智慧地铁对地铁通信专业的影响及应对措施

李军

（中铁通信信号勘测设计院有限公司，北京 100000）

0 引言

“十四五”时期，交通强国建设将会加速，积极推动智能化交通，对于助力交通强国战略实施具有重要意义。目前，24 个省市已经将智能交通写入当地“十四五”规划纲要，积极推进智能铁路、智慧地铁以及公路等建设。构建基于5G 的应用场景和产业生态，在智能交通、智慧物流、智慧能源、智慧医疗等重点领域开展试点示范。实际上智慧地铁的概念早已提出，并且已经进行了实践，但智慧化水平相对较低，随着通信技术和其他技术的应用升级，地铁的智慧化水平会不断提高。现围绕智慧地铁下的通信系统构建，进行具体分析。

1 智慧地铁概述

以湖南长沙智慧地铁为例，引入5G 技术赋能地铁，提高了地铁的智慧化水平。目前，长沙地铁1、2、3、4、5 号线已经全部开通了5G，长沙市全面进入5G地铁时代。通过网络优化，升级了地铁通信系统。对各个站台和站厅层开展全面测试，并且对隧道内和地铁口等位置进行多轮模拟用户感知测试，实时化调整漏缆功率、小区覆盖以及切换参数等，切实保障地铁高速运行状态下移动网络的质量。从测试的结果来看，地铁5G 网络下载速率达到1Gbps，上行速率达到275Mbps，市民在体验高速地铁的同时，更可以享受高速5G 网络。智慧地铁带给人们舒适的体验感，主要体现在以下几个方面：第一，快速扫码。截止到2020年长沙轨道交通运营情况如表1 所示，城区实现了“半个小时地铁生活圈”。长沙地铁3 号线和5 号线，配置了微光互联扫码设备，为现场购票和通行服务提供支持。乘客可在售检票上利用各种在线支付渠道进行购票，例如微信和支付宝等，也可以在APP 上扫码过闸，比如“我的长沙”，增强了乘客体验感。第二，信号畅通体验。基于4G 网络的地铁运行环境下，4G信号网络平稳，乘客可以自如地进行文图网页的浏览、朋友圈的自拍发图、观看视频和直播等。人们在地铁上使用网络，也不会给地铁运营带来不良影响。随着5G 的部署和优化，人们的信号体验感会更强。第三，5G+智慧维保。利用5G 的大带宽和低时延以及广连接等技术优势，促使维护保障能力得到全面提高。构建5G+AR 远程协作模式，利用5G-AR 眼镜，能为维护人员进行巡检工作提供有力的技术支持。借助5G+工业机器人，可实现对地铁线路和地铁隧道等设备的自动化巡检。构建的5G+车地高速通信系统，借助5G 大带宽网络，构建车地通信高速通路，有效打破了车地之间的传输障碍，实现对车厢内突发事件和违法行为等的实时化响应，全面提高公共安全水平。上述功能的实现都离不开通信系统的支持与保障，智慧地铁的建设背景下，对通信的要求不断提高，必须要做好积极应对。

表1 长沙轨道交通情况

2 智慧地铁给地铁通信专业带来的具体影响

2.1 地铁的变化

构建智慧地铁，采用了现代化的信息与通信技术，能实现各类信息的有效感知、采集以及整合分析等，实现对运营管理和建设管理的综合化管理，能够面对企业建设、运营、维护等各类需求，做出自动化处理以及智能化响应，形成了轨道交通信息化系统。从地铁智慧化的实现情况分析，地铁有了很大的变化，主要体现见表2。地铁调度专业在智慧化地铁背景下不会再按照线路区分，将会按照专业区分，达到线网调度，即行调管理多条线路以及电调管理多条线路等，调度人员可以根据信息系统辅助决策。取消专业的概念，构建综合运营调度管理体系，全部都叫做调度员，不再区分成多个专业[1]。

