一、轨交组网需求概述

进入21世纪，中国轨道交通进入了跨越式高速发展时期，各大城市的地铁、轻轨、云轨、磁悬浮运营里程不断提高。据中国城市轨道交通协会网站信息，截至2022年12月31日，中国内地累计有55个城市投运轨道交通线路超过一万公里。运营线路有多种制式，其中，地铁8012.85公里，占比近80%，份额****。有轨电车、自导向胶轮系统、电子导向式胶轮系统的低运量系统600多公里，且还在建设中。

大中型城市大力发展城市轨道交通的好处有很多：速度快、运量大、安全性好、正点率高、服务优质，对于社会经济的发展与人民生活的改善意义重大。其中，地铁由于主要在地面以下运行，还兼具用地节省、节能环保、噪音低等优点。得益于轨道交通的快速发展，城市商业综合体可以更快速的发展，促进服务业与国民经济的发展。

轨道交通的运营、安保、养护等日常工作的科技化水平较之前有了很大提高，但是自动化、智能化程度依然有待提高，很多工作依然以人工操作为主。传统的人工方式存在着不及时、低效率等问题，难以满足轨道交通行车安全保障、提高工作效率等实际需要。以安全巡线为例，仅靠人工巡线，很难及时发现问题，特别是道路事故、人为破坏等突发问题，只有全面建设实时监控才可以起到防患于未然的避灾、减灾、救灾的作用。乘客乘坐轨交过程中，提供的服务也需要进一步探索，诸如监控、广播、WiFi等系统和增值服务都需要逐步增设部署，以优化运营体验，提高轨交经济效益。

智慧轨交、智能闸门、远程监测、应急抢修、车地通信、无人化驾驶等日益成为轨交智能化运营与管理的标配，这些轨交科技化系统的基础是可靠、稳定、安全的宽带网络系统。无论是沿途的信息点、监控点，还是正在运行的列车与地面指挥中心通信，都需要可靠、安全、实用的宽带网络系统支撑，由于轨交运营的特殊性，很显然无线技术是其组网不可或缺的重要组成部分。本方案将以地铁为例，旨在为行业用户与集成商提供轨交不同场景、不同业务、不同需求的无线网络解决方案。 

二、轨交无线组网方案

  物联网时代的到来，深刻地改变着各行各业的工作方式，轨交行业的科技化、智能化、无人化是大势所趋。地铁行业发展需要应用各种物联网业务，包括但不限于视频、语音、数据和多媒体信息等，而面临的首要难题是如何解决联网和供电，这也是智能化的基础。新竹科技目前有多个门类的无线系统解决方案，包括4G、wifi和iMAX无线城域网专网，各有特点和技术优势：

l  4G LTE（未来是5G）主要是“公网”和广域网技术，适合解决4G智能终端如手机的上网、临时应急的互联网Internet接入。

l  Wifi是短距离无线局域网解决方案，适合解决智能终端（手机、PAD、笔记本电脑等）和手持终端的局域网接入。

l  iMAX无线城域网专网适合某一区域的高可靠性专用城域网网络建设，解决诸如布线不便的信息点网络互联，已经车辆、船载、无人机等移动点的专用网络接入的问题。

在满足地铁行业用户多业务“多网合一”应用方面，究竟选择哪种产品和解决方案，必须根据用户的现实条件和实际需求进行设计。以下面常见的地铁行业业务系统为例，新竹科技可以提供各业务的无线系统通信与组网方案如下：

1、地铁沿线视频监控与状态监测系统无线组网

地铁沿线的安保与运保是安防行业的大市场，与之呼应的是政府意志。其中，地铁沿线的站台周边、疏散通道、运维通道、高架桥梁、水下隧道、运行车辆等重点部位，是地铁安防监控系统建设的重点。

地铁安防监控中固定点监控比较容易解决，直接采用光缆为主的通信手段即可解决。但对于移动点，包括运维养护人员、运行中列车驾驶室和车厢、故障点临时布控等，有线手段无能为力时，就需要无线通信网络来作为补充通信手段了。那么，究竟采用何种无线方案才能满足地铁沿线高清视频监控系统的组网呢？定位于物联网行业无线、视频与智控专家的新竹科技，可根据用户需求的不同灵活地为地铁沿线的监控推荐最理想的无线联网。

