LTE技术在城市轨道交通信号系统中的应用分析

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  摘 要: 在城市建设和发展中,城市轨道交通信号系统是最重要的组成部分,不仅有利于促使列车正常运行,而且有效推动了轨道交通的全面发展,对城市的进步具有一定的促进作用。为此,本文主要论述了LTE技术的特点,并重点对其在城市轨道交通信号系统中的应用进行了分析,以便从根本上提升信号系统的有效性。
  关键词: LTE技术;城市轨道交通信号系统;具体应用
  引言:
  隨着时代的进步,科学技术的发展,LTE技术也不断成熟和完善,它是介于3G和4G之间的过度技术,其应用范围越来越广泛,现阶段已经逐渐应用到城市轨道交通中,逐渐成为强化信号系统的技术基础。LTE技术的融入,大大提升了交通信号系统的性能,并促使列车运行逐渐朝着自动化方向发展。
  一、LTE技术的特点
  在城市轨道交通信号系统中,LTE技术之所以发挥着至关重要的作用,主要是因为它具有独特的优势。首先,该技术具有较强的抗干扰功能,将其应用到城市轨道交通信号系统中,可以在一定程度上减少外部环境的干扰,提高小区吞吐率,保证系统正常运行。一般来说,其干扰主要是指相同频率的干扰,而LTE技术的频段资源是十分有限的,这就促使其需要一定的高宽带,在这种情况下,有效减少了同频段信号干扰。其次,LTE技术还具有可维护性,主要是因为其构架为扁平化,组成无线网的元件也是比较少的,这就在一定程度上降低了维护难度,大大提高维护的有效性。再次,LTE技术还具有传输带高的优势,不仅支持非成频段上部署,而且在成对频段上的部署也给予一定的支持,而且其上下行速率都是比较快的。通常情况下,其下行速率在45Mb/s左右,其下行率在17Mb/s左右,因此LTE具有较好的传输带宽。最后,该技术接通成功率和切换成功率都是比较高的,有利于满足现阶段城市轨道交通信号系统的需求。
  二、LTE技术在城市轨道交通信号系统中的应用分析
  (一)LTE技术在城市轨道交通信号系统中的使用专用频率
  LTE技术专用频率与其抗干扰能力是息息相关的,因此将该技术应用到城市轨道交通信号系统中,必须要充分发挥专用频率的功能,通过使用专用频率,可以进一步提升信号系统抗干扰能力,提升运行的有效性。随着LTE技术的完善,在城市交通轨道应用越来越频繁,相关单位及部门对其专用频率也更加关注和重视。在这种情况下,工信部还对相关频段进行了明确的规定。该规定主要是针对轨道交通信号系统1785-1805MHz频段的接入而言的。在这种情况下,在一定程度上为LTE技术使用专用频段提供了有利条件。因此,为了促使城市轨道交通信号系统高效运行,不仅要对LTE技术进行充分的应用,而且还要注重对专用频道的申请,这样可以增强自身抗干扰性能。在申请成功的情况下,可以将其当作商用通信运营之外的独立频段存在,进而可更有效的对其系统进行控制。另外,LTE技术在该系统中专用频段的应用,还防止外界环境的影响与干扰。例如,民用手持移动设备。并且还大力推动了城市轨道交通的发展,为其提供了强大的技术支撑,促使其更具有先进化、现代化[1]。
  (二)LTE信号系统的应用
  在科技时代背景下,LTE技术含量不断提高,并且在城市轨道交通信号系统中发挥着越来越重要的作用,促进了城市轨道交通飞速发展,大大提升了列车运行的安全性。例如。在郑州城市轨道交通发展中,对LTE技术进行了有效的应用,该城市的地铁1号线在运行中所应用的PIS系统,就与先进的LTE技术进行了有机结合,并且在无线通信中进行了科学的应用,不仅促使地铁1号线有序运行,而且也充分发挥了LTE技术的作用,有利于促进城市进步与发展。另外,随着LTE技术不断完善,也越来越受关注和重视,在深圳、杭州等多个城市得到了有效应用。通常情况下,城市轨道列车是有多个系统的,在众多系统中,该技术在其安全系统中发挥的作用是最大的,有利于促使列车安全、稳定运行。除此之外,在城市交通信号系统运行过程中,为了提升信号传输的有效性,LTE技术需要很小的带宽,这样才能使其更好的运行,保证信号传输的可靠性。PIS系统是城市轨道交通最重要的组成部分,但该系统与其信号系统又存在着很大的不同之处,所以为了促使其整个系统顺利的运行,在应用LTE技术时,还需要做好相应的调试工作。这就需要对信号无线通信传输的状态与具体特点进行分析和探究,为其调试提供良好的条件,进而可更有效发挥LTE技术的作用。
  (三)LTE技术在城市轨道交通信号系统中的应用测试
