5G在地鐵線網(wǎng)指揮中心系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

章瀾嵐

【摘要】? ? 本文基于地鐵線網(wǎng)指揮中心，從應(yīng)急指揮、清分收益以及運(yùn)力組織三方面分析5G如何助力地鐵線網(wǎng)指揮中心的建設(shè)，深入研究5G技術(shù)在城市軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用價值。為城市軌道交通線網(wǎng)指揮中心的發(fā)展提供新手段。

【關(guān)鍵詞】? ? 線網(wǎng)指揮中心? ? 5G? ? 清分收益? ? 運(yùn)力組織? ? 單兵

5G移動通訊技術(shù)的飛速發(fā)展給城市軌道交通線網(wǎng)指揮中心系統(tǒng)的發(fā)展帶來了新的思路。5G較于4G而言具有明顯的三大優(yōu)勢：1、傳輸速度更快，5G的傳輸速度將是4G的10至100倍;2、端到端時延更低，5G的端到端時延將是4G的1/10;3、網(wǎng)絡(luò)容量更大，5G承載網(wǎng)的容量將是4G網(wǎng)的1000倍，5G的大容量將能同時滿足更多數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的使用需求，例如實時高清視頻流數(shù)據(jù)、設(shè)備傳感器數(shù)據(jù)等。5G與4G具體的技術(shù)參數(shù)對比情況詳見圖1。

5G的技術(shù)優(yōu)勢將更好的服務(wù)于行業(yè)效率的提升，將成為未來智慧城市最重要的設(shè)施。至此，如何實現(xiàn)5G技術(shù)與智慧城市軌道交通建設(shè)的最大價值化融合將成為新時代下智慧城軌建設(shè)的新課題。

一、地鐵線網(wǎng)指揮中心——智慧城軌的“最強(qiáng)大腦”

地鐵線網(wǎng)指揮中心簡稱NCC，為運(yùn)營調(diào)度提供安全、可靠、有序、高效的輔助支持。NCC作為線網(wǎng)運(yùn)營監(jiān)視及協(xié)調(diào)中心、應(yīng)急事件處置管理中心、運(yùn)營信息服務(wù)中心、線網(wǎng)運(yùn)營數(shù)據(jù)中心，形成了網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)同化、可視化、指標(biāo)化、標(biāo)準(zhǔn)化、智慧化的運(yùn)營平臺。實現(xiàn)對各線路多專業(yè)的全網(wǎng)監(jiān)控和協(xié)調(diào)、集中調(diào)度、運(yùn)力組織、客流引導(dǎo)、應(yīng)急指揮、地鐵運(yùn)營服務(wù)信息統(tǒng)一發(fā)布、輔助決策等功能，提高線網(wǎng)運(yùn)營能力和乘客服務(wù)水平。

下面從地鐵線網(wǎng)指揮中心的應(yīng)急指揮、清分收益、運(yùn)力組織三個方面探索5G的應(yīng)用價值。

二、5G將使地鐵應(yīng)急指揮更高效

2.1 地鐵線網(wǎng)指揮中心的可視化現(xiàn)場應(yīng)急指揮需求

地鐵線網(wǎng)指揮中心的是通過采集線網(wǎng)實時監(jiān)控信息，掌握突發(fā)應(yīng)急事件的詳細(xì)信息，同時利用數(shù)據(jù)中心存儲的歷史數(shù)據(jù)及應(yīng)急預(yù)案，實現(xiàn)線網(wǎng)對突發(fā)事件的輔助決策，并通過線網(wǎng)指揮中心系統(tǒng)實現(xiàn)對應(yīng)急事件的指揮調(diào)度功能。

所謂可視化現(xiàn)場應(yīng)急指揮指的是通過第一時間調(diào)度獲取現(xiàn)場實時音頻、視頻、GIS等多媒體信息數(shù)據(jù)，使地鐵調(diào)度指揮人員能夠以多媒體手段實現(xiàn)應(yīng)急聯(lián)動指揮，進(jìn)一步加強(qiáng)應(yīng)急指揮的智慧決策能力。

