在结构上,地铁通信网络与一般的通信网络基本类似,也可以分为主干网、局域网和接入网。当前我国整个铁路通信网络中(包括地铁),比较常见的就是接入网,同时又分为无线接人和有线接入[1]。
无线接入网
因为大部分时间里列车都处于动态的运动之中,这个特点使得铁路通信网络中无线接入的方式是比较的常见。在车站等不需要进行高速移动的场所使用的通信网络就不需要使用无线网络了,SDH光同步数字传输设备大多数用来组建网络。在进行通信网络建设的过程当中,不仅仅要控制基础设施的投资和成本,同时还要兼顾要考虑网络的性能,确保网络的经济性。在组建通信网络的时候,相关的设备的选型应该适当的留有余地,从而为以后几年的使用留下升级的空间,减少设备更换所带来的投资和成本。
集群通信系统
随着信息技术的不断的发展,铁路通信系统同时结合了网络技术、计算机处理技术以及程控交换技术,从而使自身在功能上大大的获得了扩展,同时具有通信、控制以及数据交换的功能。能够在最大程度上确保使用网络的用户能够以极高的效率使用相关的资源,使用户获得较高的使用体验。同时对于铁路运输自身,可以方便的通过该系统进行相关的调度和指挥,能够使通信频率得到高效率的使用,因此在铁路通信网络中得到广泛的使用,在很大程度上促进了铁路通信系统现代化的发展。该系统的缺点也相对比较的明显,该系统对于附近的其它的通信网络不能够很好的进行融合,主要是因为在频率的分配方面,主要采用的是动态分配,保密性不是很高,且抗干扰的能力不是很强。这些对于常规的语音通信并不会造成很大的影响,但是对于数据传输安全性较高的一些场合以及数据流量比较大的场合,该系统的稳定性就显得不是很强[2]。
在这里对一些较为普遍的车地通信技术进行比较研究,例如:5G、WLAN、GSM-R、轨道电路、应答器、无线列调,通过对它们主要的技术指标等一系列的对比研究,从而找到适合高速铁路的车地通信方式。
通过对车地通信方式的研究,提高车地通信的能力,那么可以进行大量的、高可靠的数据传输,及时的发现事故隐患,进一步保证铁路上的行车安全,并且还可利用接收到的行车信息来达到缩小行车的时间间隔,加大发车数量,从而增加旅客的人流量,带动各地经济的发展与文化的交流,促进社会的进步与繁荣。
国内外的车地通信方式目前主要有轨道电路、无线列调、应答器、GSM-R、GPRS、漏泄同轴电缆、漏泄波导等。
基于漏泄波导的通信方式,借助于漏泄同轴电缆来解决信息在地铁隧道中的传输,许多国外地铁都引入此项技术,如法国、日本、英国等国家的国铁与地铁轻轨都采用了漏泄通信原理,在我国的发展也十分迅速。轨道电路以一段铁路线路的钢轨为导体构成的电路,用于自动、连续检测这段线路是否被机车车辆占用,也用于控制信号装置或转辙装置,以保证行车安全的设备。列车无线调度电话(简称无线列调)是重要的铁路行车通信设备,无线列调系统负责列车的位置和运行方向。我国铁路既有的无线列调系统,为保证铁路运输安全和畅通起到了十分重要的作用。应答器系统是一种采用电磁感应原理构成的高速点式数据传输设备,用于在特定地点实现地面与机车间的相互通信。
在欧洲,越来越多的公司选择了GSM-R解决方案。美国GE公司的远程监控诊断系统(RM&D)在北美铁路广泛应用,其通信方式灵活多样,主要是通过卫星进行通信。我国已在青藏铁路、胶济线等铁路建设中建立和应用了GSM-R铁路移动通讯系统[3]。