轨道交通列车间通信系统的时延优化策略分析

轨道交通列车间通信系统的时延优化策略分析

李冠儒  王睿

大连地铁运营有限公司，辽宁大连  116000

摘要：改革后，在我国高速发展下，社会经济水平提升，城市化进程得到进一步提升，带动了城市化轨道交通。目前，城市化轨道交通处于高速发展阶段，其中，地铁成为现代化城市不可缺少的基础设施。针对城市轨道交通专用通信网络管理系统各子系统或各线路的独立管理与控制、安装分散，不利于及时掌控各线各子系统设备的运行情况，整合现有资源，设计系统管理、资源管理、性能管理、告警管理和拓扑管理等基本功能模块，通过数据采集、数据处理、数据呈现等关键技术，实现对各子系统设备的集中管理，降低运营维护管理成本，提高运营维护效率和水平。

关键词：轨道交通列车；通信系统；时延优化；策略

引言

无线通信的稳定性对于城市轨道交通系统的正常运行非常重要，它保证了城市轨道交通部门之间的有效沟通和各项功能政策的顺利实施。5G通信技术具有延时低、传输效果好的优势。将其应用在城市轨道交通车车通信中，能够为人们提供高效、快速且便捷的出行环境。

1城市轨道交通通信系统存在的问题

1.1子系统大修周期不一致

由于各条线路，甚至单条线路分期开通的时间不一，导致系统设备的折旧起算投用时间点不一致，进而形成“波浪潮汐”式系统设备更新特征。以上海城市轨道交通维保通号管辖的通信电源、公务电话系统大修改造计划为例。调研发现，单线单系统的细碎改造需求会造成改造立项数目繁多但单个项目工程体量不足，一方面会导致在立项决策时需要为细碎项目的立项耗费大量精力；另一方面在当前网络化高质量运营的总体要求下，孤立的单系统改造还会造成改造定位及视角的局限性，从而难以形成跨系统的“合纵连横”一体化功能提升。

1.2系统性能状态评估维度单一

当前通信系统的大修更新改造立项依据，主要来自维护人员的经验判断和项目设计时提出的使用年限。通信系统的建议使用年限一般控制在8～12年之间，但对设备运行状态评估的因素是多维的，具体包括设备质量、养护能力、运行环境等。而目前仅以年限作为系统改造立项依据，在当前成本控制精细化的大环境下，总体上缺乏科学和富有说服力的理论及数据支撑。

2轨道交通列车间通信系统的时延优化策略

2.1数据采集

通过收集资源数据、性能数据、告警数据和操作指令数据等各子系统不同类型的数据信息，系统可制定统一的数据接口，保证接口的规范性、易扩展和易维护性。资源数据接口用于采集各子系统设备资源对象和属性数据量小、时延要求低，可采用文件传输协议或安全文件传输协议；性能数据接口用于采集各子系统设备性能对象和性能指标，数据量大、时延要求较低，可采用文件传输协议或安全文件传输协议；告警数据接口用于采集各子系统设备告警信息，时延要求较高，可采用传输控制协议；操作指令接口用于下发相关操作指令，时延要求较高，可采用超文本传输协议。

2.2车车通信系统的控制逻辑相关内容

和行车安全有着密切联系的道岔、轨道等资源是以预留的方式占用数据，在各设备网源间流转，增加行车的安全性。列车独占资源在安全的基础上，无需由特定设备进行管理。列车在运行中，只需保证预留出可供行车的范围，即可实现安全行车。这也是由系统设计负责，让系统功能分配更灵活，按照项目需求灵活配置交互模式。若是线路地面的环境差、维护困难，或者不具备控制能力，设备在车载主导模式下，要保证每列列车在行车时的安全。轨旁智能单元则监控轨旁设备，并执行相应的命令。若是线路地面控制的设备较多，在优化车和车间的接口时，要在车地协作模式下让系统正常运行。在传统CBTC的架构中，若将地面设备作为控制核心，则具备车车通信控制能力的车载单元进入CBTC控制区域时，无须参加线路预留功能，只需要通过无线通信获得移动授权，并在轨旁设备的指导下正常行车，实现互联互通。在相同线路上，要根据详细位置和运营需求进行维护，配置一种以上的行车模式。车载单元应根据所在区域位置选择适当的行车模式，而地面设备的功能设计需要针对性地进行配置工作。

