轨道交通通信技术发展

美 国 东 部 大 都 市 连 绵 带
纽约地铁
纽约地铁系统共有27条线路，总长 达722英里(合1162公里)，是世界上最长 的城市地铁，也是世界上唯一一处24小 时运营的地铁。468个车站遍及全市,行 车间隔2-3分钟。
车票采用自动售票系统，地铁票与 公共汽车票通用。
纽约地铁线路图
巴黎地铁
射频识别技术的应用
• 交通运输领域：集装箱与包裹管理、高速公路收费 与停车收费
• 物流领域：仓库管理、生产线自动化、日用品销售 • 制造业：零部件与库存的可视化管理 • 医疗行业：药品生产、病人看护、医疗垃圾跟踪 • 农牧渔业：羊群、鱼类、水果等的管理以及宠物、
野生动物跟踪 • 其他领域：图书与文档管理、门禁管理、定位与物
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5）国外GSM–R最新进展一览表
欧洲ETCS现状
2、GSM-R国内发展 GSM-R在中国发展的三个阶段
2002 Several railways started the implementation 2005 First interconnections in Europe between NL, D, CH
2005 First commercial operation on high speed lines with ETCS level 2 in Italy
体跟踪、环境感知和支票防伪等
5.无线定位技术在轨道交通中的应用
• 雷达测速定位 • GPS全球定位 • Wi-Fi定位 • UWB三角定位 • GSM/WCDMA/3G移动网络三角测量定位 • RFID定位 • 查询应答器/轨道交叉环线 • 等等
三、GSM-R(铁路专用数字移动通信)
属于专用移动通信的一种，专用于铁路的日常运 营管理，是非常有效的调度指挥通信工具。
中国7个大都市带
中长期铁路网规划
规划确定扩大规模，完善结构，提高质量，快速扩充运输能力，迅速提高装备 水平的铁路网发展目标。到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里，主要繁 忙干线实现客货分线，复线率和电化率均达到50％，运输能力满足国民经济和 社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。
意大利
高速铁路超过1100km： • 都灵、米兰、那不勒斯之 间630km高速铁路 • 米兰-帕多瓦以及热那亚Po Valley之间270km高速 铁路 • 罗马-佛罗伦萨之间250 km 高速铁路
西班牙
高速铁路
已建成 (1.031 km) 建设中
6. 我国高速铁路及客运专线发展
从2005年开始，中国铁路客运 专线及高速铁路网络建设进入实 施阶段。
1999 Start of first implementation of GSM-R in Sweden 2000 End of EIRENE and MORANE
2000 New UIC Project ERTMS/GSM-R 2001 Start implementation in Germany
• 蓝牙：无线耳机，PC-PDA-笔记本电ຫໍສະໝຸດ Baidu之间连接 • 超宽带：家庭娱乐应用，高速视频传输，PC与外部的高速
连接 • Zigbee：工业监控，家庭自动化，传感器网络，遥控设备 红外，等等
4. 射频识别技术(RFID)及在轨道交通 中的应用
射频识别(RFID)又称电子标签，是一 种利用射频信号自动识别目标对象并获取 相关信息的技术，可识别高速运动物体， 并可同时识别多个标签。
巴黎地铁线路图
东京地铁
目前东京的地铁总运营里程达286.2公里。东京的地铁分 为两种，一种是帝都高速交通财团运营的地铁，即营团地铁， 有9条线路；另一种是东京交通局运营的地铁，即都营地铁， 有4条线路。两家地铁的日均客流量达750多万人次，在城市 交通中发挥着重要作用。
东京地铁线路图
4. 国内一些城市轨道交通的发展
signed by 32 railways 1999 start implementation with GSM-R no later than in 2003, signed
by 17 railways.
