為控制中心對(duì)運(yùn)行中的列車發(fā)出指令，列車車載系統(tǒng)接收指令并執(zhí)行。如何保證控制中心的指令及時(shí)、準(zhǔn)確地傳輸?shù)搅熊嚨能囕d系統(tǒng)，需要將LTE 技術(shù)應(yīng)用在城市軌道交通系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)高效可靠的車地?zé)o線通信，為信號(hào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供有力的保障。LTE 技術(shù)以3G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，并由此產(chǎn)生。LTE 技術(shù)可以為列車自動(dòng)化運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)里，命令授權(quán)是由地面信號(hào)設(shè)備開啟，然后對(duì)列車移動(dòng)進(jìn)行指揮。列車?yán)眯盘?hào)接收設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的命令，在這一過程中，信號(hào)傳輸離不開LTE 技術(shù)[1]。

1 城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)無線通信現(xiàn)狀

1.1 信號(hào)傳輸容易受干擾

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用，多使用CBTC列車自動(dòng)控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)構(gòu)成主要為：對(duì)象控制裝置、安全裝置、列車檢測(cè)設(shè)備等。將上述設(shè)備和外界網(wǎng)絡(luò)相連，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的自動(dòng)控制。CBTC系統(tǒng)主要優(yōu)勢(shì)為運(yùn)輸能力強(qiáng)、車間間距短，具體應(yīng)用期間仍有較多缺陷，這里比較常見的問題為城市軌道交通信號(hào)常常會(huì)受到其他同一頻段設(shè)備干擾，進(jìn)而對(duì)信號(hào)的正常傳輸帶來影響，分析其原因?yàn)榱熊嚠?dāng)中使用的無線局域網(wǎng)及信號(hào)系統(tǒng)頻段都是，這種頻段會(huì)使信號(hào)傳輸通道被其他設(shè)備占據(jù)，故而使得系統(tǒng)當(dāng)中的信號(hào)傳輸受阻，嚴(yán)重情況下還會(huì)對(duì)列車運(yùn)行產(chǎn)生影響。面對(duì)這一情況，為了減少外界因素對(duì)其產(chǎn)生的干擾，應(yīng)需要采取外部措施解決問題[2]。

1.2 信號(hào)傳輸受速度影響

在研究不同區(qū)域城市交通信號(hào)系統(tǒng)期間，發(fā)現(xiàn)很多區(qū)域城市交通規(guī)劃中都將設(shè)定列車運(yùn)行速度為，對(duì)于超出這一數(shù)值范圍的列車運(yùn)行速度，城市交通信號(hào)系統(tǒng)就難以進(jìn)行傳輸。就當(dāng)下的WLAN 技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)分析，早期是用在室內(nèi)當(dāng)中的進(jìn)行無線寬帶傳輸，針對(duì)運(yùn)行速度高的設(shè)備，沒有與之相匹配傳輸設(shè)備供應(yīng)移動(dòng)設(shè)備運(yùn)行，速度越高就會(huì)使得信號(hào)傳輸錯(cuò)誤率逐漸增加，最終影響無限信號(hào)傳輸。

1.3 軌道兩端無線設(shè)備多

就城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)而言，隨著列車運(yùn)行速度逐漸加快，WLAN 所需的信號(hào)傳輸距離就越短，這里拿速度來說，需要控制WLAN 設(shè)備AP 點(diǎn)間距在200m 范圍內(nèi)，若其中一條軌道長(zhǎng)度為，則應(yīng)設(shè)置超過300 個(gè)AP 設(shè)備。但隨著信號(hào)傳輸設(shè)備的增多，既需要較多的資金，也會(huì)使得信號(hào)傳輸系統(tǒng)安全隱患逐漸增多。若軌道兩端設(shè)備出現(xiàn)故障，技術(shù)人員不能在第一時(shí)間趕往故障現(xiàn)場(chǎng)，就難以對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)搶修[3]。

2 LTE 技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

LTE 技術(shù)是以3G 技術(shù)為基礎(chǔ)的，通過不斷的創(chuàng)新與完善簡(jiǎn)歷起來。這項(xiàng)技術(shù)為3GPP 無線接口標(biāo)準(zhǔn)，借助這一技術(shù)創(chuàng)建的移動(dòng)通信目標(biāo)可以使信號(hào)傳輸速率逐漸提高，另外也能支持多種媒體廣播業(yè)務(wù)組播。再者，LTE 中包含了信號(hào)處理技術(shù)、上下行資源、頻譜解決方案，所以應(yīng)用十分廣泛。在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中應(yīng)用LTE 技術(shù)，既可以提升列車運(yùn)行安全性，又可以實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)化[4]。

3GPP 結(jié)合LTE 技術(shù)性能指標(biāo)，在頻譜為時(shí)，城市軌道交通通信信號(hào)系統(tǒng)需要提供峰值速率為。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中應(yīng)用LTE 技術(shù)有很多優(yōu)勢(shì)：具體而言主要為以下幾點(diǎn)：（1）網(wǎng)絡(luò)扁平化。LTE 技術(shù)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用RRU、BBU、EPC 扁平網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式，這種類型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)于網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)有很少要求，時(shí)間延長(zhǎng)也比較少，能有效滿足網(wǎng)絡(luò)低復(fù)雜度、低成本等需求；（2）LTE 技術(shù)傳輸寬帶相對(duì)較高，支持非成對(duì)與成對(duì)頻段；（3）LTE 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中移動(dòng)接入性較強(qiáng)，同時(shí)可以借助頻率校準(zhǔn)確保無線鏈路質(zhì)量[5]。