表2 地铁智慧化带来的变化主要体现

2.2 地铁通信系统全面升级

从当前的地铁智慧化建设情况分析，普遍进行5G的部署，实现通信系统的升级和优化。很多城市都在积极推进5G 的接入，力求为客户提供更加流畅的网络，提升客户的乘车体验感。如何实现5G 信号的全面覆盖以及如何应对网络不流畅等，都是需要思考的问题。从技术层面来说，当前地铁里覆盖的5G 信号同现有的4G 信号没有本质上的差别，推进5G 的覆盖不会面临特别的技术难度。通过安装基站或者漏泄电缆等方式，实现5G 的基本部署。两者的关键区别为，5G 系统中的工作频段会略高于4G 系统，5G 基站发射的信号具有传播短的特点，因此在网络规划与建设上存在差异。例如，施工时需要增加基站发射功率并且多部署一些基站等。需要注意的是，5G 系统在地铁覆盖的初期，由于系统尚未优化，所以工作频段很高，遇到的电磁信号衰减、穿透以及遮挡等问题也会比4G 更为严重，需做好后期的网络优化与调试，进而有效解决系统的问题。未来，智慧地铁的建设，必然会全面部署5G，5G 通信系统建设可能面临着各类问题，都需要进行全面研究和分析，探索出适宜的解决方案，高效化落实通信升级[2]。

2.3 智慧地铁带来的技术变革

随着智慧地铁的建设，将会促使管理更加扁平化，线网中心将会成为各个专业的“大脑”与核心，尤其是弱电，适用于地铁各类数据的计算与存储。从线网中心的智慧化实现角度分析，主要体现为借助大数据和云平台以及物联网等多样化技术，为乘客提供服务，实现设备管理和建设管理的提高。实际应用时利用各类数据，能够为地铁建设和运营管理提供支持，辅助智慧化发展，全面提高维护管理水平。除此之外，还能够提高智慧化车站设备集成化。利用控制中心，把车站前端设备当做数据采集的工具，实现对每个车站的管理，有效整合设备并且统一设备标准接口。通过每个专业设备的集成化管理，更好发挥装备的价值。地铁智慧化系统的构建，设置了调度管理智能化模块，促使线网中心计算能力得到提高，并且增强了车站末端设备的集成化水平。采用虚拟化技术和服务器调度等技术，结合IP RAN 技术和OTN 网络等，搭建多功能的云网络。

与此同时，还能够实现态势感知和信息安全等的有效融合。在地铁的建设以及智慧化运营管理方面，还结合利用了BIM 技术、GIS 技术以及三维地图等，促使位置信息有效集成，满足管理的实际需求。按照“无感乘车、有感服务”的需求，综合运用了人工智能技术，例如机器学习技术、客流统计分析以及人脸识别技术等，可为乘客提供高质量的引导服务。结合利用语音识别技术、音频分析技术、音频告警技术等，提供智能化服务。从乘客服务的角度分析，集成了二维码和支付宝以及微信等平台，为乘客提供移动支付环境，提高乘客乘车的体验感[3]。

除此之外，还采用了生物识别技术和射频识别技术等，实现全息地理信息的有效获取，并且能够实现视频监视与音频监听的有效采集，结合利用其他技术手段，增强乘客信息的安全感知，比如物联网技术。根据地铁运行管理的需求，比如决策与设备维护等，通过建设线网中心，利用数据交换共享平台，进行数据信息的共享和挖掘以及分析，并且将分析结果合理应用，辅助建设管理和运行管理等[4]。

3 智慧地铁对地铁通信专业影响的应对策略

3.1 积极推进通信基础设施的升级优化

智慧城市背景下的智慧交通建设，智慧地铁为关键和重点。在推进地铁智慧化方面，必须要注重完善通信基础设施，全面提高通信水平。从信息通信基础设施的建设角度分析，必须要结合实际需求，做好智慧地铁的有力部署。以湖南为例，在2018年-2020年，提出三年行动计划，明确提出由中国铁塔统筹集约利用社会资源，依托全省市政道路、铁路、地铁、视频杆、路灯杆、公交站点等公用设施，提前储备5G 站址资源。城市的智慧地铁建设，也都在积极引入5G技术，实现对通信的升级，也是对当前的通信设施的补充。目前，我国的4G 带宽与频段划分，同5G 并未在相同区间，例如，中国移动（见表3）。随着5G 的覆盖，实现了通信系统的拓展，为市民提供了更加“高速的通信渠道”，并不会给交通体系运行带来影响。未来一段时间内，智慧地铁建设5G 通信部署为重点，需着力解决相关技术问题。