1999 First meeting of ERIG (European Radio Implementation Group with representatitives
3）欧洲GSM-R官方机构
UIC
定义新的铁路公用通信系 统标准的需求
3GPP/ETSI ETSI-SMG
工业界合作 伙伴
EIRENE MORANE
铁路通信标准机构，定义 GSM-R网络功能特征和 互操作性
根据EIRENE规范，开发 和测试GSM-R系统
欧洲GSM-R官方机构
4）GSM-R正在成为全球铁路无线通信的主流标准
城市交通是保持城市活力最主要的基础设施，是 城市生活的动脉，制约着城市经济的发展。国内将发 展多层次、立体化、智能化的交通体系，发展大、中、 低客运量相互匹配的多种形式相结合的客运轨道交通 工具。“十一五”我国将建设1500余公里城市地铁或 轻轨，已批准北京、上海、天津、重庆、广州、深圳、 南京、苏州、杭州、武汉、长春、成都、青岛、大连 等15个城市发展城市轨道交通。
轨道交通技术
主要内容
一、轨道交通的发展 二、无线通信技术的需求及应用 三、GSM-R(铁路专用数字移动通信系统) 四、GSM-R在铁路中的应用效益 五、总结
一、轨道交通的发展
1. 轨道交通
轨道交通一般是指车辆在轨道上运行的运输 方式，它是以机车车辆等移动设备和轨道线路、 桥梁隧道等固定设备为基本设备，以车站为运 输生产基地的实现旅客和货物运输的庞大系统， 包括干线铁路及城市轨道交通。轨道交通的特 点是列车在轨道上运行、不能随意越行，只能 通过道岔使列车由一条线变换到另一条线。
2）GSM-R三个发展阶段
研究 UIC开始考察铁路通信采用数字无线系统的可行性 UIC决定采用GSM-R
规范制定阶段 GSM-R特殊功能规范
试验测试阶段 97年7月签署EIRENE MoU MORANE建立测试线路，证明以下概念： GSM标准的演进(Phase 2) 第一套产品的有效性
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
加强既有路网技术改造和枢纽建设，提高路网既有通道能力。规划既有线 增建二线1.3万公里，既有线电气化1.6万公里。
加大煤运通道能力建设。在大同、神府、太原、晋东南、山西、贵州、河 南、兖州、两淮、黑龙江大部等十个煤炭外运基地，形成大能力煤运通道。
二、无线通信技术的需求及应用
1. 轨道交通对通信技术的需求
轨道交通控制与安全国家重点实验室
17
上海市
广州
深圳
5. 国外高速铁路的发展
1964年，世界第一条高速铁路—东京至 大阪（东海道新干线）建成通车，高速列车 运行速度达210公里/小时。此后，欧洲的德 国、法国、英国、意大利、西班牙、荷兰、 比利时、韩国等国相继发展了高速铁路。
日本
山阳新干线(大阪至博多)：1975年建成通车，全长 1069公里，列车行驶最高时速达270公里 上越新干线(大宫至新泻)：1982年建成通车，全长 269.5公里，列车行驶时速240公里 东北新干线(东京至盛冈)：1985年建成通车，全长 496.5公里 ，列车行驶最高时速达240公里 长野新干线(高崎至长野)：1997年建成通车，全长 l17.4公里)，列车行驶最高时速260公里
发展客运专线。建立省会城市及大中城市间的快速客运通道，环渤海地区、 长江三角洲地区、珠江三角洲地区三个城际快速客运系统，建设客运专线 1.2万公里以上。
完善路网布局和西部开发性新线。以扩大西部路网规模为主，形成西部铁 路网骨架，完善中东部铁路网结构，提高对地区经济发展的适应能力，规 划建设新线约1.6万公里。
服务于巴黎城区和近 郊的地铁有 16 条线，380 个站。
在巴黎坐地铁，未必要在地铁站 里买票，地铁站外的自动售票机以及 遍布市内各街区的售票点和酒吧均出 售地铁票。地铁内采用自动检票机验 票。在一些客流量集中的大站，自动 检票机的数量甚至多达十几个。地铁 靠近车门的座位都是可折叠的，在高 峰时间，乘客们大多自觉站立以减少 拥挤程度。
