文強 師維 朱湘渝

(重慶市軌道交通集團有限公司，重慶 400042)

城市軌道交通通信系統(tǒng)模式及功能研究

文強 師維 朱湘渝

(重慶市軌道交通集團有限公司，重慶 400042)

文章結合重慶軌道交通通信系統(tǒng)構建模式，對軌道交通通信系統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)、公務電話系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、電源及接地系統(tǒng)、通信綜合網(wǎng)絡管理系統(tǒng)等主要子系統(tǒng)的功能進行了分析。同時結合運營效果指出該通信系統(tǒng)在提高運營工作效率和服務水平上發(fā)揮重要的作用。

城市軌道交通；通信系統(tǒng)；功能分析

（一）引言

城市軌道交通對改善城市交通、優(yōu)化城市布局、促進國民經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮重要作用，隨著我國城市化水平的逐步提高，城市軌道交通在我國大、中城市得以迅速發(fā)展，軌道交通建設面臨前所未有的機遇。軌道交通通信系統(tǒng)是指揮列車運行、進行運營管理、公務聯(lián)絡和信息傳遞的重要手段，在保證軌道交通安全、快速、高效運營中發(fā)揮著十分重要的作用?，F(xiàn)代城市軌道交通對安全高效運營提出了很高的要求，這就要求必須同步建設比較先進的通信系統(tǒng)，以此來滿足傳輸和處理軌道交通運營過程中的各種信息。并且在軌道交通建設中，各個城市要充分考慮對功能的需求及自身經(jīng)濟條件等因素，從而確定與城市發(fā)展相適應的軌道交通通信系統(tǒng)模式，以便充分發(fā)揮通信系統(tǒng)的功能優(yōu)勢。

（二）通信系統(tǒng)總體構成

城市軌道交通通信系統(tǒng)的任務是建立一個視聽鏈路網(wǎng)，提高現(xiàn)代化管理水平和傳遞語音、數(shù)據(jù)、圖像及文字等各種信息。為了保障軌道交通安全高效地運營，重慶軌道交通通信系統(tǒng)主要從兩方面作了改進。一方面擴充完善了一些新的功能模塊，如通信綜合網(wǎng)絡管理系統(tǒng)；另一方面對一些傳統(tǒng)模塊采用新的技術，使它們的性能得到改進。系統(tǒng)主要由傳輸系統(tǒng)、公務電話系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、電源及接地系統(tǒng)、通信綜合網(wǎng)絡管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成，如圖 1所示。

圖1 城市軌道交通通信系統(tǒng)

（三）通信子系統(tǒng)功能分析

1.傳輸系統(tǒng)

傳輸系統(tǒng)是最重要的子系統(tǒng)，在進行總體方案及系統(tǒng)容量設計時，應考慮近期建設和遠期發(fā)展的需求，確保系統(tǒng)性能可靠，容量可擴，系統(tǒng)構建相對靈活。

目前，重慶軌道交通二號線的通信系統(tǒng)采用開放式傳輸網(wǎng)絡（簡稱OTN），系統(tǒng)包括4個基本組成部件：構成系統(tǒng)骨干的光纖、網(wǎng)絡節(jié)點、供用戶訪問系統(tǒng)的各種類型的用戶接口、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)。

為了滿足軌道交通信號、電力監(jiān)控、防災、環(huán)境及設備監(jiān)控、自動售檢票及語音等多種業(yè)務信息傳輸?shù)男枰?，傳輸系統(tǒng)采用以光遷通信為主的傳輸介質。傳輸網(wǎng)絡的邏輯拓撲結構采用雙環(huán)結構，從而保證系統(tǒng)在故障情況下仍可提供更好的系統(tǒng)恢復能力，提高網(wǎng)絡運行的可靠性。網(wǎng)絡節(jié)點及用戶接口模塊是用戶接入網(wǎng)絡的唯一途徑。用戶端的信息經(jīng)網(wǎng)絡節(jié)點實現(xiàn)上傳下載。由于信息的多樣性，系統(tǒng)可為用戶提供豐富的接口類型。傳輸設備的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)采用成熟的操作系統(tǒng)，功能強大，界面友好，操作人員可輕松完成對網(wǎng)絡的配置、管理及維護工作。

2.公務電話系統(tǒng)

