针对目前城市轨道交通中采用商用公网长期演进（LTE）系统承载时,跨核心网互联互通的可靠性和实时性不满足业务需求的问题,分析了城市轨道交通长期演进（LTE-M）综合承载系统的业务需求,提出了LTE-M综合承载系统互操作性需求和数据业务的互联互通需求,研究了LTE-M综合承载系统互联互通的工作机制,设计了可靠性保障方法,包括核心网间路由重建立、核心网间故障倒切、核心网板卡倒切等,提出了LTE-M综合承载系统互联互通的系统架构;在实验室搭建了LTE-M综合承载系统互联互通测试环境,分析了信令和数据,以验证其是否满足应用需求,并进行了LTE-M综合承载系统跨核心网切换测试、跨核心网路由测试、核心网故障倒切测试、可靠性测试和互联互通性能测试。研究结果表明:为满足城市轨道交通列车跨线运营需求,需实现LTE-M终端和基站之间参考点、核心网服务网关与分组数据网关之间参考点、移动管理实体之间参考点以及归属签约用户服务器与移动管理实体之间参考点接口的互联互通;LTE-M综合承载系统互联互通跨核心网切换时间小于1 s,核心网间路由重建立时间小于1 s,核心网单板故障倒切时间小于2 s,跨核心网故障倒切时间小于31 s;LTE-M综合承载系统互联互通业务传输时延小于0.15 s,丢包率小于1%;10 MHz带宽能同时传输1路100 kb·s^-1的基于通信的列车运行控制业务、2路2 Mb·s^-1的车辆视频监控业务和1路4 Mb·s^-1的乘客信息系统业务。可见,LTE-M综合承载系统互联互通性能满足城市轨道交通跨线运营的业务需求。