應(yīng)用背景

　　城市軌道交通憑借便捷、環(huán)保、節(jié)能、安全和運(yùn)量大等特點(diǎn)，對(duì)緩解城市交通瓶頸、改善城市交通結(jié)構(gòu)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持 續(xù)發(fā)展起著十分重要的作用。在大城市將逐步實(shí)現(xiàn)以地面常規(guī)公交為主體向以軌道交通為骨干的城市交通體系的過渡，地鐵輕軌的建設(shè)規(guī)模越來越大。運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)既要 提高服務(wù)、管理水平，加強(qiáng)安全防范，還要為相關(guān)安全機(jī)關(guān)提供實(shí)時(shí)信息等，因此，在城軌應(yīng)用中所要傳輸?shù)男畔⒎N類也越來多元化。城市軌道交通的應(yīng)用正在向系 統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化、一體化發(fā)展，尤其是無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展和成熟，使車地間的實(shí)時(shí)通信成為可能，車地雙向?qū)崟r(shí)通信系統(tǒng)的采用，提高了軌道 交通列車運(yùn)行的自動(dòng)化程度，系統(tǒng)安全性得到大大提高，車地間信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)也使地鐵運(yùn)營(yíng)以車輛為中心的運(yùn)營(yíng)模式正在發(fā)展為以為乘客服務(wù)為中心的運(yùn)營(yíng)模 式。 專用車地雙向?qū)崟r(shí)通信系統(tǒng)

　　我司軌道交通專用車地雙向?qū)崟r(shí)通信系統(tǒng)基于成熟的無線局域網(wǎng)802.11X系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建，工作在 2.4GHZ/5.8GHZ頻段。系統(tǒng)主要功能是在城市軌道交通運(yùn)行環(huán)境下，為車載應(yīng)用設(shè)備和地面應(yīng)用控制設(shè)備之間提供大容量、安全、連續(xù)、可靠的雙向通 信功能，實(shí)現(xiàn)列車與地面間數(shù)據(jù)、圖像及語音信息的實(shí)時(shí)透明傳輸。 專用車地雙向?qū)崟r(shí)通信系統(tǒng)使列車與地面(軌旁)緊密結(jié)合、整體處理，改變了以往車-地相互隔離、以地為主的狀態(tài)，通過車地間的實(shí)時(shí)信息交換，例如：圖像信 息、列車位置、聯(lián)鎖等重要信息，從而達(dá)到車-地聯(lián)動(dòng)，系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控的目的。

　　由于軌道交通特殊的運(yùn)營(yíng)環(huán)境以及對(duì)傳輸信息的特殊要求，能否 實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行的列車在特殊環(huán)境下的可靠快速漫游就成為系統(tǒng)的關(guān)鍵。我司專用車地雙向?qū)崟r(shí)通信系統(tǒng)針對(duì)軌道交通的特殊需求經(jīng)過定制開發(fā)，不僅實(shí)現(xiàn)了列車與地 面間的快速漫游，而且通過采用相應(yīng)的技術(shù)手段使隧道效應(yīng)、干擾及外界攻擊給系統(tǒng)帶來的安全隱患減少到了最低，實(shí)現(xiàn)了軌道交通車地間的可靠通信。使列車在以 時(shí)速120Km的速度行駛時(shí)仍能保持平滑通信。

　　系統(tǒng)構(gòu)成及原理

　　我司專用車地雙向?qū)崟r(shí)通信系統(tǒng)由三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成：地面中心控制層、軌旁接入層和車載層，相對(duì)應(yīng)的設(shè)備分別為無線管理控制器、軌旁無線接入單元和車載無線終端。系統(tǒng)構(gòu)成圖如下所示：

　 　在（區(qū)域）控制中心，無線管理控制器被連接到骨干網(wǎng)絡(luò)。軌旁無線接入單元通過交換設(shè)備連接到骨干網(wǎng)絡(luò)上，每個(gè)站臺(tái)、隧道沿線均鋪設(shè)AP，AP的布放位 置，是通過嚴(yán)格的無線鏈路預(yù)算結(jié)合軌道的實(shí)際情況來決定的。在列車上，車載無線終端由車載無線單元主機(jī)及車載天線組成。每輛列車依據(jù)應(yīng)用配備一至兩臺(tái)車載 無線終端設(shè)備，并分別通過以太網(wǎng)接口連接到列車總線上。 列車通過車載層無線終端設(shè)備，無線接入到軌旁接入單元設(shè)備AP（無線接入點(diǎn)），軌旁AP通過100Mbps Ethernet光環(huán)網(wǎng)接入車站交換機(jī)，車站交換機(jī)通過1000Mbps Ethernet接入骨干網(wǎng)絡(luò)。因此AP通過鋪設(shè)在隧道內(nèi)的光纖環(huán)網(wǎng)，接收從控制中心（OCC）發(fā)來的指令，列車無線終端依靠無線網(wǎng)絡(luò)和光纖環(huán)網(wǎng)通訊技術(shù) 接收來自列車所到位置對(duì)應(yīng)AP發(fā)送的即時(shí)信息，并實(shí)現(xiàn)節(jié)目信息或是數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。同時(shí)，由于無線信息傳輸?shù)碾p向性，無論是PIS系統(tǒng)還是列車控制系統(tǒng)都 可以將列車上的實(shí)時(shí)乘客信息、監(jiān)控情況或是控制數(shù)據(jù)及時(shí)上傳到車站控制室及控制中心（OCC）。 系統(tǒng)特性

