孫桂華，楊振宇，孟凡輝

（1.南瑞軌道交通技術有限公司，江蘇 南京 210031；2.昆明地鐵運營有限公司，云南 昆明 650000）

0 引 言

隨著科學技術的不斷發(fā)展與進步，軌道交通無線大數據系統(tǒng)也向著多元化方向發(fā)展。因此，在結合技術要點建立健全更加規(guī)范的技術運維機制、整合技術要素的同時，維持軌道交通無線大數據系統(tǒng)的安全運行。

1 軌道交通無線大數據系統(tǒng)概述

軌道交通無線大數據系統(tǒng)旨在保證列車安全運行的同時，為乘客提供便捷化服務。利用專網無線系統(tǒng)建構的大數據運行控制模式，具有功能強、覆蓋范圍廣等特點，能為軌道交通規(guī)范化的科學運營提供良好的空間，而且配合及時的調度處理工作環(huán)節(jié)和智能監(jiān)控環(huán)節(jié)就能最大限度上滿足實際運營需求。在軌道交通無線大數據系統(tǒng)中，閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、移動電視、信號系統(tǒng)、基于通信的列車控制系統(tǒng)（Communication Based Train Control System，CBTC）、大數據系統(tǒng)以及乘客信息顯示系統(tǒng)（Passenger Information Display System ，PIDS）等都能發(fā)揮其實際作用。從可靠性、公網無線系統(tǒng)等多元化因素的角度分析，軌道交通無線大數據系統(tǒng)要整合具體技術內容，以滿足協同大數據管理的目標，更好地保障大數據質量，為綜合化管理水平的優(yōu)化提供支持[1]。

2 軌道交通無線大數據系統(tǒng)技術應用

2.1 LTE-M 軌道交通車地綜合大數據技術

主要是建立基于長期演進的物聯網技術（Long Term Evolution-Machine to Machine，LTE-M），以便于能承載城市軌道交通的相關業(yè)務。LTE-M 軌道交通車地綜合大數據系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 LTE-M 軌道交通車地綜合大數據系統(tǒng)

（1）LTE-M 軌道交通車地綜合大數據系統(tǒng)能滿足列車運行的業(yè)務控制。系統(tǒng)對車輛運行速度、制動方式等予以實時性監(jiān)督管理，搭配合理性的控制調整方案就能實現不同等級的管理。首先，無連續(xù)監(jiān)督狀態(tài)下的人工駕駛運行模式對列車進行特定位置、特定速度的實時性監(jiān)督，屬于點式控制；其次，連續(xù)監(jiān)督狀態(tài)下的人工駕駛運行模式，列車運行系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)督列車的實時性速度，等同于列車自動保護系統(tǒng)（Automatic Train Protection，ATP）；再次，半自動運行，相當于列車自動駕駛系統(tǒng)（Automatic Train Operation，ATO），自動化程度得以升級；最后，無人監(jiān)督運行模式，列車上不安排相應的工作人員。

（2）技術滿足集群調度語音業(yè)務。主要支持個呼、電話互聯、組呼以及廣播處理等業(yè)務，并配合集群調度語音業(yè)務處理模式，更好地實現點對點短消息的控制處理，保證傳輸業(yè)務管理效能最優(yōu)化[2]。與此同時，支持告警輸出接口處理，并將系統(tǒng)告警信息直接關聯到第三方設備。

（3）乘客緊急呼叫業(yè)務以及列車廣播業(yè)務。借助無線大數據接口，能滿足實時性語音業(yè)務處理需求，配合列車緊急文本完成服務指令的下發(fā)，并且能完成列車運行狀態(tài)監(jiān)測業(yè)務，為列車安全管理效果最優(yōu)化提供支持。

例如，鄭州市軌道交通就利用LTE-M 軌道交通車地綜合大數據技術建立了對應的控制模式，滿足高清化車地無線傳輸需求的同時，借助匹配軌道應用場景的增強覆蓋技術實現各個區(qū)域內信息交互管理的實時性控制。另外，配合城市軌道交通自動售票（Automatic Fare Collection，AFC）頻偏糾正技術滿足高速運行場景下數據穩(wěn)定傳輸的要求，在綜合評估無線規(guī)劃方案的同時，為軌道交通提供了20 Mb/s 的下行無線帶寬服務。最后，應用LTE-M 軌道交通車地綜合大數據模塊，支持鐵路數字通信移動系統(tǒng)（Global System for Mobile-Railway，GSM-R）和LTE 雙模車載臺并行管理[3]。

2.2 5G 技術

軌道交通智能化發(fā)展具有實踐意義，利用5G 技術優(yōu)勢，發(fā)揮增強型移動帶寬、超高可靠低時延以及大規(guī)模機器類大數據等作用，建立完整的大數據運行管理模式。5G 技術在滿足基礎大數據需求的同時，整合技術流程和控制標準，維持綜合化智能管理控制工作的效能。

2.2.1 關鍵技術

（1）網絡切片技術。網絡切片技術如圖2 所示，基于5G 面向垂直行業(yè)的要求，建立能匹配不同應用場景的網絡單元，實現端對端的靈活化分配，并且虛擬出不同特性的邏輯子網，實現信號的多元化處理。不僅能滿足軌道交通業(yè)務性能需求，而且能打造可靠性和安全隔離規(guī)范性運行體系[4]。