2.3正视现代化通信技术，创新需立足于国际科技发展尖端

随着科技的不断发展和更新换代，无线通信技术也在不断更新与创新。因此，城市轨道交通通信业务中的无线通信技术也需要不断地更新与创新，以满足未来城市轨道交通的通信需求。要想满足未来的需求，必须要正视现代化通信技术，创新需立足于国际科技发展尖端。在现有的城市轨道交通中，普遍使用的无线通信技术是4G。但是这些技术已经逐渐落后，不能满足日益增长的通信需求。因此，需要考虑使用新兴的5G等无线通信技术，来满足未来的需求。同时，也需要在技术创新方面加大投入，积极探索新的通信技术，以满足未来城市轨道交通的通信需求。此外，要想满足未来城市轨道交通的通信需求，也需要加强国际间的技术合作与交流。在国际科技发展尖端，了解最新的无线通信技术发展趋势和发展方向，掌握先进的技术应用，可以帮助我国城市轨道交通业在无线通信技术方面取得更大的发展和突破。

2.4设备用房改造策略

通信设备用房是系统改造升级的重要地点，其面临的问题与新建线路不同。首先，对于设备用房面积、位置已知并已有在用设备机柜的情况，无法按照新建设备用房的条件实施安装。其次，用房配套设施条件无法按照新建线路的标准进行预留。上述问题会导致改造项目的实施方案难以适配现有机房。因此，应加强设备系统硬件部署方案设计，使其能够适应现有狭小的、用电容量受限的、空调及管线条件不良的设备用房。过于粗放的设备机柜部署方案会给工程实施带来困难。为此，实施改造项目时，对于设备用房的适用策略如下：首先，应通过长期实践，形成既有设备用房的装修和布局标准，遵循实用、安全、可靠原则，结合不同房间的建筑形状，提出若干标准布局方案以指导工程建设；其次，应形成照明、插座、空调、消防、安防、门禁、动环的位置、标识、操作等工艺标准，从而为现场巡检及抢修制度和流程打好基础；再次，部分设备可采用壁装方式（如RRU等），以节省机柜空间；最后，对各个系统的机柜内布局形成统一方案（基于框架式模组系统方案），便于套用线网统一模块化维护方法。

结语

随着超大规模城市轨道交通的持续长时间运营，其系统设备必然存在更新改造的工作。为此，以通信系统为例，针对系统更新改造面临的各项问题，以及外部实施条件与新建线路的差异特殊性，从顶层架构标准、项目实施方法、用房适应条件三个维度提出了改造策略及要点思路，以期为未来城市轨道交通中的大量存量系统的改造工作提供参考。

参考文献

[1]徐立煜.上海城市轨道交通线路传输系统大修改造规划研究[J].城市轨道交通研究，2021（11）：50-55.

[2]曾小华.城市轨道交通信号系统互联互通的思考[J].中国信息化，2022（12）：73-74.

[3]赵海军,胡海建,田玲,王开强,曾宇溪.5G移动通信新技术在城市轨道交通信号系统中的应用[J].城市轨道交通,2022(09):54-57.

[4]潘威炜.城市轨道交通车地无线通信技术的演进历程及未来发展[J].城市轨道交通研究,2022,25(08):149-152.

[5]吴殿华,范永华,李聪.基于车车通信的城市轨道交通列车控制系统折返能力分析[J].城市轨道交通研究,2021,24(04):50-52.