城市轨道交通信号系统关键技术分析
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[摘要]科技是第一生产力，科技发展的快慢决定着社会经济进步的速度，在城市发展中发挥着重要的作用。其中，城市轨道交通发展在科技信息技术支持下，逐渐成为了一个城市走向发达的重要标志。下文中所介绍的城市轨道交通信号系统，是科技发展的产物，是城市轨道交通系统中的重中之重。基于此，本文以城市轨道交通信号系统相关技术为例进行分析，为促进城市轨道交通信号系统的发展提供帮助。
城市轨道交通信号系统在当今社会中发挥着重要的作用，是轨道交通发展中必不可少的科研成果。随着科技信息技术高速发展，列车对信号系统要求越来越高，不仅表现在安全方面，同时还表现在效率方面，都需要信号系统具有较强的技术基础，为此，下文对城市中城市轨道交通信号系统的关键技术进行深入研究。
1城市轨道交通信号系统
1.1城市轨道交通信号系统在生活中的作用
城市轨道交通在实际运行中具有舒适性、不间断性、准点性等特点，基于城市轨道交通的这些特点，在城市轨道交通系统中采用轨道交通信号系统能够将信号设备的作用充分发挥，达到事半功倍的效果。从世界上先进的轨道交通运营中发现，只有高水平的信号系统，才能够在交通中实现提高列车运行的效率，并且安全性能比较高[1]。
1.2城市轨道交通信号系统特征
第一，城市轨道交通中所承担的客流量比较多，基于安全角度考虑，对于行车之间的最小行车间距要求比较高，进而对列车的速度监控提出了较高的要求，其主要的目的就是为了实现列车运行中的安全保障。第二，对城市轨道交通运输速度进行分析，城市轨道交通运行中的实际速度与铁路干线相比，数值上相差很多，所以，在实际的城市轨道交通信号系统中，不需要数据传输较快的信号系统，只需要传输速度较低的系统就可以实现信号传输功能；第三，由于在城市中，列车的运行间隔比较小，运行中所展现的规律性比较强[2]。
2城市轨道交通信号系统设计情况
由于我国在城市轨道交通信号系统研发中起步比较晚，与国际水平间存在一定的距离。在城市轨道交通信号系统建设阶段，由于在各项技术上，外商对信号系统设计的核心技术掌握着主动权，因此，在国内市场中，不得不对信号系统进行比较长时间的调试；在信号系统的运营阶段，进口设备在实际运行与维护上存在很多障碍，一些比较轻微的故障就需要外援，并且设备在实际运行中的风险比较大；在建设阶段，对于网络化比较复杂的城市，存在多种形式的信号系统，因此，在实际的信号系统投入使用中，要想实现多元化网络系统的实际使用，需要在多种线路中进行线路互联，但是该种方式在某种程度上严重影响了资源的共享[3]。
3基于LTE技术的城市轨道交通信号系统技术分析
3.1LTE技术概述
LTE技术是当今比较适用的交通信号技术，该项技术在实际城市轨道交通信号系统中能够实现高传输速率，低时延，并支持信号系统中的多种功能，支持广播组的播出业务，具有无线接入架构。LTE技术的主体性能为：在20MHz频谱带宽条件下，技术系统能够提供上行、下行分别为100Mb/s和50Mb/s的峰值速率。实现的城市轨道交通覆盖率达到了100Km。为了实现更加优化的功能，LTE系统中采取一种网格化结构，集成了适用于宽带移动传输的众多先进技术。LTE技术优势有很多，能够实现传输效率高、频谱使用灵活等功能[4]。
3.2LTE技术与WLAN技术性能对比
第一，在项目干扰方面，LTE技术能够申请比较专业的频段，有效避免外部设备的信号干扰，并且由ICIC来解决系统内部干扰。但是WLAN技术在该方面采用的是开放性的频段，信号很容易受到外部的干扰。从技术的可维护性上进行分析，LTE技术在网元上的数量比较少，实现无线覆盖距离比较远，城市轨道交通轨旁设备之间的距离比较大。在WLAN技术下，其信号覆盖距离比较短，每200米就需要设置无线设备，后者在维护比较困难；从移动性上进行分析，LTE自动频率校正技术性能比较高，能够保证信号平稳。而WLAN只适合于低速环境；从技术的服务质量上进行分析，LTE技术支持优先级的设置，能够保证信号系统的无线传输，但是WLAN技术却不能实现信号系统的优先级。
3.3LTE信号系统在城市轨道交通中应用
随着科技不断发展，LTE技术在城市轨道交通中的应用越来越广泛，LTE技术在诸多个城市轨道交通中应用。信号系统主要涉及的问题就是安全，无线信息系统要想实现稳定性以及可靠性，对于信息系统的要求比较高。信号系统在进行通讯传输时实时性要求比较高，而在PIS系统中，无线通信传输要求比较低，但是在宽带方面的需求比较大。两者在技术需求上的方向不同，因此，不能单一的将PIS系统中的LTE技术灵活应用到城市轨道交通信号系统中来[5]。2014年，在北京地铁指挥中心的支持下，多家信号厂商对LTE技术在信号系统中的实际应用进行现场测试，希望能够通过专业的技能检测，促进城市轨道交通信号技术发展。在现场测试中，具有代表性的厂商有华为、中兴、普天等，通过这些厂商对LTE技术的实际测试，得出结论，并提出LTE技术在信号系统中应用的测试结果：第一，从延时方面，其传输时延的测试结果为10~25ms，其中最长的延时为106.5ms；第二，从信号方面，信号丢包率上下行均为0.005%以下；切换延时为34~46ms左右，其中最长时间为135ms；15MHz频宽的平均吞吐量为，上行11Mb/s，下行19Mb/s。在实际的测量下，LTE技术能够完全满足信号系统在无线传输中的要求。在频率信息选择上，工信部了与无线接入系统频率使用的相关事宜，对城市中轨道交通的申请使用提供支持以及肯定，换言之，城市轨道交通单位可以使用该频段，并获取得该频段的使用权。民用手持设备中，对于信号的频段占位将不会影响频段的使用。与WLAN的开放频段相比，专用频段能够有效缓解外部信息的干扰。LTE技术逐渐成为移动通信发展中的关键技术，在城市轨道交通信号系统中发挥着重要的作用。
4结论
本文中所介绍的城市轨道交通信号系统，在轨道交通行业发展中作用突出，是城市轨道交通的主力军。在科技不断发展的进程中，城市轨道交通信号系统与科技相结合，逐步实现智能化与科技化。本文立足于城市轨道交通信号系统的作用、特点，针对目前我国城市轨道交通信号系统的发展近况，对相关问题进行分析，为信号系统中的关键技术的发展研究提供了一定的帮助。
[参考文献]
[1]刘晓娟.城市轨道交通CBTC系统关键技术研究[D].兰州交通大学,2009.
[2]王飞杰.城轨CBTC智能调度指挥系统关键技术的研究[D].北京邮电大学,2011.
[3]阚庭明.城市轨道交通乘客信息系统关键技术研究[D].中国铁道科学研究院,2013.
[4]王东.轨道交通信号系统仿真测试与验证技术研究与应用[D].浙江大学,2014.
[5]肖彦君.城市轨道交通联调联试关键技术研究及应用[D].中国铁道科学研究院,2014.
作者：张志锋 单位：苏州市轨道交通集团有限公司运营分公司