時下傳統(tǒng)應(yīng)急事件信息獲取方式多為攝像頭、傳感器和電話報送的形式。若是將單兵系統(tǒng)無線通信設(shè)備作為線網(wǎng)指揮中心移動終端，則可實時可靠的提供語音、視頻等現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)現(xiàn)場狀態(tài)密切跟蹤，第一時間進(jìn)行應(yīng)急指揮，優(yōu)化了傳統(tǒng)NCC應(yīng)急處置的信息采集方式，實現(xiàn)可視化現(xiàn)場應(yīng)急指揮。目前已有城市將單兵系統(tǒng)應(yīng)用于線網(wǎng)指揮中心系統(tǒng)，如圖2線網(wǎng)指揮中心單兵系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)圖所示。

2.2 5G將極大地提高NCC單兵設(shè)備感知能力

現(xiàn)今，傳統(tǒng)的單兵通信系統(tǒng)多采用wifi和4G的通信傳輸方式。相比最新的5G技術(shù)，wifi存在安全性差、易受干擾、傳輸慢耗時長的特點(diǎn);4G存在傳輸延遲、覆蓋受限的特點(diǎn)。結(jié)合5G高傳輸、低延遲、大容量等顯著特點(diǎn)，可極大地提高NCC單兵設(shè)備感知能力主要體現(xiàn)在一下兩方面：

2.2.1 5G可顯著提升單兵設(shè)備通信傳播能力

單兵設(shè)備傳輸信息主要包括現(xiàn)場的音頻、視頻、圖像和位置信息傳輸。當(dāng)發(fā)生應(yīng)急事件時地鐵現(xiàn)場處置人員通過可穿戴的無線單兵通信設(shè)備，可在站廳、站臺等事件現(xiàn)場環(huán)境中接收指令和發(fā)送信息。隨著事件的升級變化，往往需要持續(xù)且同時傳送現(xiàn)場各項信息，包括音頻、圖像、文字和視頻，這就對信息傳輸?shù)募皶r性和有效性提出了更高的要求。

5G是基于毫米波的通信技術(shù)，5G的頻譜帶寬將近4G的10倍，可達(dá)1000兆赫茲，同時5G的可以實現(xiàn)毫秒級的時延。由此可以看出5G在線網(wǎng)指揮中心NCC應(yīng)急事件指揮單兵通信傳輸方面可以實現(xiàn)更加快速、清晰的傳輸。

2.2.2 5G可顯著降低單兵設(shè)備電池能耗

眾所周知網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸會消耗大量的能量，單兵設(shè)備作為地鐵現(xiàn)場執(zhí)勤和處置人員間必不可少的通信工具，其充電過程往往需要耗時數(shù)天。因此如何解決單兵設(shè)備通信功耗問題，將關(guān)系到單兵設(shè)備在軌道交通領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

5G技術(shù)不僅提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，更重要的是其能源效率可達(dá)4G的100倍。換而言之，即相較于4G而言，單兵設(shè)備基于5G通信技術(shù)的通信耗能將會實現(xiàn)大幅的降低，從而顯著提升單兵設(shè)備的電池使用率，進(jìn)一步保證了單兵設(shè)備在軌道交通領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

2.3 5G將極大地提高NCC應(yīng)急決策指揮能力

移動終端（單兵設(shè)備）具備報警功能，報警信息經(jīng)核查確認(rèn)后，中心調(diào)度平臺可進(jìn)行接警操作。中心調(diào)度平臺自身具備直接接警功能。接警成功后，中心調(diào)度平臺將調(diào)用預(yù)先配置的應(yīng)急預(yù)案下發(fā)給警情相關(guān)的處置崗位所持有的移動終端，進(jìn)行處置任務(wù)分配。在處置過程中，中心調(diào)度平臺可以對移動終端進(jìn)行定位、群發(fā)信息、發(fā)送語音、實時視頻互聯(lián)等各種操作，并可調(diào)用指揮中心的線網(wǎng)CCTV、行車客流信息、GIS相關(guān)資源等用以作為指揮決策的數(shù)據(jù)參考。同時，移動終端也可以把現(xiàn)場實時狀況通過文字、音頻、視頻等多種手段實時發(fā)送給中心調(diào)度平臺，并可及時告知中心調(diào)度平臺預(yù)案處置情況。中心調(diào)度平臺所有操作過程將會由系統(tǒng)自動記錄，可形成事件處置過程報告。整個線網(wǎng)指揮中心NCC的應(yīng)急決策指揮流程如圖3所示。

