軌道交通車地無線監控視頻傳輸技術
發布時間：2011-05-10
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中心議題：
* 無線傳輸技術
* 車地無線傳輸需求分析
* 鐵路行業車地無線傳輸需求
隨著中國軌道交通建設進入快速發展的階段，軌道交通的車地無線傳輸系統對移動性的要求也越來越高，本文則就這一部分目前最新的技術開發情況作簡要的介紹。
軌道交通具有運量大、速度快、安全、準點、保護環境、節約能源和用地等特點。當前，各國已普遍認識到，解決交通問題的根本出路在于優先發展以軌道交通為骨干的公共交通系統。
城市軌道交通和鐵路同屬于軌道交通的范疇。城市快速軌道交通包括地鐵、輕軌、有軌電車、磁懸浮列車等多種類型。因為有軌電車和磁懸浮列車占市場的份額很少，所以一般泛指地鐵和輕軌。劃分兩者的依據是單向最大高峰小時客流量的大小：采用中等載客量車廂，能適應遠期單向最大高峰小時客流量 1.5~3.0萬人次的稱為輕軌;采用大載客量車廂，能適應遠期單向最大高峰小時客流量為3.0~6.0萬人次的統稱為地鐵。《中華人民共和國鐵路法》上所稱鐵路，包括國家鐵路、地方鐵路、專用鐵路和鐵路專用線。國際上根據鐵路線路允許運行的最高時速進行劃分：鐵路包括普通鐵路 (100~160km/h)、快速鐵路(160~200km/h)和高速鐵路(既有線改造>200km/h;新建線>250km/h)。目前中國高鐵的最高時速接近400公里。隨著軌道交通進入快速發展的階段，軌道交通的車地無線傳輸系統對移動性要求也越來越高。
無線傳輸技術
軌道交通無線傳輸技術，即無線通信技術，分為民用無線通信、專用無線通信和列車控制無線通信。民用無線通信系統主要實現尋呼、GSM、 CDMA、3G(含3G-UMTS、3G-UWB、3G-LTE)等公用移動信號的覆蓋，用于軌道交通的民用通信;專用無線通信系統主要實現TETRA、 GOTA、GT-800、iDen、WLAN、DVB-T、WIMAX等專用信號的覆蓋，用于軌道交通的運營、生產，提供行車調度指揮與其他相關部門之間的聯系，包括列車調度、環境控制調度、公安調度、車輛段站場、維修部門等無線通信，用于軌道交通專用通信、公安通信、PIS/CCTV無線傳輸、移動電視;列車控制無線通信是軌道交通信號系統中最重要的組成部分之一，用于控制列車間的行駛間隔。
目前，國內軌道交通行業使用的無線通信技術主要有：WLAN、GSM-R、TETRA、GSM、CDMA、3G、WiMAX、DVB-T 等。
車地無線傳輸需求分析
城市軌道交通行業車地無線傳輸需求
城市軌道交通的列車與地面之間通信越來越多地采用無線通信技術，除了民用通信外，目前有三個業務子系統需求車地無線通信：乘客資訊系統 (PIS)中的下行流帶寬需求約為8Mbps(1路標清)、車載視頻監控系統的帶寬共約為6~8Mbps(1路上行，1路下行)、CBTC信號系統帶寬需求為數百Kbps。
乘客咨詢系統(PIS)
系統通過分布于列車車廂的液晶顯示器(一節車廂最多設置8臺)，乘客可以實時了解列車運行狀態和到站信息，還可以觀看實時電視節目及廣告。
車載視頻監控系統
列車運行安全事關重大，而列車運行中的事故時有發生，造成了重大損失，如英國倫敦地鐵爆炸案等。列車車廂內部的實時監控一直是軌道交通安全系統中關鍵而薄弱的一環。車載圖像監控系統可實現列車司機、控制中心值班員、車輛段DCC和車站值班員對列車車廂情況的實時監控。運營列車每節車廂裝設2 個小型半球型攝像機，用于監視車廂內乘客情況;兩端駕駛室各設置廣角半球攝像機，正常情況下監視列車司機位，緊急情況下，監視車內旅客疏散情況。兩端駕駛室設置一臺觸摸顯示器，根據需要顯示車內圖像或前方車站發送的站臺圖像。
基于通信的列車控制系統(CBTC)
基于通信技術的列車控制系統，其核心技術是車地連續、雙向的無線通信。隨著控制技術、計算機技術和數字無線通信技術的飛速發展，通信系統正在與列車運行控制系統相結合，基于通信的列車控制系統正在越來越多的被采用。
鐵路行業車地無線傳輸需求
GSM-R作為專門為滿足鐵路應用而開發的數字式無線通信系統，具有更適應鐵路運輸特點的、更成熟的技術優勢，以及更符合通信信號一體化技術發展的需要，特別是運用于列車控制系統、鐵路維護通信、列車診斷、旅客服務和貨運跟蹤服務。
列車控制系統(TrainControlSystem，TCS)
系統是以GSM-R作為傳輸手段的列車自動防護/列車自動控制系統，甚至可以實現列車的自動操作(駕駛)。
鐵路維護通信
利用GSM-R技術，可建立鐵路沿線維護人員的業務聯絡通信(新的路邊電話和隧道電話)，并能夠根據維護人員的職能和所在的場所很快地確定他們的位置。
列車診斷
如果列車發生故障，診斷數據將通過GSM-R傳輸到下一個維修中心，使維修站能夠及時地為維修做好相關的準備，因而大大地縮短維修時間。
旅客服務
旅客服務主要包括列車時刻信息、在線售票(訂座)服務。基于列車自動控制和GSM-R的列車時刻信息服務，能夠隨時為旅客和乘客提供列車的動態位置和時刻信息;基于GSM-R連接的售票機可提供在線售票(訂座)服務。
貨運跟蹤服務
該項服務利用一個帶有GPS接收器的簡單GSM模塊，可指示該貨車(集裝箱)的精確位置，可實時掌握所運貨物的確切位置，并可將這一數據發送給其客戶。
現狀分析
目前，北京、上海、廣州、深圳等城市的軌道交通基本上是采用WLAN技術承載乘客資訊系統(PIS)、車載視頻監控系統、基于通信的列車控制系統(CBTC)等，主要的出發點是基于技術和產品鏈的成熟度，供應商比較多，有西門子、摩托羅拉、思科、HP、H3C等。
在城市軌道交通中沒有使用GSM-R承載信號系統的主要原因之一為頻點的申請問題。GSM-R是目前鐵路主要采用的車地無線通信技術，GSM-R的提供商主要有三家：華為、諾基亞西門子通信、北電。GSM-R技術已經在青藏鐵路、大秦線、廣深港高速鐵路、京津城際鐵路、武廣客運專線、上海磁懸浮等線路上得以應用，相信隨著技術的發展和產品的成熟，WiMAX等技術也將有可能會成為未來的發展方向之一。