表3 中国移动4G 与5G 的对比

3.2 优化网络架构

贯彻智慧化理念，推进地铁智慧化建设工作，将会不断优化网络架构，促使架构更加扁平化，达到通信与其他弱电设备以及平台实现融合。例如，建设ANCC 与COCC 平台，控制中心被打造为统一中心，实现计算和存储以及管理等功能的集成化，网络架构为展示层、路网层与中心层。根据智慧地铁网络架构的建设标准，按照扁平化设计要求，来进行控制中心的优化，例如将公务电话专业设备有效纳入到云平台管理，不再独立布置服务器，实施模块化管理，促使云资源得到有效集中与整合，借助软件升级来进行功能优化，降低设备运维管理的投入。采取网络扁平化设计方案，促使车站前端设备被有效简化，不同专业前端设备也实现了通用化，专业设备接口也趋于标准化。

一般来说，车站前端管理设备具有很高的集成化水平，设备通用化也会使得设备一体化水平更高，为了实现各类功能，满足实际需求，需要提供统一的接入平台，这需要有关的硬件厂家做好设备改造，或者提供可以支持即插即用的接口。需要注意的是，随着智慧地铁的建设，将会使得软硬件设备实现升级，对工作人员的要求也不断提高，需具备一定的技术能力，掌握跨专业技术支持，比如弱电专业设备和设备维护使用方法。这需要加大数据产品的维护使用技术研究，例如服务器等，满足智慧地铁的需求。加大对地铁维护工作岗位人员的培训，提高业务能力水平，适应智慧化地铁的发展和需求，创造更多的效益。

3.3 积极推广5G 技术

从智慧地铁的建设角度分析，5G 技术为当前高水平通信技术的代表，将会被积极推广应用，上行速率将会不断提升。5G 通信也会被应用到车地无线通信领域，满足设备之间通信的基本需求，转变有线通信的方法，目前的有线通信系统会转为备用，将会启用无线通信系统。从当前的智慧化地铁建设实际分析，很多基础设备都实现了功能性的突破，例如检票闸机，打破了无线传输发射功率的限制，促使检票闸机利用5G 通信传输网络实现互联，具有技术可能性。随着5G 技术和其他技术的有效结合利用，能够促使地铁通信系统不断优化升级，创造更多的效益，为地铁运行和管理提供支持，全面提高管理的水平和效益。

3.4 建设企业级数据中心

智慧地铁的运行和管理，离不开数据信息的支持。根据地铁智慧化管理的需求，搭建企业级数据中心，利用中心进行大数据的积累，搭建业务数据模型，采用数据挖掘和分析技术等，更好地服务地铁运行、乘客服务、运维养护等，全面提高地铁运行管理的水平。积极梳理底层数据信息，加大对通信全业务数据化的研究力度，为数据中心建设和应用提供支持。与此同时，要注重挖掘和利用通信设备运行数据信息，比如维护动态日志数据以及日巡检数据等，助力大数据中心的建设，全面提高地铁运行维护管理的水平。通过对智慧地铁建设的内容、要求和需求进行全面分析，明确技术难题和问题，加大研究力度，提出优化和完善的措施，助力地铁智慧化建设。

4 结语

综上所述，智慧地铁对地铁通信专业影响很大，促进通信的升级和创新，对通信提出了更高的要求。为高质量推进地铁智慧化建设，创造更多的效益，需要积极推进地铁通信的建设与升级，做好关键技术的研究，不断地提高地铁通信系统运行水平。未来，各类技术的集成化应用，将会促使地铁通信服务水平得到全面提升，实现地铁的智慧化目标。