对于WiFi终端（笔记本、手机、PAD、扫码仪等）与低容量视频监控融合接入场景，或者通信距离较近且可靠性要求不高的场景，可采用新竹科技WiFi系统来设计建设。对于大容量高清视频接入，可靠性要求较高的场景，例如远程运维、应急抢险等应用，可采用新竹iMAX无线专网系统来设计建设。地铁沿线固定监控监测点、事故应急抢修便携式移动监控点、车辆运行预警系统、车载监控系统等，需要解决多媒体业务系统综合接入，多网合一并且双向传输，推荐使用iMAX无线专网系统。

地铁监控监测系统的无线组网拓扑示意图如下：

2、车地无线宽带通信系统

车地无线宽带通信系统是地铁机车在行进过程中，可以实时地与远程的指挥监控中心实现高速网络互联的专有IP宽带无线通信系统。它不但要满足数据通信的需要，还要承载诸如高清视频、实时语音、车载wifi、车辆状态检测等大带宽业务系统的接入问题。

因涉及高速的无线漫游和网络切换，同时还要保持链路的稳定性，所以只有特殊设计的无线系统才能保证其使用，采用新竹科技iMAX-8000M是移动型高容量移动多模MESH无线接入系统或者iMAX-8000W波导管无线通信系统较为合适。当然，如果对可靠性要求较高，也可将两者进行融合，双系统热备组网，满足严苛的可靠性要求。

地铁列车iMAX-8000M车地联网典型应用示意图：

    在地铁沿线根据不同的地形、覆盖需要等条件，相隔不同的距离部署一系列的iMAX专网基站BS系统，车载采用iMAX-8000M是移动型高容量移动多模MESH无线接入系统就可实现高速平滑无感知漫游，当然，也可以通过VRRP虚拟热备路由技术实现平滑漫游，这是很多无线通信厂家不能解决的。

   在地铁沿线特别是地铁沿线部署纯空口无线系统，在某些情况下，可能受到同频无线电系统的干扰，如果涉及到高可靠性的机车控制与远程无人驾驶，长时间的中断是不被允许的，但机车的移动性决定了其只有采用无线技术。业界对于“干扰条件下无线可靠通信”主要有两种解决方案：其一、漏波电缆方式；其二、波导管通信方式。漏波电缆较便宜，但因为其技术限制仅能提供低带宽窄带通信；波导管却可以提供高带宽的实时通信。新竹科技iMAX-8000W系列波导管专用移动通信系统是针对此种应用场景定制化的产品，可以配合漏波电缆或者裂缝波导管使用，解决列车（特别是地铁、轻轨、城际列车）与地面指挥中心的实时高速宽带通信需求。

iMAX-8000W波导管通信解决移动列车车地通信的拓扑示意图如下：

波导通信基站的分布、波导管长度、频率规划与组网模式等都是技术难点，列车高速行进时高带宽、平滑漫游是新竹科技此方案亮点。

纯空口无线与波导管无线系统并不矛盾，在高可靠性组网中，这两者可以通过新竹科技iMAX系列产品所支持VRRP虚拟路由协议来双网融合，为车地通信提供两套互为热备冗余的高可靠性系统。

另外，便携式监控点、可拆卸式监控点与抢修巡线单兵系统等新竹科技有标准化的设计，并可以根据地铁用户的实际使用要求进行模块化定制。

轨交行业的各种制式的交通方式较多，包括但不限于：地铁系统、市域快轨系统、轻轨系统、中低速磁浮交通系统、跨座式单轨系统、悬挂式单轨系统、自导向轨道系统、有轨电车系统、导轨式胶轮系统和电子导向胶轮系统十类，中国几乎都有运行线路部署应用或者试运行中。新竹科技无线专网组网技术在轻轨、悬挂单轨、有轨电车等制式下，有着比地铁更广阔的应用前景，并且得益于无线造价低、性价比高、可靠性高、易部署、可移动、易维护等诸多优势，终将成为轨交通信组网不可或缺的组成部分。

轨交行业无线通信组网方案需要因地制宜的设计，需要根据用户实际需求和客观条件量身定制解决方案的能力。本方案没有单独做具体应用的探讨，有需求的用户和集成商合作伙伴，可咨询新竹科技技术中心。