基于5G，線網(wǎng)指揮中心調(diào)度平臺可無干擾的實時呼叫具有視頻能力的單兵終端，調(diào)閱現(xiàn)場視頻，使指揮中心能夠?qū)崟r了解現(xiàn)場的各種變化，還可以把接收到的視頻轉(zhuǎn)發(fā)到其他視頻設(shè)備，便于指揮員快速決策指揮調(diào)度。

基于5G，移動終端設(shè)備可將位置數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確地上傳到中心調(diào)度平臺，系統(tǒng)可實時采集并存儲終端上報的位置信息。基于地圖和實時定位，指揮員可及時就現(xiàn)場問題發(fā)起語音對講或其他調(diào)度呼叫;同時更精準(zhǔn)實時的跟蹤每個用戶的運(yùn)動軌跡，為快速的決策指揮調(diào)度提供保障。

總而言之，通過5G技術(shù)最終實現(xiàn)CCTV監(jiān)控更及時更準(zhǔn)確、CCTV上傳分發(fā)更快速、決策指揮調(diào)度更高效。

三、5G將使地鐵清分收益更精準(zhǔn)

現(xiàn)今，地鐵多采用客流進(jìn)出站時間、走行時間、運(yùn)行圖等因素分析乘客行走軌跡來輔助完成清分收益工作，這其中存在一定的誤差。如何更精準(zhǔn)的獲取乘客行走軌跡則是清分收益精準(zhǔn)的關(guān)鍵因素。未來5G則可在獲取乘客行走軌跡方面發(fā)揮重要作用，通過乘客手機(jī)信號在地鐵內(nèi)部基站的注冊信息，基于5G快速傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，可以實現(xiàn)乘客在站內(nèi)的精準(zhǔn)定位，從而獲取乘客精準(zhǔn)的行走軌跡，最終實現(xiàn)線路收益的精確清分，確保各線路收益的公平、公正。

四、5G將使地鐵運(yùn)力組織更合理

同樣乘客的出行軌跡不僅有助于清分收益，更有助于地鐵大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的充分挖掘，尤其是對于面向乘客的運(yùn)力組織業(yè)務(wù)。

隨著人口數(shù)量的增長，公共交通的運(yùn)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)如今乘客現(xiàn)實出行需要，不能提供相對寬松公共出行環(huán)境。如何緩解公共交通運(yùn)力組織供需要求，其中一條重要因素就在于提前預(yù)測乘客的出行決策、出行軌跡。而只有基于精準(zhǔn)的乘客歷史及實時的出行軌跡，才能保證出行對乘客出行決策及軌跡預(yù)測的精準(zhǔn)性，5G技術(shù)正是乘客出行軌跡的獲取的一大助力。

基于5G技術(shù)，通過乘客手機(jī)信號在城市基站的注冊信息，精準(zhǔn)獲取客流出行軌跡，形成基礎(chǔ)的歷史及實時出行軌跡數(shù)據(jù)?；诔丝偷某鲂熊壽E，通過特定的模型算法，進(jìn)行人物畫像分析，獲得人物出行規(guī)律預(yù)測。根據(jù)歷史客流量、人物出行規(guī)律等精準(zhǔn)預(yù)測客流量及客流分布。結(jié)合客流預(yù)測結(jié)果，合理組織公共交通（公交、地鐵）運(yùn)力，并使兩者無縫銜接，最終實現(xiàn)面向乘客需求的智慧精準(zhǔn)的運(yùn)力組織機(jī)制。

五、城市軌道交通中5G的應(yīng)用的未來愿景

5G不僅僅擁有巨大的商業(yè)價值，在城市軌道交通領(lǐng)域同樣具有廣闊的應(yīng)用前景。5G技術(shù)是未來城市軌道交通無線通信設(shè)備的關(guān)鍵，各類基于網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)備，如單兵設(shè)備、邊緣計算等都將5G實現(xiàn)快速高效的互聯(lián)及應(yīng)用。如何結(jié)合5G的優(yōu)勢，充分挖掘城市軌道交通領(lǐng)域的業(yè)務(wù)需求，進(jìn)一步實現(xiàn)城軌智慧化，是智慧城軌的又一思考方向。未來5G將有潛力助力城市軌道交通構(gòu)建更加完善的城軌物聯(lián)網(wǎng)體系，實現(xiàn)一個“萬物互聯(lián)”的未來城軌。