轨道交通通信传输系统技术研究

侯纪博

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摘要：随着社会经济的发展以及城市化进程的不断加快，城市人口的数量也在逐渐增多，而地铁作为一种非常重要的交通方式，其建设规模和使用范围都在逐年增加，因此对其进行合理的管理是十分有必要的。而轨道交通通信传输系统的应用，则能够有效地解决这一问题，并且还能提高乘客的出行效率，减少不必要的资源浪费。

关键词：轨道交通；通信传输系统；轨道交通

引言

在现代社会中，轨道交通已经成为了人们日常生活的重要交通工具，它不仅能够运输大量的客流而且还能在很大程度上缓解城市的交通压力，因此其具有十分广阔的发展前景。本文主要针对轨道交通传输系统的应用展开研究，通过对现有的通信技术、通信体系进行分析，并结合实际情况，提出一些切实可行的方案，从而更好的发挥出其应有的作用和价值。

1轨道交通中通信传输系统技术发展概况

随着经济的快速发展，我国在交通方面的投入不断增加，各种城市交通系统也在逐渐完善。而轨道交通作为一种新型的交通运输方式，其具有运能大、安全性高等特点，能够有效缓解城市交通压力，促进城市经济的发展。由于社会的不断进步，人们对轨道交通的要求也越来越高，对作为轨道交通系统重要组成部分的传输系统也提出了更高的技术要求。目前我国轨道交通主要有三种方式，分别是自动控制列车运行系统（ATC）、列车自动控制（CBTC）、列车自动闭塞系统（ATO）等。这三种方式均能够实现自动运行功能，但对于不同类型轨道交通其选择的传输系统技术有所不同。例如自动控制列车运行系统是利用车载设备或地面设备对列车运行速度和方向进行控制；列车自动控制则是利用轨道电路对列车的位置、速度及行车方向进行控制；这些技术在实际应用过程中存在一定缺陷，不能有效实现现代化地铁系统的良好运行[1]。

2轨道交通中通信传输系统技术的重要性

城市轨道交通通信系统是保证列车运行安全的重要组成部分，是控制地铁运营成本、提高管理水平和乘客服务质量的重要环节。地铁通信系统除了能保证列车运行过程中所需的信息外，还需确保乘客信息系统、内部信息系统和外部信息系统之间实现交互。列车在运行过程中需要对各种数据流的实时采集、传输和处理，因此列车各子系统间需要具备安全高效的自动控制功能，这就需要一个强大且高效的通信网络作为支撑。

传统城市轨道交通通信网络主要以有线传输方式为主，无线传输方式为辅。基于以太网、光纤及微波技术构建城市轨道交通通信系统的技术愈发成熟，采用多种通信方式是轨道交通发展的必然趋势。

目前，地铁通信系统通常采用三层网络结构：数据通信网、综合通信网和信息管理层。综合通信网作为骨干网络，用于实现乘客服务信息（如：行车调度命令）和内部管理信息（如：列车状态）等信息的传输与处理；在此基础上，综合通信网还需将乘客服务信息（如：站内广播、安全警报等）进行传输与处理。这种结构应用于地下线路时虽然可靠但布线困难、维护量大；应用于地上线路时虽然灵活但多采用架空方式布置且造价高、对线路条件要求较高。在此基础上构建的三层网络结构具有可靠性和灵活性较好的优点[2]。

传统以太网是面向无线、以太网和电信级以太网融合的多协议综合网络，具有开放式体系结构和标准化接口；但由于其采用硬件方式实现，通信设备种类繁多导致接口复杂，使得建立基于多协议总线融合框架下应用层软件变得十分困难。传统以太网仅限于IP电话和电子邮件等少数应用领域，其所能提供的通信服务能力也比较有限。而采用SDH技术构建的有线通信网络系统，以其网络结构简单、扩展能力强、数据传输量大等特点，非常适合于城市轨道交通领域。