重慶軌道交通公務電話系統(tǒng)是作為專網(wǎng)進行網(wǎng)絡構建的，由程控交換機、電話機及附屬設備組成。公務電話系統(tǒng)與公用電話網(wǎng)的連接方式采用全自動呼出、呼入方式，通過2M數(shù)字中繼電路工作。電話號碼納入本地公用電話網(wǎng)統(tǒng)一編號。系統(tǒng)功能主要包括：電話交換功能、計費功能、非話業(yè)務功能（包括數(shù)據(jù)、傳真等非話業(yè)務）、復原控制方式功能、號碼存儲和譯碼功能、電路選擇和釋放功能、新業(yè)務功能（包括縮位撥號、熱線服務、呼叫限制、三方通話、呼叫轉移、強拆/強插等新功能）、維護管理功能、過壓過流保護與抗干擾功能。

3.專用電話系統(tǒng)

專用電話系統(tǒng)是為運營組織、電力供應、設備維護和防災救護提供有效通信手段的重要通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由調度總機、調度臺、調度分機組成，并通過傳輸系統(tǒng)連接而成。

調度總機是調度電話子系統(tǒng)的核心部分，由具有交換功能的交換機或交換模塊組成。調度臺設在控制中心，是調度業(yè)務的操作控制臺。調度分機為普通電話機，與總機通過傳輸系統(tǒng)提供的點對點專用音頻話路連接。

實際應用中的系統(tǒng)主要功能包括：通話功能、選叫功能（即調度臺對分機進行單呼、組呼、全呼及分機對調度臺進行一般呼叫或緊急呼叫）、會議功能、錄音功能、維護管理功能。

4.無線通信系統(tǒng)

無線通信系統(tǒng)是為控制中心調度員、車輛基地調度員、車站值班員等固定用戶與列車司機、防災、維修、公安等移動用戶之間提供通信手段的專用系統(tǒng)。無線通信系統(tǒng)采用有線和無線相結合的傳輸方式。中心無線設備通過傳輸系統(tǒng)與車站、車輛基地的無線基站連接，各基站通過天線空間波傳播或經(jīng)漏纜的輻射構成與移動臺的通信。無線通信系統(tǒng)根據(jù)運營管理需要分別設置了行車調度、防災調度、綜合維修、車輛基地調度等系統(tǒng)。系統(tǒng)具有單呼、組呼、全呼、緊急呼叫、呼叫優(yōu)先級權限設置等調度通信功能，并具有錄音、存儲、監(jiān)測等功能。

5.視頻監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)為運營相關人員提供有關列車運行、防災救災及乘客疏導等方面的視頻信息。系統(tǒng)由車站本地監(jiān)視系統(tǒng)、控制中心遠程監(jiān)視系統(tǒng)、遠程多路信號傳輸系統(tǒng)以及多媒體網(wǎng)絡管理終端組成。系統(tǒng)具有監(jiān)視、控制優(yōu)先級、循環(huán)顯示、任意定格與鎖閉、圖像選擇、實時錄像、攝像范圍控制、字符疊加等功能。

視頻信號遠距離傳輸采用數(shù)字傳輸方式，本地視頻傳輸信號采用視頻同軸電纜傳輸。車站與控制中心的視頻和控制信號通過傳輸系統(tǒng)進行傳輸，同一時刻同時上傳至控制中心的數(shù)字視頻信號路數(shù)僅與控制中心需同時顯示的路數(shù)有關，與前端攝像機數(shù)量無關。所以在控制中心不需設置大容量視頻交換矩陣和傳輸設備，系統(tǒng)結構簡單。

6.廣播系統(tǒng)

廣播系統(tǒng)是城市軌道交通行車組織的必要手段，一方面對乘客進行廣播，通知相關乘車信息；一方面又是事故搶險，組織指揮的防災廣播；此外還可以通過廣播對運營人員發(fā)布有關信息，以便協(xié)同配合工作。

該系統(tǒng)采用模塊化設計、總線式結構，由車站級、中心級和列車廣播設備組成。具有中心廣播、車站廣播、預存廣播信息、自動音量調節(jié)、自動音頻測試和遠程控制等功能。系統(tǒng)采用中心廣播和車站廣播兩級控制方式，控制中心的智能廣播臺輸出的音頻信號和控制信號，通過高品質語音卡提供的 RS422通道，經(jīng)傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)礁髡?，再通過語音卡連接到車站廣播設備，從而實現(xiàn)控制中心的遠程廣播組織和指揮。

7.乘客信息系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由信息管理系統(tǒng)和終端乘客信息顯示屏組成，乘客信息通過傳輸系統(tǒng)傳輸。在全線各車站及車輛客室內設置乘客信息顯示屏，顯示列車到、發(fā)、乘車須知、時事新聞等各鐘乘客信息，并在發(fā)生突發(fā)事件時具有報警聯(lián)動功能，顯示相關報警信息。

