5G技術在城市軌道交通中的應用

田甜

摘 要：近年來，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科學技術也迅速發(fā)展起來，5G技術高科技移動通信技術，在全球范圍內逐漸興起。城市軌道交通技術作為一個大型城市發(fā)展的重要樞紐，也離不開移動通信技術的支持，借助5G技術的發(fā)展和應用，能夠有效地推動城市軌道交通的健康發(fā)展，使人們日常工作生活出行更加便捷。

關鍵詞：5G技術;軌道交通;應用

1 背景

隨著軌道交通運營信息化、無人駕駛技術的廣泛應用，越來越多的信息和數(shù)據(jù)需要引入更加先進的無線通信技術實現(xiàn)更快速高效地傳輸，5G技術在軌道交通中的應用也迫在眉睫。5G技術的興起，能夠推動軌道交通的發(fā)展與應用，為人們的出行提供更便利的條件，有效地推動了城市社會經(jīng)濟的全面發(fā)展，使得城市經(jīng)濟、社會效益得到了顯著的提升。

2 5G通信技術

5G技術是最新一代蜂窩移動通信技術。5G技術通過應用各種集成技術及信息技術，有效地實現(xiàn)了系統(tǒng)效率的提升。相比其他通信技術，5G技術具有多個優(yōu)點：（1）頻譜資源得到了更好地利用。無線通信網(wǎng)絡頻譜資源過度聚集會降低無線通信網(wǎng)絡在傳輸時信息交換的速度、降低信息交換的質量。5G網(wǎng)絡能夠有效、科學的使用頻譜資源，信息交換速度的可靠性和有效性進一步提升。（2）更大的系統(tǒng)容量。隨著信息技術的發(fā)展，通信數(shù)據(jù)不斷增加，現(xiàn)有的4G技術在網(wǎng)絡標準上難以滿足信息數(shù)據(jù)的需求。（3）更好的用戶體驗。當數(shù)據(jù)交換的速度達到用戶的使用需求時，人們會向往更好的服務感受，用戶對數(shù)據(jù)交換速度的要求會不斷的增高。

3 城市軌道交通中的通信技術

城市軌道交通的通信技術主要包括有線通信和無線通信，隨著軌道交通的不斷發(fā)展，無線通信技術得到了快速的發(fā)展，通過通信技術的發(fā)展構建大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)，讓物體之間的連接不受地域的限制，人們可以實時地進行通訊。城市軌道交通中的通信技術，并不單是電話系統(tǒng)，還有傳輸系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、視頻監(jiān)控等。傳輸系統(tǒng)連接著各個通信環(huán)節(jié)，直接影響通信系統(tǒng)信息傳輸質量;廣播系統(tǒng)是通信系統(tǒng)中的一個專用系統(tǒng)，主要用來提供客運服務、廣播信息，有效地提高了城市軌道交通服務質量以及應急搶險的能力;乘客信息系統(tǒng)是借助通信技術在站廳、站臺、列車客室為乘客提供乘車信息;視頻監(jiān)控系統(tǒng)是借助攝像頭、傳感器等先進技術對城市軌道交通各重要區(qū)段進行有效監(jiān)控。這些系統(tǒng)承載語音、圖像、文字等各種數(shù)據(jù)信息，有效地促進城市軌道交通的安全、穩(wěn)定的運行。

4 5G技術在城市軌道交通中的應用

人工智能的發(fā)展帶來了新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)革命，5G通信技術推動軌道交通更加自動化、高效化、系統(tǒng)化，不斷地增強軌道交通的靈活性。充分利用5G技術，了解技術在軌道交通中應用，利用信息技術，助力軌道交通高質量的發(fā)展。隨著軌道交通行業(yè)的信息技術和控制技術的不斷更新，無線業(yè)務也在不斷發(fā)展和升級，在需求上也將出現(xiàn)新的變化：

（1）列控信號技術：無人駕駛技術已在部分城市開始應用，列控數(shù)據(jù)速率更快、端到端業(yè)務的時延更小。

（2）集群業(yè)務：隨著寬帶集群的應用，視頻組呼應用會越來越多，對無線傳輸通道的帶寬需求越大。

（3）列車運行狀態(tài)監(jiān)控：行車數(shù)據(jù)不斷下發(fā)到地面服務器，對列車實時信息進行動態(tài)分析，對實時性要求更高，現(xiàn)有的系統(tǒng)數(shù)據(jù)部分是在空閑時間傳至后臺。

（4）視頻監(jiān)控：目前監(jiān)控使用的高清攝像頭以1 080 P為主，每路需寬帶2 Mbit/s～4 Mbit/s，現(xiàn)有的通信系統(tǒng)不足以承受列車上所有的攝像頭回傳，列車上監(jiān)控實時上傳監(jiān)控數(shù)據(jù)對帶寬的要求將越來越高。

