摘要：随着大数据、物联网、人工智能等新兴技术的高速发展，智能化应用建设已成为一大趋势。对于轨道交通来说，智能化应用分为两部分，一是面对乘客，主要为智慧车站建设，如智慧安检、大客流分析、环境感知与智能节能、智能导向及智能客服等，通过智慧车站的建设，切实贴心的为乘客提供提供更为舒适、安全、可靠、一体化和人性化的乘车导引，提升乘客的乘车体验；二是面对轨道运营人员，主要为智慧运维，如列车自动驾驶、设备智能运维、智能应急系统、智能检修等，通过智慧运维，提升管理效率和服务水平。而车地无线传输作为车-地之间数据传输的重要桥梁，在智能化应用中起到了举足轻重的地位；在此基础上，实现车-地智能化数据的双向传输将势在必行。

关键字：智能化应用车地无线传输

一、基于车地无线传输的智能化应用需求分析

1.1 定义

目前，基于车地无线传输的智能体系主要根据服务对象，结合现代先进技术，运用传感器、大数据、物联网、人工智能等，实现信息预判、精准定位、快速响应、智能运维等功能，提供安全、可靠、舒适的智能体系建设。

1.2需求分析

随着城市轨道交通的发展，车地无线传输扮演的角色也日益突出。以天津地铁5号线为例，作用于车地无线传输的数据传输需求主要有以下几种：

1．车辆智能化数据落地（新增功能）

该项目主要是依靠列车TCMS网络获取MVB和以太网数据，通过地面PIS系统WLAN无线传输通道将TCMS实时数据、走行部监测系统、弓网监测系统（传输图片和文件）以及司乘状态监测系统数据落地。后建设地面搭建综合监控平台，通过浏览器便可实现车辆状态实时监测，故障自动报警等功能，提高车辆运营维护效率，降低因人为失误导致的列车事故发生的概率，提高列车运营可靠性，该业务预留10 Mbps。

2．温湿度拥挤度信息上传（新增功能）

主要为将获取的温湿度拥挤度信息，通过车—地无线传输系统，在控制中心对车厢客流拥挤度数据进行处理，转化为PIS系统显示需要的特定数据格式，并通过有线网络传输系统，将车厢密度分析数据快速发送至车站，车站将车厢拥挤度转化成图形化显示，引导乘客安全舒适出行，该业务预留1Mbps。

3．车载视频直播及垫播业务（既有功能）

主要为控制中心可通过接口服务器接入直播信号源利用车—地无线传输系统下发TS流，为车载LCD显示屏提供视频流直播，也可通过媒体编播工作站利用车—地无线传输系统将片源存储于车载服务器内，为车载LCD显示屏提供视频流垫播业务，该业务预留带宽8-10 Mbps。

4．车载滚动消息紧急消息下发（既有功能）

主要为控制中心可通过工作站利用车—地无线传输系统为车载LCD显示屏统一下发滚动消息及紧急消息，该业务预留带宽1 Mbps。

5．车载CCTV进站切换功能（既有功能）

主要为列车进站停稳后，可通过车—地无线传输系统实现该站屏蔽门视频上传列车司机室功能，该业务预留带宽8-10 Mbps。

6．车载视频调用（既有功能）

主要为控制中心调度指挥人员可通过车—地无线传输系统实时调取列车视频，以每路标清摄像机2Mbps计，该业务预留24-30 Mbps。

二、基于车地无线传输的智能体系搭建

2.1 框架设计

根据上述定义及功能需求，结合天津地铁5号线具体情况，将整个基于车地无线传输的智能化应用分为车辆智能化数据落地、智能乘客信息、既有业务功能及可开发功能四部分。

2.2 功能设计

1、车辆智能化数据落地主要由车载数据集成系统、地面专家系统组成。车载数据集成系统实现车辆实时数据采集，地面专家系统实现数据平台展示等功能。车载数据集成系统主要包括车辆状态监控系统及其他车载子系统监测系统组成，车载设备主要为车载数据中心单元（DCM）、以太网交换机构成，DCM依靠TCMS系统获取TCMS实时数据、走行部监测系统、弓网监测系统（传输图片和文件）以及司乘状态监测系统后，通过以太网交换机组建的以太网获取列车上各个监测子系统的实时运行状态数据和非实时记录数据，然后借助PIS系统WLAN无线传输通道实现数据落地。地面系统采用B/S架构，通过浏览器可实现车辆各个子系统的状态实时监测、故障自动报警、故障分析等功能，从而为列车运行提供远程专家技术支持和远程诊断。

