天津市地下鐵道運(yùn)營有限公司　田　偉

1　軌道交通通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

現(xiàn)代軌道交通通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有技術(shù)先進(jìn)、傳輸快捷、抗干擾能力強(qiáng)、靈活可靠性高的特點(diǎn)，能充分滿足各種數(shù)據(jù)對(duì)傳輸?shù)囊螅瑫r(shí)可以方便的進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)，以保證系統(tǒng)使用壽命的長久穩(wěn)定。通過各種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用和合理的管理方法的實(shí)施，確保了軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)營能夠?yàn)槌丝偷某鲂刑峁┦孢m的感知體驗(yàn)和高質(zhì)量服務(wù)。

2　軌道交通通信系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展

2.1　信息傳輸系統(tǒng)

在城市軌道交通的運(yùn)行過程中，需要及時(shí)的將各種信息如語音、圖像、文字等數(shù)據(jù)依據(jù)不同的目標(biāo)傳送給軌道交通管理單位的各個(gè)對(duì)應(yīng)部門和公眾，信息傳輸系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。為了保證能及時(shí)的給各種應(yīng)用業(yè)務(wù)提供傳輸通道，傳輸系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到各種業(yè)務(wù)對(duì)傳輸系統(tǒng)的寬帶、時(shí)延和可靠性要求不同而進(jìn)行靈活可靠的設(shè)計(jì)，以確保各種信息及時(shí)在傳送端和接收端傳送。

傳輸功能一般用于車站和控制中心的聯(lián)絡(luò)，整體的業(yè)務(wù)流程可以參考圖1。

圖1　通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程示意圖

安全性是傳輸系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)要求之一。為了保證傳輸系統(tǒng)的安全可靠，在組網(wǎng)設(shè)計(jì)方面，傳輸系統(tǒng)應(yīng)采用環(huán)形組網(wǎng)的方式，在這種組網(wǎng)方式下，整個(gè)通信控制系統(tǒng)就形成了一個(gè)完整的自愈環(huán)，例如圖2的示意圖就是一種環(huán)形組網(wǎng)。

圖2　通信系統(tǒng)環(huán)形組網(wǎng)方案

上述案例中的環(huán)形組網(wǎng)是雙層環(huán)，通過這種設(shè)計(jì)方式，當(dāng)其中一個(gè)環(huán)出現(xiàn)故障時(shí)，通信行為就會(huì)自動(dòng)跳到另一個(gè)環(huán)上，如圖a；雙層環(huán)的安全性還表現(xiàn)在當(dāng)兩個(gè)環(huán)的同一個(gè)地方斷開時(shí)，會(huì)自動(dòng)在斷開的地方把內(nèi)外層環(huán)從兩端的通信節(jié)點(diǎn)連接起來，從而構(gòu)成一個(gè)完整的通信鏈路，保證了通信的繼續(xù)進(jìn)行，如圖b。

2.2　公務(wù)電話系統(tǒng)

公務(wù)電話系統(tǒng)是軌道交通系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，為了保證電話數(shù)量充足可用，軌道交通的通話容量應(yīng)根據(jù)運(yùn)營規(guī)模來確定，一般來說，每個(gè)車站都會(huì)配備大約30個(gè)電話，即一個(gè)通路，其具有2Mbit的通話數(shù)據(jù)傳送能力。隨著當(dāng)前城市人口的增加，電話系統(tǒng)的規(guī)模會(huì)有不同程度的增長。在實(shí)際運(yùn)營過程中，公務(wù)電話系統(tǒng)包括2個(gè)交換局，具備2Mbit的傳送能力，一般將交換機(jī)安裝在軌道交通通系統(tǒng)的控制中心，這樣的話，通過列車上的遠(yuǎn)端傳輸模塊便可以互相之間進(jìn)行語音聯(lián)絡(luò)。

一般來說，公務(wù)電話系統(tǒng)都通過2Mbit通道接入市局。語音的呼入和呼出采用不同的通信技術(shù)，呼入采用部分半自動(dòng)接續(xù)、部分全自動(dòng)直撥的混合方式，呼出采用全自動(dòng)呼叫的方式。在信息化時(shí)代，各個(gè)城市之間的通信聯(lián)絡(luò)日益緊閉，在這種情況下，為了促進(jìn)城市間軌道交通部門的信息暢通交流和銜接，需要增加網(wǎng)關(guān)設(shè)備已解決信令不一的問題。近幾年，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛推進(jìn)，公務(wù)電話系統(tǒng)與電信運(yùn)營商的合作越來越深入，大大的提高了信息通信交互能力。