（5）PIS業(yè)務：PIS業(yè)務采用組播方式，目前一條線路只能傳輸一套PIS視頻，未來在帶寬允許的情況下，可以同時發(fā)送多套PIS視頻，使同一車廂的不同屏幕上播放不同的內容。

除了上述傳統(tǒng)的軌道交通業(yè)務外，5G技術的發(fā)展將會帶來大量的新業(yè)務，例如面向運營維護、面向乘客出行、面向應急防災等。

（1）運營維護：軌道交通需要維護的設備設施多、分布廣、維護工作量大，利用物聯(lián)網(wǎng)技術采集各類系統(tǒng)的數(shù)據(jù)狀態(tài)，通過無線通信系統(tǒng)上傳至各平臺，通過平臺對狀態(tài)數(shù)據(jù)進行分析，及時發(fā)現(xiàn)隱患，由被動維護轉為主動監(jiān)測，提高軌道交通系統(tǒng)的維護效率和安全性。

（2）面向乘客：通過高速的通信技術實現(xiàn)地鐵網(wǎng)絡購票，實時查詢列車到發(fā)站信息，獲取列車擁擠度情況，為乘客出行提供參考，提高服務水平[1]。

（3）應急防災：軌道交通隧道環(huán)境復雜、客流量大、發(fā)車密集，一旦發(fā)生緊急情況，可以通過高速率的無線通信系統(tǒng)進行現(xiàn)場情況直播和緊急調度，及時反應、提高臨時處置效率。

5 5G技術應用測試

測試系統(tǒng)以PIS、CCTV、CBTC系統(tǒng)為主，目前車載PIS、CCTV車地無線使用5.8GWIFI，控制中心可調看指定車廂的車載視頻，但無法同時調看全車車載視頻。在CBTC車地無線通信基礎上增加5G備用網(wǎng)絡，當CBTC失去通信時，可切換至5G備用網(wǎng)絡，保證CBTC通信。

機房部分由WLAN車地無線系統(tǒng)增加一臺5G測試專用GCC設備，不影響現(xiàn)有WLAN系統(tǒng)的地面GCC正常使用。車載部分僅在指定測試車輛TCC中切換車地通信路由，不影響其他列車的TCC正常工作。

在中心機房修改LINUX服務器上切換測試軟件所在目錄，修改配置文件上網(wǎng)絡IP，IP未指定列車TCC的5G網(wǎng)絡IP，此時指定列車TCC上5G網(wǎng)絡IP若聯(lián)通則表示切換成功，列車上PIS、CCTV數(shù)據(jù)將從5G網(wǎng)絡發(fā)送至控制中心。CBTC的服務器與Netbox軟件版本不變，數(shù)據(jù)版本重新配置，即可完成由原有的1.8GWIFI通道從Netbox中讀取的信息切換至5G網(wǎng)絡。

通過上述方法，可以實現(xiàn)PIS、CCTV、CBTC系統(tǒng)由原有無線通信技術切換為5G網(wǎng)絡，通過5G技術，PIS、系統(tǒng)將可以上傳更大容量的數(shù)據(jù)，為乘客提供更便捷的服務;車載CCTV帶寬更高，分辨率更清晰;CBTC系統(tǒng)將5G網(wǎng)絡作為備用網(wǎng)絡，保證了通信的安全。

5G的應用還有很多創(chuàng)新的場景，如基于5G無線技術列調、無人駕駛下的列車遠程控制、列車TCMS信息回傳、可視對講以及設備實時監(jiān)測等。因城市軌道交通系統(tǒng)的特殊性，5G技術在軌道交通行業(yè)的應用需循序漸進，保證軌道交通安全、高效的運營[2]。

6 結語

借助5G技術，能夠使信息傳輸范圍變得更加廣泛，從而有效地解決軌道交通中面臨的各種問題，使軌道交通的發(fā)展邁入新的階段。當然，5G技術在現(xiàn)在的應用并不是十分全面，還存在很多問題。5G技術在現(xiàn)階段主要是以節(jié)約資源、提高效率為主，安全性還不能保障，5G技術正處于發(fā)展的階段，科學技術的發(fā)展需遵循循序漸進的過程，保證在現(xiàn)有通訊基礎上進行改造和升級，當5G網(wǎng)絡發(fā)生故障時，能迅速轉換到其他通訊設備上，以此保證列車的運行安全，提高通信的技術安全水平，促進通信資源的有效利用。

參考文獻：

[1]李佳寧，蔡曉蕾，鄭軍.5G網(wǎng)絡技術及其在城市軌道交通的無線覆蓋[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2020（8）：125-128.

[2]林昊.5G通信技術在城市軌道交通中的應用[J].集成電路應用，2020，37（8）：128-129.