　　1．抗干擾能力強(qiáng) 2．高帶寬 3．高可靠性

　　4．高安全性 5．高速無縫漫游 6．先進(jìn)的QoS保障機(jī)制

　　系統(tǒng)應(yīng)用

　　1．在PIS系統(tǒng)應(yīng)用中的應(yīng)用

　 　乘客資訊系統(tǒng)（PIS）依托多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心，以車站和車載顯示終端為媒介向乘客提供信息服務(wù)的系統(tǒng)，使乘客通過正確的服務(wù)信息引 導(dǎo)，安全、便捷地乘坐軌道交通。乘客信息系統(tǒng)在正常情況下，提供乘車須知、服務(wù)時(shí)間、列車到發(fā)時(shí)間、列車時(shí)刻表、管理者公告、政府公告、出行參考等實(shí)時(shí)動(dòng) 態(tài)的多媒體信息；在火災(zāi)、阻塞及恐怖襲擊等非正常情況下，提供動(dòng)態(tài)緊急疏散提示。 PIS系統(tǒng)作為地鐵公司與乘客之間最直觀的信息交互平臺(tái)，所有實(shí)時(shí)播放的媒體流不能出現(xiàn)圖像馬賽克、聲音停頓的情況，這就需要車地實(shí)時(shí)雙向通信網(wǎng)絡(luò)在列車 運(yùn)行過程中要有足夠的帶寬和良好的QoS保障機(jī)制，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求也非常高，不能因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的中斷而導(dǎo)致PIS系統(tǒng)的故障。 在列車運(yùn)行中車載設(shè)備要實(shí)時(shí)接收來自地面控制中心的乘客信息及在列車車廂LCD顯示屏上顯示音視頻播放。同時(shí)該系統(tǒng)還兼有列車車廂乘客乘車情況的監(jiān)視功 能，將通過車廂內(nèi)監(jiān)視器采集到的運(yùn)營(yíng)中列車車廂內(nèi)旅客乘車情況的視頻信息實(shí)時(shí)上傳至控制中心，作為管理部門安全決策的支持信息。

　　有了專 用車地實(shí)時(shí)雙向通信系統(tǒng)，在PIS系統(tǒng)下，地鐵車站和控制中心值班人員可以實(shí)時(shí)觀察運(yùn)行中列車乘客車廂、司機(jī)室內(nèi)情況，司機(jī)能實(shí)時(shí)觀察本列車乘客車廂內(nèi)情 況；控制中心向運(yùn)行中列車發(fā)布及時(shí)信息，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)播數(shù)字電視節(jié)目；運(yùn)行中列車的緊急狀態(tài)，如火災(zāi)報(bào)警、緊急開關(guān)車門，實(shí)時(shí)上傳到控制中心和車輛段車場(chǎng)調(diào)度中 心。 因此，專用車地實(shí)時(shí)雙向通信系統(tǒng)使PIS系統(tǒng)的應(yīng)用將原有封閉的車輛空間變成一個(gè) “信息娛樂中心”，增加了乘客舒適感。同時(shí)由于車、地?zé)o線通信系統(tǒng)還有富裕的帶寬，PIS系統(tǒng)往往還與車輛監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，將車輛內(nèi)部圖像實(shí)時(shí)上傳到地鐵 控制中心和地鐵公安系統(tǒng)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)車輛內(nèi)的安全事故隱患并提前處理，確保列車行駛安全。 我司無線、有線一體化PIS數(shù)據(jù)承載網(wǎng)解決方案如下所示:

　　2．在CBTC中的應(yīng)用

　 　隨著數(shù)字無線通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和成熟，通信技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)成為可能，先進(jìn)的基于無線通信技術(shù)的列車控制系統(tǒng)CBTC是列控技術(shù) 發(fā)展的最終趨勢(shì)?；谕ㄐ诺牧熊嚳刂葡到y(tǒng)CBTC是利用無線通信媒體來實(shí)現(xiàn)車地間的雙向信息傳輸，而在此基礎(chǔ)上構(gòu)成的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。由于采用了連續(xù)、 雙向的無線通信系統(tǒng)作保證，才使列控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了真正的移動(dòng)閉塞，改變了以往軌道電路單向、小容量、點(diǎn)式通信的功能，實(shí)現(xiàn)了車地間的雙向、大容量、連續(xù)的通 信功能，由于采用了無線實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)，才使得列車與地面緊密結(jié)合、整體處理，改變了以往車-地相互隔離、以地為主的狀態(tài)，通過車地間的實(shí)時(shí)信息交換達(dá)到車 -地聯(lián)動(dòng)，系統(tǒng)自動(dòng)控制的目的。 應(yīng)用CBTC后降低了統(tǒng)設(shè)備成本、提高系統(tǒng)安全性、增加系統(tǒng)功能、提高運(yùn)輸能力。

　　我司無線、有線一體化PIS數(shù)據(jù)承載網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如下所示：