2.3　專用電話系統(tǒng)

行車調(diào)度是直接關(guān)系著列車運(yùn)營的安全，為了保證列車調(diào)度員和車站值班員之間能夠進(jìn)行安全可靠的設(shè)備通信聯(lián)絡(luò)，在軌道交通通信系統(tǒng)中發(fā)展了專用電話系統(tǒng)。專用電話系統(tǒng)包括如下幾部分：調(diào)度電話系統(tǒng)、站間電話系統(tǒng)、站內(nèi)電話系統(tǒng)和緊急電話系統(tǒng)等子系統(tǒng)。

這里重點(diǎn)介紹一下調(diào)度電話系統(tǒng)，調(diào)度電話系統(tǒng)由3部分組成：列車調(diào)度電話系統(tǒng)，電力調(diào)度電話系統(tǒng)，公安調(diào)度電話系統(tǒng)。列車調(diào)度電話系統(tǒng)用于控制中心調(diào)度員和車站、列車員進(jìn)行與行車安全方有關(guān)的業(yè)務(wù)方面的信息通訊。電力調(diào)度電話系統(tǒng)主要是電力調(diào)度員為了保證軌道交通用電安全，與供電單位各分管部門工作人員進(jìn)行聯(lián)系所依賴的通信設(shè)施；公安調(diào)度電話系統(tǒng)是為了確保軌道交通行車及其他安全，控制中心公安指揮部門與各分管場(chǎng)所值班人員進(jìn)行通信。

專用電話系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分布在各車站和主要控制中心，由此形成了樞紐主系統(tǒng)和車站分系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)之家通過2Mbit的數(shù)字式通信通道將調(diào)度電話、站內(nèi)電話和站間電話等分系統(tǒng)有機(jī)的整合在一起，從而方便統(tǒng)一維護(hù)和管理。

2.4　視頻監(jiān)控系統(tǒng)

軌道交通的視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)圖像監(jiān)控設(shè)備，根據(jù)其體系結(jié)構(gòu)分為車站一級(jí)監(jiān)視和中心一級(jí)監(jiān)視。視頻監(jiān)控通信系統(tǒng)屬于圖像通信，通過該系統(tǒng)可對(duì)交通系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行24小時(shí)不間斷的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，具有獨(dú)特的管理效果，近年來已經(jīng)成為軌道交通監(jiān)控的必備設(shè)備。

車站一級(jí)監(jiān)視有兩種信號(hào)接收端，一種是車站控制器，一種是車站前端處理器。車站值班員在車站控制中心可以對(duì)本站的不同部位的現(xiàn)實(shí)情況圖像進(jìn)行分析查看，車站前端處理器將圖像通過MPEG-2編碼技術(shù)進(jìn)行壓縮編碼后把圖像傳輸至控制中心，然后控制中心對(duì)圖像再進(jìn)行解碼，最終會(huì)送到圖像監(jiān)視器中。

通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)，控制中心的行車調(diào)度員可以根據(jù)需要調(diào)取一個(gè)或多個(gè)車站的任意多個(gè)攝像機(jī)的圖像存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而圖像數(shù)據(jù)的彩色信號(hào)也更有利于調(diào)度員可以更直觀、更清晰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和查看。

圖像數(shù)據(jù)在上行和下行方向上的傳輸帶寬要求是不一樣的，視頻數(shù)據(jù)從車站傳輸?shù)娇刂浦行模ㄉ闲校┬枰蟮膸?，約為2到5Mbit，而從控制中心到車站（下行）一般只發(fā)送圖像調(diào)取和攝像機(jī)選擇控制命令，對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸要求比較低，一般采用RS422/RS485傳輸通道。

2.5　無線通信系統(tǒng)

為了滿足軌道交通管理人員與公安、環(huán)控、檢修維護(hù)等社會(huì)相關(guān)部門之間的業(yè)務(wù)聯(lián)系，在通信系統(tǒng)中又增加了無線通信系統(tǒng)。

無線通信系統(tǒng)通過傳輸通道將移動(dòng)交換器、中繼器、基站、車載臺(tái)、同軸電纜和便攜臺(tái)等通信設(shè)備進(jìn)行連接，基站之間利用電磁波在現(xiàn)實(shí)空間的傳播性質(zhì)進(jìn)行互相通信，基站的組成形式可根據(jù)軌道交通的運(yùn)營規(guī)模確定使用大區(qū)制或小區(qū)制。