2.2 具體應(yīng)用

（1）專用頻率應(yīng)用。LTE技術(shù)專用頻率與其抗干擾性密切相關(guān)，所以在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中應(yīng)用這一技術(shù)，一定要發(fā)揮專用頻率這一功能，在使用專用頻率期間，可以使信號(hào)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的干擾性，讓系統(tǒng)的運(yùn)行效率不斷提升。在LTE 技術(shù)不斷發(fā)展的當(dāng)下，城市交通軌道應(yīng)用的越來越多，一些單位及部門也逐漸對(duì)專用頻率進(jìn)行關(guān)注。面對(duì)這一情況，工信部門需要明確規(guī)定頻段信息。為了讓城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)快速運(yùn)行，既要加強(qiáng)LTE 技術(shù)應(yīng)用，也要主義申請(qǐng)專用頻道，如此方能提高系統(tǒng)的抗干擾性。當(dāng)申請(qǐng)通過后，需要將其作為獨(dú)立頻段使用，減少外界環(huán)境對(duì)其產(chǎn)生的影響。比如，民用手持移動(dòng)設(shè)備。LTE 技術(shù)的合理化應(yīng)用，促進(jìn)了城市軌道交通全面發(fā)展，也為其提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，推進(jìn)器逐漸朝著現(xiàn)代化方向不斷發(fā)展[6]。

（2）LTE 信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，LTE 技術(shù)水平也越來越高，其在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的作用越來越明顯，另外，也使得列車運(yùn)行安全性不斷提升。比如，在某一城市匯總，通過將LTE 技術(shù)應(yīng)用造城市交通軌道系統(tǒng)中，使得這一城市的1 號(hào)線中的PIS 系統(tǒng)和LTE 技術(shù)熔融后在一起，不僅能讓1 號(hào)線合理化運(yùn)行，還能進(jìn)一步促進(jìn)城市建設(shè)發(fā)展。此外，在LTE 技術(shù)不斷更新的當(dāng)下，其在很多大中城市中都得到了廣泛應(yīng)用。一般來講，城市軌道列車系統(tǒng)有很多，在不同的系統(tǒng)中，LTE 技術(shù)在安全系統(tǒng)中的作用最大，可以有效保證列車安全運(yùn)行。再者，城市交通信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行期間，為了讓信號(hào)傳輸更加有效，需要縮小LTE 技術(shù)寬帶，方便其運(yùn)行，從而保證信號(hào)傳輸可靠。PIS 系統(tǒng)是城市軌道交通中的重點(diǎn)，這一系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)有很大不同，為了推動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行順利，應(yīng)用LTE 技術(shù)期間，還應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備調(diào)試。為了做好這一點(diǎn)有必要加強(qiáng)對(duì)信號(hào)無線通信傳輸狀態(tài)及特點(diǎn)的研究分析，便于為調(diào)試工作提供最佳便利條件，從而有效發(fā)揮LTE 技術(shù)效用。

（3）LTE 技術(shù)應(yīng)用測(cè)試。隨著城市經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，城市軌道建設(shè)越來越多，為了讓城市交通更好的發(fā)展，有必要在交通信號(hào)系統(tǒng)中融入LTE 技術(shù)。在此期間，需要做好應(yīng)用測(cè)試。為了讓測(cè)試效率和質(zhì)量進(jìn)一步提升，相關(guān)部門對(duì)此展開了詳細(xì)研究。再者，除了交通管理公司外，一些通信廠商也需要加強(qiáng)對(duì)測(cè)試應(yīng)用的整合，便于測(cè)試工作順利開展，從而為L(zhǎng)TE 技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。測(cè)試期間，CPBTC 十分重要存，俄式期間，需要控制發(fā)送周期為100ms；為了讓測(cè)試更加科學(xué)，還應(yīng)有效控制傳輸頻寬，通常來講需要將其控制在范圍內(nèi)。再者，ETU信道模型作為應(yīng)用平臺(tái)測(cè)試的主要構(gòu)成，也作為一種信道仿真器使用。測(cè)試平臺(tái)建立起來后，在進(jìn)行測(cè)試工作期間，這一平臺(tái)也可以發(fā)揮多種功能，這種功能可以為L(zhǎng)TE 技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中應(yīng)用提供穩(wěn)定基礎(chǔ)。以此平臺(tái)為基礎(chǔ)，既可以測(cè)試LTE 技術(shù)傳輸性，也可以為其實(shí)際應(yīng)用提供依據(jù)，同時(shí)還能就傳輸延時(shí)與丟包性能展開測(cè)試，從而全面掌握這一技術(shù)的重要指標(biāo)。關(guān)于測(cè)試應(yīng)用上，相關(guān)部門給予了很大支持，且隨著應(yīng)用測(cè)試信號(hào)廠家的增加，其所獲得的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)也比較豐富。在實(shí)際測(cè)試期間，有助于全面了解LTE 技術(shù)性能，并對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用，同時(shí)通過對(duì)其應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行深入挖掘，還能讓這一系統(tǒng)更加完善，這對(duì)于城市軌道交通發(fā)展而言無疑是十分有益的[7]。

3 結(jié)語

綜上所述，在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中，將LTE 技術(shù)合理化應(yīng)用其中，既有助于軌道交通中信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，也有助于推動(dòng)城市的全面發(fā)展。因此，需要加強(qiáng)對(duì)LTE 技術(shù)的重視，另外在實(shí)際應(yīng)用期間，還應(yīng)使用專用頻率，開展測(cè)試應(yīng)用，找到LTE 技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，從而促進(jìn)城市軌道交通建設(shè)全面發(fā)展。