3 轨道交通中通信传输系统的组成

通信传输系统是整个城市轨道交通的关键信息，可以实现系统间、站点间的互联互通，并能满足列车运行控制、自动驾驶、信号等对信息传输的要求，确保系统信息传输畅通是通信传输系统需要解决的关键问题。

通信传输系统一般由地面通信网络（包括移动蜂窝系统和固定无线接入）、中心计算机网络（包括公共业务服务器）及车站计算机网络三个部分组成。

城市轨道交通中的通信传输系统通常采用三层网络模型。第一层是采用以太网作为通信传输的核心节点；第二层是采用光纤作为核心中继节点；第三层是使用微波作为核心中继节点。通过地面通信网、中心计算机网络、车站计算机网络构成了一个整体的数据传输网络，成为通信传输系统三层模型中的核心部分[3

]。

在城市轨道交通中，除城市轨道交通客运专线外，其余线路都应采用以太网技术进行组网，以提高信息传输速度及可靠性。同时要求信号系统与其基础设施（包括车站、区间信号）之间保持互操作性与兼容性，实现共享设备的功能。因此应设计合理有效地管理模式以支持以上两种技术的应用和发展，并对相关设备进行标准化管理以提高通信效率及维护方便性。

4 轨道交通中通信传输系统的关键技术研究

基于IEC61850标准的一体化组网方案，根据轨道交通通信系统的特点，在网络模型设计过程中，应将各子系统映射为逻辑设备，并可通过扩展接口（如SNMP、ARP等）进行集中管理。

4.1网络设备统一的接口定义

基于IEC61850标准，利用公共信息模型（CIM）的概念，根据网络功能和技术特点对各通信子系统进行描述。不同的子系统可以按照统一规范定义通信、数据及网络功能等内容。

4.2实现系统功能及结构清晰

基于IEC61850标准制定基于网络功能与网络接口的一体化系统框架，在此基础上建立网络设备的映射模型并完成相应测试工具的开发。各子系统可以根据其各自特点提出功能要求，在数据交换时只需将各子系统数据转换为逻辑设备可识别的信息即可。由于在设计过程中需要对系统进行整体规划和统一定义，因此实现了系统功能与结构清晰[4]。

4.3可扩展性强

通过对各子系统进行合理分解以降低系统规模和复杂度并增加可扩展性。各子系统可以采用不同的信息模型和数据结构实现通信、数据存储、I/O等功能需求，从而保证了不同系统间通信、数据传输及应用交换等能力以及为后续系统维护和扩展提供了良好的平台与环境。

4.4便于实现互联互通

各子系统可以采用统一规范的接口标准或通过协议转换（如 OSI）使不同信息间进行互操作和通信共享。

4.5减少维护成本

一方面由于设计了统一接口标准并采用了IEC61850标准描述模型，只需要根据不同子系统功能分别实现相应接口即可实现无缝切换；另一方面由于各个子系统被分散于不同厂家生产或集成，从而降低了维护成本。

结语

轨道交通占地面积小，线路灵活，便于换乘，并且可以减少对环境的污染；建设周期短，维修方便，安全可靠，是目前理想的出行方式；本文主要介绍了轨道交通通信传输系统的相关内容，并分析了目前我国轨道交通通信传输的现状，及存在的一些不足，并提出相应的改进措施，希望通过这篇文章，为以后的工作提供一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]张英杰.城市轨道交通工程通信传输系统建设研究[J].中国新通信，2021，23(21):1-2.

[2]王富春.确保城市轨道交通通信传输系统稳定运行的几个关键环节[J].科技风，2021(15):117-118.

[3]徐立煜.上海轨道交通9号线一期、二期及三期南段通信传输系统改造方案[J].城市轨道交通研究，2020，23(S2):119-122+145.

[4]武宁.关于轨道交通通信传输系统的技术应用分析[J].科技创新与应用,2013(33):73.

[5]王成,王富章.轨道交通通信传输系统技术发展及设备选择[J].铁道通信信号,2007(09):54-56.