因网络系统CCU以太网传输实时数据协议为UDP，无线通信传输系统采集实时数据支持的以太网协议为TCP，故不能通过以太网将列车实时数据发送给无线通信传输系统，需接入到MVB网络，通过MVB总线采集列车实时数据。

列车维护网主干链路采用6台网管型交换机（其中头尾车为三层网管，中间车为二层网管）按照车厢顺序，依次用单线连接组成链状网络，各车厢终端设备分别接在各自车厢所属交换机上，实现各系统内部及之间的相互通信。

线路页面显示线路所有列车实时基本运行状态信息，包括：列车号、状态（在线离线、正线库内）、速度等信息。同时在磁贴侧面展示了列车实时故障信息以及预警状态信息。列车发生故障预警时，车地无线系统将故障或者预警信息通过无线传输方式发送到地面服务器，地面服务器解析出具体的故障信息，关联预定义的故障原因、故障相关变量与解决措施，将故障相关的信息在3秒内推送到页面前端，从而辅助监控中心专家迅速定位故障，协助线路人员及时解决故障，降低故障引起的损失甚至避免故障的发生。

2、智能乘客信息主要表现为车内及站台温湿度拥挤度信息显示，为乘客提供大客流下导乘服务。温湿度拥挤度信息显示分为车载显示及数据上传部分和地面PIS显示部分。车载显示及数据上传部分主要为车载PIS主机获取TCMS温湿度拥挤度信息后，不仅完成在车载PIS屏显示，还将该数据通过车地无线传输上传至控制中心PIS接口服务器。地面PIS显示部分主要为控制中心PIS接口服务器在获取相关数据后，与收到的信号系统数据匹配处理后分发至各个车站，再经由车站服务器和车站播控器处理叠加后，最终在PIS显示屏上呈现。

3、既有业务功能主要分为PIS功能和CCTV功能。其中既有PIS功能实现主要为控制中心通过接口服务器接入直播信号源/垫播片源，经过标清编码器，将模拟信号转为数字信号，通过骨干传输网到达车站乘客信息系统有线网络内，利用车—地无线传输系统为车载服务器传输TS流，车载地面服务器接收后将TS流转发至车载PIS服务器，为车载LCD显示屏提供视频流直播/垫播服务；另外，控制中心还通过工作站实现对车载滚动消息、紧急消息的下发。CCTV功能实现主要是列车到站后通过车地无线传输向控制中心CCTV服务器发送到站请求指令，CCTV服务器收到后将对应站台图像通过车地无线传输推送至列车司机室监视器，实现该站屏蔽门视频推送功能；除此之外，控制中心调度员可利用CCTV服务器通过车地无线传输调取任意在线列车内摄像机视频，实现远程监控。

4、可开发功能主要分为6部分，其中车载广播词更新功能实现原理与车载垫播视频实现原理基本相同，不再描述；车内火灾报警上传功能、轨巡检数据落地功能、区间异物监测可作为车辆智能化数据落地的一部分，通过轨巡检、区间巡检高速摄像机的拍摄，将数据通过车载服务器上传至地面服务器，对其进行分析处理，以此达到预警的效果；信号系统智能运维可通过对既有信号系统车地无线传输获取车载设备板卡状态、故障点位等相关信息，实现信号系统智能运维；供电系统智能运维则是通过车地无线传输实现高速弓网性能综合检测、接触网安全状态巡检、接触网运行状态检测、接触网悬挂状态检测监测、接触网与受电弓滑板监测、接触网及供电设备地面监测6C系统的数据传输、数据通信及综合显示与诊断工作。

三、结语

总之，随着技术的不断发展，基于车地无线传输的智能化应用也越来越丰富，因此，对车地无线传输也提出了更高的要求。我们应该不断创新，不断进行主流无线技术在城市轨道交通中的对比和分析，为以后的进一步研究打下良好的基础。