無線通信系統(tǒng)采用數(shù)字化集群技術(shù)實(shí)現(xiàn)行車調(diào)度的系統(tǒng)化操作，通過將通信信道集中控制的方式來方便對(duì)信息傳輸?shù)墓芾?。無線調(diào)度系統(tǒng)具體包括公安調(diào)度組，行車安全調(diào)度組，檢修維護(hù)調(diào)度組、環(huán)控調(diào)度組等通話組。由于軌道交通系統(tǒng)各部門在整個(gè)系統(tǒng)中的地位和作用不同，這就使得各通話組在開展相關(guān)工作時(shí)具有不同的優(yōu)先權(quán)，需要注意的是，各組之間不能進(jìn)行交叉呼叫，必須遵守?zé)o線通信流程和各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范。

2.6　廣播系統(tǒng)

廣播控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成相類似，都有控制中心一級(jí)和車站一級(jí)兩層控制形式。在實(shí)際組成構(gòu)成中，廣播系統(tǒng)一般由控制中心廣播系統(tǒng)和車站廣播系統(tǒng)組成，控制中心和車站廣播系統(tǒng)通過RS422或RS485傳輸通道進(jìn)行連接，從而形成一個(gè)互相交互的整體。

在業(yè)務(wù)運(yùn)行上，控制中心的行車調(diào)度員和環(huán)控調(diào)度員可根據(jù)業(yè)務(wù)需求對(duì)任意車站提供行車安全廣播服務(wù)，當(dāng)發(fā)生行車安全事故或故障時(shí)，廣播系統(tǒng)還能及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送安全疏導(dǎo)指引命令，將危險(xiǎn)事故的消極影響降到最低，從而避免人員和交通設(shè)備的更大損失。

車站廣播系統(tǒng)是廣播系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)為乘客提供列車的到發(fā)信息、應(yīng)急逃生指引信息等服務(wù)。在實(shí)際工作中，該系統(tǒng)經(jīng)常被車站控制中心的總調(diào)、防災(zāi)調(diào)和各車站的值班員使用。車站廣播覆蓋的范圍主要包括：上下行車站、車站出入口、售票區(qū)、候車區(qū)等區(qū)域，通過使用廣播系統(tǒng)，顯著加強(qiáng)了車站管理者之間、車站和乘客之間的信息溝通，保證了列車的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.7　時(shí)鐘系統(tǒng)

高精度時(shí)鐘系統(tǒng)采用GPS技術(shù)，加上GPS信號(hào)接收機(jī)和安裝在控制中心的母鐘和各車站的子鐘，共同來實(shí)現(xiàn)時(shí)間的同步更新。由于信號(hào)傳輸需要極為精確的時(shí)間，因此，一般來說GPS接收機(jī)都要使用一套，備用一套，以備隨時(shí)更換。該系統(tǒng)的運(yùn)作過程是：控制中心的母鐘接收來自GPS信號(hào)接收機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，然后將數(shù)據(jù)通過傳輸系統(tǒng)傳送給各車站的子鐘，當(dāng)GPS出現(xiàn)故障時(shí)，還可以使用高精度的晶振供時(shí)鐘源來代替GPS。

3　結(jié)束語

現(xiàn)代軌道交通系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的大系統(tǒng)，而其中的通信系統(tǒng)是其運(yùn)行系統(tǒng)中最主要的構(gòu)成部分，對(duì)軌道交通的安全、穩(wěn)定運(yùn)行起著決定性的作用。這就要求在實(shí)現(xiàn)軌道交通現(xiàn)代化建設(shè)的過程中，需要深入研究通信系統(tǒng)在軌道交通中的應(yīng)用模式和發(fā)展趨勢(shì)，不斷發(fā)現(xiàn)阻礙通信體系發(fā)展的障礙，提出針對(duì)性的解決措施和方案，以促進(jìn)軌道交通系統(tǒng)的安全、高效和健康運(yùn)行。

[1]禹貴峰.無線通信系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2018,(2):30-31.

[2]唐朝毅,尹怡輝.軌道交通中光無線通信系統(tǒng)研究[J].光通信技術(shù),2015,(1):39-41.

[3]孫章.打造城市軌道交通通信系統(tǒng)精品工程[J].城市軌道交通研究,2017,(11):前插1,131.