城市轨道交通车地无线通信技术的演进历程及未来发展

城市轨道交通车地无线通信技术的演进历程及未来发展

朱琛

西安中铁轨道交通有限公司        710025

摘要：随着城市轨道交通的发展，地下无线通信技术也在不断演进。最开始采用无线电通信技术，但受限于频段资源和传输距离。随后发展出了基于移动通信网络的GSM-R技术，提供了更广阔的通信范围和更可靠的通信质量。未来，随着5G技术的应用，城市轨道交通将拥有更高速率、更低延迟和更大容量的通信能力，支持车载设备之间及与基础设施之间的实时数据交换，提高运行安全性和乘客体验，并推动智慧城市的发展。地下无线通信技术的演进为城市轨道交通的高效运营和可持续发展奠定了基础，并将在未来继续推动城市轨道交通系统的创新发展。

关键词：城市轨道；无线通信技术；演进历程

引言

随着城市轨道交通的快速发展，地下无线通信技术在确保车辆运行安全、提升乘客体验以及推动智慧城市建设方面发挥着重要作用。本论文旨在探讨地下无线通信技术的演进历程及其未来发展趋势。回顾了无线通信技术的起步阶段，重点介绍基于移动通信网络的发展过程和优势。着眼于5G技术的应用前景，探讨了其带来的高速率、低延迟和大容量的通信能力。此外还探讨了实时数据交换对车载设备和基础设施之间的意义，并讨论了地下无线通信技术对城市轨道交通系统运营和可持续发展的重要影响。

1.地下无线通信技术的初始阶段

在地下无线通信技术的初始阶段，主要采用了无线电通信技术。这一阶段的主要挑战是频段资源和传输距离的限制。由于地下环境的特殊性，无线信号在传输过程中容易受到衰减和干扰，从而导致通信质量下降。此外，频段资源的有限性也限制了无线通信的发展。此时的地下无线通信技术仅能提供有限的通信范围和较低的数据传输速率。然而，随着科技的进步和需求的增加，人们对地下交通系统的通信需求也不断提高。因此，为了克服这些问题，地下无线通信技术逐渐演进为基于移动通信网络的技术，为城市轨道交通提供了更广阔的通信范围和更可靠的通信质量。

2.基于移动通信网络的演进

2.1.GSM-R技术的应用与优势

在地下无线通信技术的演进过程中，GSM-R技术的应用带来了重要的突破和优势。作为一种基于移动通信网络的技术，GSM-R在城市轨道交通中发挥着重要作用。GSM-R提供了更广阔的通信范围，使得列车与基站之间的通信能够覆盖更广的区域，有效解决了传统无线电通信技术的传输距离限制。GSM-R具备更可靠的通信质量，减少了因信号衰减、干扰和多径效应等问题导致的通信中断或质量下降的风险。GSM-R技术还支持语音和数据的传输，能够满足列车车载设备和基础设施之间实时通信的需要。通过以上优势，GSM-R技术大大提升了城市轨道交通系统的通信能力和运行安全性，为乘客提供更可靠、高效的出行体验。

2.2成功案例分析

在城市轨道交通系统中，GSM-R技术的成功应用案例为我们展示了其优势和潜力。例如，某城市的地铁系统采用了GSM-R技术进行列车与基站之间的通信。这一技术的应用使得地铁系统能够实现全面覆盖的通信网络，提供高质量的语音和数据传输服务。通过可靠的通信连接，列车与控制中心可以实时交换车辆运行信息和指令，从而确保行车安全和运营效率。此外，GSM-R技术还支持故障诊断和定位功能，能够迅速发现并处理系统故障，提高故障排除的效率。通过成功的案例分析，我们可以看到GSM-R技术的应用对于城市轨道交通系统的安全、高效运营起到了重要的推动作用，为未来技术发展和系统改进提供了有益经验。

