摘要：科技在快速的发展，社会在不断的进步，LTE技术是一种基于3G网络技术上的演变与创新。应用这种技术可以有效地提高城市轨道交通信号系统的多方面、全方位发展。文章将简单的介绍LTE技术与城市轨道交通信号系统之间的关系，并系统分析如何有效地将LTE技术应用在城市轨道交通信号系统。
关键词：LTE技术；网络信息技术；轨道交通
引言
城市轨道交通信号系统由地面控制中心和车载信号系统共同构成，对列车进行实时指挥，实现列车运行自动化，保证列车运行安全，提高列车运营效率。信号系统的控制模式为控制中心对运行中的列车发出指令，列车车载系统接收指令并执行。如何保证控制中心的指令及时、准确地传输到列车的车载系统，需要将LTE技术应用在城市轨道交通系统中，实现高效可靠的车地无线通信，为信号系统的正常运行提供有力的保障。
1LTE技术
LTE是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进，主要是为了城市轨道交通提供更加稳定、有效的无线网络传输技术。LTE是第三代移动通信和第四代移动通信的过度技术。其主要的优点是将第三代移动通信技术进行了改进，LTE技术将OFDM和MIMO进行了标准化，也可将其看作是第四代移动通信技术，但相信，第四代移动通信技术会更加的完善。LTE技术提高了边缘用户的性能和容量，减少了系统延迟[1]。其主要优点是：①提高了频率谱密度的使用效率；②优先级调度机制方面也得到了完善；③能够支持高速移动；④多业务轴承集成单系统。
2我国城市轨道交通信号系统无线通信的现状
2.1容易受到其他同频段设备的干扰
从我国城市轨道交通信号系统的应用现状来看，大多采用的是基于通信的列车自动控制系统（CBTC）。CBTC系统主要由安全装置、对象控制装置和辅助列车检测设备等组成，利用这些装置与外部的网络系统连接，可以实现对列车的自动控制。CBTC信号系统具有列车间隔短、轨道运输能力强等优势，但是在实际的应用中还存在一定的缺陷，其中最为明显的一类问题就是城市轨道交通信号系统非常容易受到其他同频设备的干扰，从而影响到正常的信号传输。具体的原因主要是因为当前列车上免费开放的无线局域网络和信号系统采用的均是2.4GHz频段，这类开放频段会导致信号传输通道被外界其他同频段设备抢占的现象，系统内部的信号传输也会因此被阻断，严重时甚至会影响到列车的正常运营。针对这种情况，想要进一步降低外界因素对轨道交通信号传输的影响，还需要额外采取应对措施，相关研究人员也就此展开了一系列的研究工作，致力于将不易被干扰的信号投入到城市交通的信号系统中。
2.2 不支持高速的移动
随着城市轨道交通系统的不断进步，郊区轨道交通系统也沿着城市轨道交通的步伐，进行改革和发展。列车速度也有了很大提高，但唯一的 CBTC 系统不能满足高速信号传输，而CBTC 系统会增加高速运行引起的误差。
2.3城市交通轨道两侧的无线设备较多
从目前城市轨道交通信号系统来看，列车运行的实际速度越快，WLAN技术设备在信号传输过程中的可靠距离就越短，以列车运行速度80km/h为例，在设置WLAN设备的两个AP点之间的距离需要控制在200m以内，那么如果一条轨道线路长达30km，则需要至少设置300个以上的AP设备。但是在城市交通轨道两侧设置的信号传输设备越多，不仅需要更多的资金成本投入，对于城市交通信号系统中的安全隐患问题也会随之增多。如果轨道两侧的无线设备发生故障，技术人员往往无法及时赶到故障发生地点，对无线设备的抢修和日常维护的工作难度都相对较大。
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3LTE技术在城市轨道交通信号系统中的应用
3.1LTE信号系统的应用
