地铁PIS系统车地无线技术研究与分析
地铁PIS（列车信息显示系统）是一种用于地铁列车上显示车次信息的系统，通过显示屏或者扬声器播放车次信息、站点信息、列车运行信息等。而车地无线技术是PIS系统中必不可少的一种技术，它实现了列车和地面控制中心之间的无线通信。本文将对地铁PIS系统中的车地无线技术进行研究与分析，探讨其技术原理、特点和发展趋势。
一、车地无线技术的原理
车地无线技术是地铁PIS系统中的重要技术之一，它能够实现列车和地面控制中心之间的无线通信，从而实现车次信息的传输和显示。车地无线技术主要包括车载通信设备和地面基站两部分。车载通信设备安装在列车上，通过无线信号与地面基站进行通信。地面基站则是地面控制中心的设备，负责与列车进行通信并传输车次信息。
车载通信设备主要由天线、无线模块、数据处理模块等部分组成。当列车行驶时，车载通信设备能够自动搜索和连接最近的地面基站，并建立通信连接。一旦连接成功，车载通信设备就可以通过无线信号传输车次信息、列车运行信息等到地面基站。地面基站收到信息后，会将其传输至控制中心，并借助地面通信网络将信息分发至各个车站的PIS系统中，最终通过显示屏或者扬声器显示给乘客。
1. 实时性强：车地无线技术能够实现列车和地面控制中心之间的实时通信，能够保证车次信息和列车运行信息的及时传输和显示。
2. 高可靠性：车地无线技术采用了先进的无线通信技术，能够在复杂的地下环境中保持稳定的通信连接，具有很高的可靠性和稳定性。
3. 系统集成性强：车地无线技术与地铁PIS系统中的其他设备进行了紧密的集成，能够实现与车站系统、列车系统等设备的无缝连接和通信。
4. 节能环保：相比传统的有线通信方式，车地无线技术能够减少线缆的使用，减少对环境的影响，具有较好的节能环保特点。
1. 高速通信技术的应用：随着5G技术的逐渐成熟，未来车地无线技术将更加注重高速通信技术的应用，提升数据传输速度和通信稳定性。
第一章城市轨道交通通信系统综述
城市轨道交通简称城轨通信系统是指挥列车运行、公务联络和传递各种信息的重要手段,是保证列车安全、快速、高效运行不可缺少的综合通信系统;城轨通信系统主要包括：传输系统、公务电话系统、专用电话系统、无线集群通信系统、闭路电视监控系统CCTV、有线广播系统PA、时钟系统、电源及接地系统、乘客导乘信息系统PIS、办公室自动化OA等子系统;通信系统的服务范围涵盖了控制中心、车站、车辆段、停车场、地面线路、高架线路、地下隧道与列车;
第一节城轨通信概述
一、城轨通信系统的作用 首先,城轨通信系统与信号系统共同完成行车调度指挥,并为城轨的其他各子系统提供信息传输通道和时标标准时间信号;此外,通信系统是城轨交通内部公务联络的主要通道,使构成城轨交通内部的各个子系统能够紧密联系,以提高整个系统的运行效率;当然,通信系统也是城轨交通内、外联系的通道;
城轨通信系统在发生灾害、事故或恐怖活动的情况下,是进行应急处理、抢险救灾和反恐的主要手段;城市轨道交通越是在发生事故、灾害或恐怖活动时,越是需要通信联系,但若在常规通信系统之外再设置一套防灾救护通信系统,势必要增加投资,而且长期不使用的设备亦难以保持良好的运行状态;所以,在正常情况下,通信系统能为运营管理、指挥、监控等提供通信联络的手段,为乘客提供周密的服务；在突发灾害、事故或恐怖活动的情况下,能够集中通信资源,保证有足够的容量以满足应急处理、抢险救灾的特殊通信需求;
二、城市轨道交通对通信系统的要求
城市轨道交通对通信系统的要求是能迅速、准确、可靠地传递和交换各种信息;
1对于行车组织,通信系统应能保证将各站的客流情况、工作状况、线路上各列车运行状况等信息准确、迅速地传输到控制中心;同时,将控制中心发布的调度指挥命令与控制信号及时、可靠地传送至各个车站及行进中的列车上; 2对于城轨运行的组织管理,通信系统应能保证各部门之间、上下级之间保持畅通、有效、可靠的信息交流与联系;
92U城轨交通RBAN RAIL TRANSIT成都地铁1号线信号系统车地无线改造工程方案张世铭1，张建明2，许 瑜3（1．中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610000;2．成都地铁运营有限公司，成都 610000；3．浙江众合科技股份有限公司，杭州 310000）摘要：基于1.8 GHz专用频段的LTE-M车地无线系统，在安全性、时延、通信质量、覆盖范围、对更高速度的适应性和互联互通方面均优于WLAN制式，已成为承载信号系统CBTC业务的标准配置。以不影响既有线运营为切入点，分析LTE-M制式替换WLAN制式不同阶段的关键要素，提出城市轨道交通信号系统车地无线改造方案，为同类工程提供参考。