  近年来,城市不断进步和发展,城市轨道不断建设起来,为了更好的促进城市交通发展,逐渐将LTE技术与其交通信号系统有机结合起来。在这一过程中,应用测试是必不可少的环节。为了提升测试的效率与质量,很多北京交通相关部门都对该测试工作进行了研究。例如,北京市轨道交通建管公司、北京市地铁运营公司等,为LTE技术在城市轨道交通信号系统中的测试提供了大力支持。与此同时,通信厂商也进一步加大了对应用测试整合力度,有利于促进测试工作顺利进行,为LTE技术在城市轨道交通中的运用奠定良好的基础[2]。在测试过程中,CPBTC业务数据包是必不可少的部分,其具体大小为400bytes,在测试过程中,其发送的周期一般在100ms;为提升测试科学性,需要对其传输频宽进行合理的控制,一般要将其保持在5MHz与15MHz这两个频率上。另外,ETU信道模型也是测试应用平台重要的组成部分,实际上它属于一种比较常用的信道仿真器。在搭建好该测试平台后,可以开展相应的测试工作,该平台具有多种功能,是LTE技术在城市轨道交通信号系统测试应用的基础与前提,有利于促进测试工作顺利进行。在该平台基础上,不仅能够对LTE技术的传输性能进行有效的测试,为其具体应用提供可靠的依据,而且还能对其丢包性能、传输延时进行测试,进而更全面且准确的了解该技术的关键性指标。针对这一测试应用,不仅北京相关部门给予了多种支持,而且应用测试的信号厂家也不断增多,具有比较丰富的测试经验。例如,普天、华为、富欣智控等。在各种测试过程中,可以对LTE技术功能、性能进行全面了解,进而更好的对其进行应用,深入挖掘其在城市轨道交通信号系统中的应用价值,进而促使该系统不断完善,对城市轨道交通的进步与发展具有重要意义。   三、应用实践
  (一)LTE技术
  LTE技术的应用可在低延时的基础上,促使城市轨道交通信号系统中多项功能实现。例如,无线接入架构、广播组的播出业务等。在实际应用中,在20MHz频谱带宽情況下,促使信号系统下行峰值速率与上行峰值速率不断呈上升的趋势,其中前者可以达到50Mb/s,后者可达到100Mb/s。同时,在具体实践中,其城市轨道交通覆盖面率也有所提高,最高可达到100千米。另外,LTE技术还在一定程度上提高了信号系统无线传输服务的业务质量。因此,在应用实践中,LTE技术发挥着至关重要的作用。
  (二)关键技术
  本文以A市为例,通过CBTC系统和TDD-LTE技术结合的形式,促使城市轨道交通信号系统高效运行,并逐渐形成系统频率专用化。为了有效实现这一目标,需要对相关的关键技术进行充分的运用。其有效的关键技术主要有三个,一是TDD-LTE的网络综合承载技术,二是多业务承载技术,三是WLAN网络共存技术。通过借助关键技术,可对多系统合路的运行方案进行科学的设计,其最主要的目的是为了实现运用PIS的LTE网络承载其CBTC系统,以便提高LTE技术在城市轨道交通信号系统中应用的有效性。
  (三)具体实施方案
  在实践应用中,需要设计两套LTE网络承载CBTC系统方案,以便促使CBTC业务的可用性不断提高。之所以要设计两套实施方案,主要是其方案具有各自的用途,其中一套实施方案可以申请5MHz带宽,为CBTC业务的开展创造良好的环境,有利于促使独立承载CBTC业务的高效完成。而另一套实施方案主要是为了实现综合承载的目的。在采用这一方案中,是需要对10MHz带宽进行有效应用的,为PIS、CBTC系统综合承载的实现奠定了良好的基础。因此,在制定相关实施方案中,设计两套方案是很有必要的,有利于提高实际的应用效果。
  通过对以上应用情况分析可知,CPBC所采用的无线系统全部是WLAN技术,因此,还可以在这一基础上,适当的对CBTC线路进行改造过渡。例如,在包含一期工程与二期工程项目中,如果前者采用了WLAN技术,难么后者可以对TDD-LTE技术进行充分的运用,以便实现两者的兼容,最大限度发挥LTE技术的作用。但是在具体应用中,不管采用哪种技术,都需要确保CPTC的有效传输,并且还要做到专频专用。确保满足这一条件与要求的基础上,可以对其它的工程技术进行分析和适当的采用。另外,为了发挥LTE技术超低的网络延迟、高速率网络传输等优势,还可以将其与WLAN技术有机结合起来。
  结论:
  总的言之,LTE技术具有较高的技术含量,在城市轨道交通信号系统中发挥着越来越重要的作用。因此,必须要对该技术加以重视。在实际应用中,不仅需要对其使用专用频率进行考虑,而且还要科学合理的进行测试应用,明确LTE技术在信号系统中的应用价值,进而为轨道交通发展提供技术支持。
  参考文献
  [1]张卫民.LTE技术在城市轨道交通信号系统中的应用分析[J].电脑与电信,2018(05):48-50.
  [2]史雅天.LTE技术在城市轨道交通信号系统中的应用分析[J].中国战略新兴产业,2018(12):122.
  [3]赵运臣,陶宇龙,焦合峰.郑州市轨道交通有限公司  北京城建设计发展集团股份有限公司  郑州市轨道交通设计研究院有限公司  《LTE技术在城市轨道交通CBTC系统中应用研究》[J].创新科技,2016(12):97.
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