随着科学技术的不断发展，LTE技术也在不断完善和优化，LTE技术在城市轨道交通信号系统中的应用也为城市轨道交通的进一步发展起到了极大的推动作用。例如：郑州市在2013年底开始开通运行的地铁1号线，其中使用的PIS系统便是对LTE技术在无线通信方案中的首次运用。其次，LTE技术在深圳、温州以及杭州等多地的城市轨道交通信号系统中中标。LTE技术信号系统的应用主要涉及了列车的行车安全系统，对于无线通信的稳定性、可靠性以及安全性会有较高的要求。LTE技术在城市轨道交通信号系统的信号传输过程中，所需要的带宽很小，并且具有较高的实效性和可靠性。由于城市轨道交通信号系统与城市轨道交通PIS系统在需求上存在一定的差异，所以在实际的LTE技术应用过程中，还需要根据实际的信号无线通信传输特点来进行适当的调试。
3.2LTE技术运用于城市轨道交通CBTC系统
运用于轨道交通系统中LTE技术，有三个层面非常重要，第一个核心层，它是整个系统的心脏部分，控制其他的子系统，确保其系统与核心层进行互相传输数据，为双向提供安全可靠地数据信息，负责整理和维护整个网络信息。第二个是接入层将将列车与控制中心进行连接，轨道信息情况和列车连接，整个系统由旁轨的BBU和RRU还有车载的无线终端系统TAU组成。第三个层是终端层将核心层和接入层进行汇总，对于列车进行指示，对于给类数据进行保存，对于列车和地面控制中心进行安全可靠的数据交换。如图三所示：核心网设备布置在线路的控制中心，列车和信号系统进行相连，保证无线业务的畅通性。LTE无线通信系统与控制中心相连，在列车的车头和车尾分别配置1套TAU，在旁轨沿线布置BBU和RRU设备，通过核心层与信号系统车载设备相连，接收控制中心指令并获取列车内实时信息。
3.3 LTE 技术在城市轨道交通信号系统中的应用的优势
LTE 技术对 3GPP 的性能要求如下：在 20MHz 带宽的条件下，下行信号系统需要 100mb/s，上行峰值需要 50mb/s。LTE技术在城市轨道交通信号系统中的应用的优主要有以下几点：①LTE 技术网络采用 BBU、RRU 和 EPC 两层扁平网络架构模式，通常需要较少的网元节点和较少的延迟来进一步满足网络的实际需求，具有低延迟、低复杂度和低成本的特点。②LTE 技术在城市轨道交通信号系统中的应用表现出较强的移动接入性能，自动频率校准可以进一步保证无线链路的质量。
4LTE技术在城市轨道交通信号系统中的使用专用频率
LTE技术在城市轨道交通信号系统中的使用专用频率，主要是为了LTE技术在城市轨道交通信号系统中的信号传输环节可以进一步增加抗干扰能力。2015年年初，工信部发布的关于城市轨道交通信号系统中1785-1805MHz频段将接入到信号系统的频率使用事宜，对于城市轨道交通信号系统可以申请专用的频段进行了明确规定。这一规定的发表，也直接表示了城市轨道交通单位可以对LTE技术应用的专用频段进行申请，并将申请下来的频段作为商用通信运营之外的独立频段存在，避免了民用手持移动设备可能对城市轨道交通信号系统中信号传输的影响。此外，在LTE技术在城市轨道交通信号传输中的专业频段的应用，也进一步促进了LTE技术在城市轨道交通信号系统中应用的发展，更好地为城市轨道交通的发展提供坚实的技术支持。
结语
综上所述，LTE技术有较高的网路传输效率，而且延迟较低。同时具有抗干扰能力强，维修和护理灵活方便等特点，可以将其有利的利用到城市轨道交通系统信号的传输以及系统的组件，对此项技术的应用，还需对其进行仔细的研究与系统的普及推广。
参考文献：
[1]张卫民.LTE技术在城市轨道交通信号系统中的应用分析[J].电脑与电信，2018（05）：48-50.
[2]谭耿.LTE技术在城市轨道交通信号系统中的应用探索[J].铁道通信信号，2015，51（06）：85-87+91.
[3]史雅天.LTE技术在城市轨道交通信号系统中的应用分析[J].中国战略新兴产业，2018（12）：122.
[4]张志锋.城市轨道交通信号系统的关键技术分析[J].科技风，2016（02）：22.
论文作者:王菁,周涛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/22
标签：信号论文; 系统论文; 技术论文; 交通论文; 城市轨道论文; 列车论文; 频段论文; 《基层建设》2019年第19期论文;