关键词：城市轨道交通;LTE-M;改造中图分类号：U231+.7 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)11-0092-05Vehicle-ground Wireless Renovation Project of Signaling System for Chengdu Metro Line 1Zhang Shiming1, Zhang Jianming2, Xu Yu3(1. China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd., Chengdu 610000, China)(2. Chengdu Metro Operation Co., Ltd., Chengdu 610000, China)(3. UniTTEC Co., Ltd., Hangzhou 310000, China)Abstract: LTE-M vehicle-ground wireless system based on 1.8 GHz dedicated frequency band is superior to WLAN in terms of security, delay, communication quality, coverage, adaptability to higher speed and interconnection. It has become the standard configuration for carrying CBTC service of signaling system. This paper analyzes the key elements in different stages of LTE-M replacing WLAN without affecting the operation of existing lines, and puts forward the vehicle-ground wireless system renovation scheme of urban rail transit signaling system, which provides reference for similar projects.Keywords: urban rail transit; LTE-M; renovationDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2023.11.016
LTE技术在城市轨道交通车地无线通信系统中的应用
摘要：近年来，我国通信技术发展迅猛，长期演进（Long Term
Evolution,LTE）作为3G与4G技术间过渡的技术，被广泛应用在城市轨道交通的无线通信领域。LTE技术立足于无线接入框架的重新构建，可以保障由LTE技术建成的系统具有较高的演进性能与低延时性。此特性可以满足现阶段我国城市轨道交通对无线通信网络架构的需求。
关键词：LTE技术；城市轨道
1 案例现状
1.1 LTE技术的基本特征
LTE融合多输入多输出（Multiple-In Multiple Out,MIMO）技术和正交频分复用（Orthogonal Frequency pision Multiplexing,OFDM）技术，能够展现出较高的信息传输速率和频谱效率。并且，LTE技术能够实现对频谱的灵活分配且可以支持新增的无线通信频率，进而达到显著提升无线通信系统覆盖规模与容量的目的。对于城市轨道交通的无线通信网络而言，利用上述LTE技术构建的无线通信网络可以确保整个系统的最低通信延时，并可以为更广的通信媒体覆盖提供高速的无线传输速率。从轨道交通通信重要性角度来看，LTE技术融合MIMO和OFDM技术，能够基本满足轨道交通应用场景对通信网络的一些特殊需求，达到全面优化网络通信，提高系统整体性能的目标。
1.2 设计总体要求
案例地区城市轨道交通对LTE-M系统的设计要求大致有：满足轨道交通的服务对象，如信号系统和乘客信息系统（Passenger Information System,PIS）的相关需求，满足常规的数据传输功能、无线接入功能、基本的网络安全功能、日常的网络管理功能、无线通信系统的业务承载能力以及其他附属功能等。
2 LTE系统性能测试设计
为深入探究LTE技术在城市轨道交通车地无线通信网络中综合承载业务的可行性，在我国某研究院进行现场实地测试。测试在1.8 GHz政务网干扰条件真实的电磁环境下进行。使用工程实施的组网结构设计对应用在19号线的LTE-M系统在实际环境中的运行性能进行监测，判断LTE-M系统是否可以满足该轨道无线网络通信对综合承载生产业务的需求。