8.時鐘系統(tǒng)

為保證軌道交通運營準時服務乘客、統(tǒng)一全線設備標準時間，提供統(tǒng)一定時信號，設置了時鐘系統(tǒng)。

該系統(tǒng)采用GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）標準時間信息，由GPS標準時鐘信號接收單元、中心一級母鐘、監(jiān)控設備、二級母鐘及子鐘組成。系統(tǒng)設置數(shù)字同步設備，一級母鐘接受外部 GPS基準信號并對一級母鐘進行校準，一級母鐘定時向二級母鐘、控制中心的子鐘及其他需提供統(tǒng)一時間信息的各系統(tǒng)發(fā)送時間編碼信號用以校準；二級母鐘產(chǎn)生時間信號提供本站的子鐘。母鐘具有萬年歷功能并具有年、月、日、時、分、秒輸出與顯示。子鐘能顯示時、分、秒。自身時間精度，一級母鐘在10-7以上，二級母鐘在10-6以上。一級母鐘、二級母鐘配置數(shù)字式多路輸出接口，以便向其他各系統(tǒng)提供定時信號。

9.電源及接地系統(tǒng)

通信設備供電應采用一級負荷，電源系統(tǒng)應對通信設備提供不間斷、電壓及頻率相對穩(wěn)定的供電，并具有集中監(jiān)控管理功能。

不間斷電源系統(tǒng)（簡稱UPS）一般分為UPS機柜和蓄電池兩部分，可采用離線式UPS系統(tǒng)或在線式UPS系統(tǒng)。離線式UPS系統(tǒng)平時由市電直接向負載供電，市電故障時瞬時切換到由逆變器供電（實用于對供電穩(wěn)定性要求不高的設備供電）；在線式 UPS系統(tǒng)由市電經(jīng)整流逆變后再向負載供電，市電故障時，改由蓄電池—逆變器方式向負載供電，這種方式較前一種方式供電更加穩(wěn)定。UPS系統(tǒng)包含正常工作模式、蓄電池工作模式、靜態(tài)旁路模式和手動旁路工作模式四種工作模式。

接地系統(tǒng)設計應做到確保人身、通信設備安全和通信設備正常工作。通信設備采用綜合接地方式，綜合接地電阻值要求不大于1Ω，分設室外接地體的保護接地及防雷接地的電阻值要求不大于10Ω。

10.通信綜合網(wǎng)絡管理系統(tǒng)

為實現(xiàn)通信各子系統(tǒng)的集中管理、維護和故障監(jiān)測，以便實現(xiàn)故障的快速定位，為盡快修復故障提供可能，重慶軌道交通通信系統(tǒng)專門構建了綜合網(wǎng)絡管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對傳輸系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及網(wǎng)絡管理系統(tǒng)自身進行監(jiān)控管理。

該系統(tǒng)硬件部分主要由用于收集、處理信息的遠程終端和位于控制中心的監(jiān)控終端組成。可編程邏輯控制器（簡稱PLC）是構成遠程終端和監(jiān)控終端的核心元件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析和處理等功能。系統(tǒng)的遠程連接及數(shù)據(jù)傳輸仍然由傳輸系統(tǒng)來實現(xiàn)。軟件部分包括應用于 PLC的軟件和應用于監(jiān)控終端的軟件。監(jiān)控終端軟件采用可視化圖形界面，界面直觀清晰、簡單明了、操作簡單、數(shù)據(jù)記錄詳細、便于查找分析。

（四）結束語

隨著城市軌道交通建設及通信技術的迅猛發(fā)展，各種應用于城市軌道交通運營的通信技術和應用方式也在不斷發(fā)展，出現(xiàn)了很多滿足各種不同應用需求的新技術、新模式。重慶軌道交通在對功能需求進行分析的基礎上，結合自身實際情況，選擇了合適的通信系統(tǒng)模式。通過這幾年的運營效果來看，通信系統(tǒng)在提高運營工作效率和服務水平上發(fā)揮了重要的作用。

[1] GB 50458-2008,跨座式單軌交通設計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.

[2] 何宗華,汪松滋,等.城市軌道交通通信信號系統(tǒng)運行與維修[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[3]肖雅君,吳汶麒.用于軌道交通列車自動控制系統(tǒng)的通信技術[J].城市軌道交通研究,2002,(2):59.

TN914

A

1008-1151(2011)03-0033-02

2010-12-17

文強（1976－），男，四川人，重慶市軌道交通集團有限公司工程師，研究方向為單軌交通維護監(jiān)測、圖像處理等。