轨道交通通信系统必须保证轨道交通列车 运行的安全、准点、高密度和高效率，形成运 输的集中统一指挥、行车调度自动化和列车运 行自动化，是连接移动设备、固定设备、运输 生产基地的纽带，是轨道交通运输生产及作业 人员的信息勾通工具。
轨道交通通信系统分类
轨道交通通信系统按其使用要求，分成确保行车 安全提高运行效率、设备维护运营管理、为旅客服务 等三类通信系统；按其服务类别，分成话音通信、控 制信号传输、数据通信、图像通信，等等；按其技术 类别，分成传输子系统、无线子系统、公务电话子系 统、专用电话子系统、有线广播子系统、闭路电视监 控子系统、时钟子系统、电源子系统、集中告警设备、 等等。
2. 轨道交通的范畴
轨道交通分成干线轨道交通和城市轨道交通两大类： 干线轨道交通—区域间或城市间的铁路，后者是指连接两个 大城市之间的城际客运专线铁路 城市轨道交通 城市铁路 市郊铁路 地铁 轻轨 磁悬浮铁路
3. 国外一些城市轨道交通的发展
城市轨道交通在国外已有100多年的发展历史， 世界主要大城市大多有比较成熟与完整的轨道交通 系统。有些城市轨道交通运量占城市公交运量的 50%以上，有的甚至达70%以上。巴黎1000万人口， 轨道交通承担70%的公交运量，这一比例在东京是 86%，在莫斯科和香港是55%。
2. 无线通信技术的应用
移动通信(话音通信、图像通信、传真通 信、数据通信、电子邮件等数据通信，etc) 无线传输(安全数据传输、非安全数据传 输、图像传输，etc) 识别及定位(车辆设别、物品识别、司机 添乘卡，列车定位、调车机定位，etc)
3. 短距离无线通信在轨道交通中的应用
短距离无线通信技术的应用范围广泛。一般意义 上，只要通信双方通过无线电波传输信息，并且传输 距离在较短的范围内，通常是几十米以内，就可以称 为短距离无线通信。
GSM: 全球移动通信系统 GSM-R: 全球铁路移动通信系统 ERTMS：欧洲铁路运输管理系统 CRTMS： 中国铁路运输管理系统 GSM-R是第二代铁路数字移动通信
1）GSM-R在欧洲的发展历程
First ideas for a harmonized european radio network for railways in 1989 1992 decision to use GSM 1994 start of the project ERTMS/GSM-R 1995 validation project MORANE with pilot-installations in three railways 1997 do further investment for radio systems only with GSM-R,
GSM-R系统是专门为铁路通信设计的综合专用数 字移动通信系统。适用于铁路通信特别是铁路专 用调度通信的需要。主要提供无线列调、编组调 车通信、区段养护维修作业通信、应急通信、隧 道通信等语音通信功能，可为列车自动控制与检 测信息提供数据传输通道，并可提供列车自动寻 址和旅客服务。
1、GSM-R国外发展
RFID 分类
有
按应用频率的不同分为低频（LF）、高频（HF）、超高源
桌频（UHF）、微波（MW）
面 读
读 写 器
写
器
手持机
按照能源的供给方式分为无源RFID，有源RFID，以及半 有源RFID。
RFID的优势
• 可以识别单个的非常具体的物体； • 采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据； • 可以同时对多个物体进行识别； • 信息储存量大。
1999年2个国家 2002年7个国家
2005年15个国 家
德国、瑞典、意大利、英 国、荷兰、西班牙、比利 时、芬兰、法国、挪威、 斯洛伐克、瑞士、捷克、 印度、中国
2008年将达到 34个国家
1 = 2002年之前启动的GSM-R项目 3 = 2004年启动的GSM-R项目
2 = 2003年启动的GSM-R项目 4 = 2005年启动的GSM-R项目