3.未来发展趋势

3.15G技术的应用前景

5G技术的应用前景对于地下无线通信在城市轨道交通中具有巨大的潜力。5G技术提供了更高速率和更低延迟的通信能力，在传输大量数据时能够实现更高的效率和更稳定的连接。这意味着在城市轨道交通系统中，即便是高密度区域或高速运行的列车，也能够获得稳定的高速网络连接，支持各类数据服务，如实时视频监控、智能调度系统等。5G技术具备更大容量的通信能力，可以满足未来城市轨道交通系统不断增长的通信需求，包括车辆之间的通信以及与基础设施之间的实时数据交换。5G技术还为城市轨道交通系统的智能化发展提供了支持，如车辆自动驾驶、智能乘客服务等。

3.2.支持实时数据交换

地下无线通信技术的发展使得实时数据交换在城市轨道交通中成为可能。通过地下无线通信技术，车载设备和基础设施可以实时交换信息，从而实现高效的数据交换。这种实时数据交换的应用具有多重好处。车辆之间的实时数据交换可以提高运行安全性。通过车辆之间的实时通信，可以进行车辆位置监测、障碍物检测等，从而减少事故风险和运行干扰。车辆与基础设施之间的实时数据交换可以改善运行效率。例如，车辆可以获取交通信号灯的信息，从而优化行车速度和交通流量，减少拥堵和延误。实时数据交换还支持车辆智能维护和故障预警，提高系统的可靠性和维护效率。地下无线通信技术的支持下，实时数据交换在城市轨道交通中发挥着重要作用，提升了运营安全性、运行效率和乘客体验。

3.3提升运行安全性和乘客体验

地下无线通信技术的演进对于城市轨道交通系统的运行安全性和乘客体验起到了重要作用。通过实时数据交换和高速通信功能，车辆和控制中心之间可以快速、准确地传输关键信息，例如列车位置、速度和信号状态等。这样可以提高运行安全性，减少事故风险，保障乘客的出行安全。借助地下无线通信技术，乘客能够实时获取列车动态信息、车厢拥挤程度以及准确到站时间等。这有助于优化乘客出行体验，让他们更好地计划出行，避免不必要的等待和拥挤。无线通信技术的进步还支持智能乘客服务，例如提供免费Wi-Fi、实时音视频娱乐，以及车厢内电子支付系统等，进一步提升乘客的旅行舒适度和便利性。

4.地下无线通信技术对城市轨道交通的影响

地下无线通信技术对城市轨道交通产生了重要的影响。它提供了可靠的通信连接，促进实时数据交换和信息共享，提升运行安全性和运营效率。同时，无线通信技术也改善了乘客体验，通过提供实时列车信息和智能乘客服务等，提高了出行舒适度和便利性。这种技术的应用还为城市轨道交通的创新发展奠定了基础，推动了智慧城市的建设。地下无线通信技术的发展为城市轨道交通系统带来了巨大的改变，为未来的发展提供了更广阔的可能性。

结束语

地下无线通信技术的不断演进和应用，为城市轨道交通带来了巨大的改变和发展机遇。通过实时数据交换和高效通信能力，运行安全性得到提升，乘客体验得到改善。未来，随着5G技术的应用，这种影响将更加显著。地下无线通信技术的发展助力城市轨道交通向智慧化、绿色化的方向迈进，为建设更加便捷、高效和可持续的城市交通系统贡献力量。

参考文献

[1]李遥,秦朝倩,敬冉.5G无线通信技术在智慧城市交通管理中的应用与性能优化[J].智慧中国,2023(09):60-62.

[2]冷增强.短距离无线通信技术在信息传输中的应用[J].数字技术与应用,2023,41(07):55-57.DOI:10.19695

[3]刘国鹏.5G无线通信技术概念及相关应用的思考[J].智能建筑与智慧城市,2023(07):19-21.DOI:10.13655

[4]胡雪.5G无线通信技术在城市轨道交通中的应用[J].集成电路应用,2023,40(06):260-261.DOI:10.19339

[5]蔡灿,周杨洋,曾志伟等.基于5G无线通信技术结合车站联锁系统的车站辅助换乘器[C]//四川省电子学会,重庆市电子学会,四川省职业技能竞赛研究中心.2022年川渝大学生“数智”作品设计应用技能大赛暨第八届四川省大学生智能硬件设计应用大赛会议论文集.[出版者不详],2022:5.DOI:10.26914