圖2 網絡切片技術

（2）大規(guī)模多天線技術。利用多用戶波束成形的基本應用原理，借助空間信號隔離操作，更好地完成同一頻率資源結構上不同信號的傳輸處理，充分發(fā)揮頻帶資源優(yōu)勢，實現空間復用的靈活性發(fā)展。最關鍵的是，為軌道交通環(huán)境下無線信號的覆蓋提供技術支持[5]。

（3）超密集組網技術。配合5G 應用要求，滿足軌道交通線狀覆蓋的基本需求，避免信號在高速運行中頻繁切換造成損耗。一般是在軌道交通車輛段、停車場或者是大型車站采取此項技術，為無線系統(tǒng)容量提供擴展管理[6]。

5G 技術在實際應用環(huán)境中，利用宏網覆蓋處理機制，配合載波聚合處理環(huán)節(jié)，更好地解決傳統(tǒng)技術體系中覆蓋率和速度受限等問題；整合具體應用模式，打造更加可控的運行管理機制，配合使用鏈路預算分析流程，提高業(yè)務信道控制的基本水平，實現信號增強化管理。整合具體的應用內容，滿足實時性控制標準，真正意義上促進軌道交通的可持續(xù)發(fā)展。

2.2.2 業(yè)務內容

基于5G 技術的優(yōu)勢作用，建立更加可控化的軌道交通業(yè)務管理體系，實現多元化管理目標，維持綜合業(yè)務監(jiān)管控制的平衡。

第一，能實現可視化行車管理。配合5G 技術的應用環(huán)節(jié)，實現高清視頻回傳操作。借助列車上安裝的高清視頻監(jiān)控設備及時采集相關信息數據，維持軌道交通管理流程的可視化水平，并打造更加可控且科學的運行監(jiān)管平臺，快速發(fā)現問題并及時糾正[7]。

第二，智慧安檢模式，多數軌道交通采取的是單站處理模式，安檢數據一般支持本地查詢，而安檢集中判圖平臺能發(fā)揮5G 技術優(yōu)勢。打造數據和視頻實時性回傳數據中心的目標，進一步實現數據共享、聯網管理以及快速聯動響應等目標。

第三，智慧出行。借助5G 技術就能建立人臉識別和物聯網感知模塊，乘客利用刷臉的方式過閘通行，并且配合技術流程實現大客流預測、列車車箱擁擠度查詢以及站內商鋪定位管理等，打造更加智能化和科學化的軌道交通聯動控制體系[8]。

第四，智能運維。因為軌道交通結構涵蓋的內容較多，并且車站內含有大量不同類型的設備，運維管理工作難度和強度較大，所以借助5G 技術能進行大數據的集中管理，配合物聯網運行要求，打造設備數據庫，及時采集設備設施的相關數據，回傳到設備管理維護平臺。依據數據預警和預防性維護管理要求開展相關工作，最大化提升資源利用率[9]。

第五，應急調度。該業(yè)務功能利用5G 技術中視頻分析功能、智能傳感功能等，對出現的安全隱患問題予以及時觸發(fā)報警，聯系車站內工作人員開展相應的救援工作，確保緊急疏散等流程順利展開，更好地實現應急調度管控目標。

2.3 CBTC 系統(tǒng)

為保證軌道交通列車運行安全，CBTC 系統(tǒng)一般分為車載設備控制技術體系和軌旁設備控制體系，借助無線大數據的方式建立相應的數據交互模式，共同打造可控化數據監(jiān)管運行平臺，從而維持城市軌道交通無線大數據系統(tǒng)的綜合應用效能。其中，CBTC 系統(tǒng)支持列車行駛路徑安全性檢查，并能完成列車移動授權處理工作，實現車地信息雙向傳輸處理的同時，按照子系統(tǒng)功能處理標準更好地維持自動監(jiān)督管理的可控性和合理性。

在CBTC 系統(tǒng)運行環(huán)境中，能打造列車自動監(jiān)督子模塊、列車自動防護子模塊、列車自動駕駛子模塊、計算機聯鎖模塊、大數據模塊以及控制器模塊等，配合子系統(tǒng)運行管理的基本需求，共同實現軌道交通無線大數據管理的目標。與此同時，軌道交通中CBTC系統(tǒng)的應用過程要依據故障和安全設計原則落實具體工作，針對涉及的安全數據利用大數據協議和安全通道等措施維持防護認證的可控性，更好地滿足模塊化處理的基本需求，建立閉塞制式狀態(tài)下列車運行的控制管理方案，配合完善的冗余處理機制，就能滿足系統(tǒng)的可用性管理需求[10]。

3 結 論

總而言之，軌道交通無線大數據系統(tǒng)的應用和管理具有重要的研究意義，要結合實際應用要求和規(guī)范選取適配技術內容，發(fā)揮5G 技術的控制優(yōu)勢，共同打造更加科學可靠的無線大數據管理模型，為軌道交通的可持續(xù)健康發(fā)展奠定堅實基礎。