劉曉慶

（廣州地鐵設(shè)計研究院股份有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

隨著我國城市空間的逐步擴張，城市內(nèi)平均出行距離也逐漸增加，而目前城市公共交通體系多以“軌道交通+常規(guī)公交”或“單一常規(guī)公交”的形式存在，難以適應(yīng)民眾對公共交通出行方式選擇的細(xì)致化需求[1]。由于地鐵或輕軌造價高、建設(shè)周期長、后期運營成本高，中小城市的經(jīng)濟實力及客流水平還不適于大規(guī)模修建[2]。而跨座式單軌、現(xiàn)代有軌電車及中低速磁浮等新型軌道交通具有中小運量、布設(shè)靈活、經(jīng)濟合理、建設(shè)周期短等優(yōu)勢，已逐步成為我國中小城市軌道交通及大城市軌道交通多元化、層次化發(fā)展的重要支撐和選擇[3-4]。由此，新形式的補充型或替代型公共交通服務(wù)供給方式——中小運量公共交通系統(tǒng)應(yīng)運而生，填補了大容量軌道交通與小容量常規(guī)公交之間的運力空白，提升了城市公共交通體系的精細(xì)化供給能力，一定程度上解決了市民短距離出行難和封閉區(qū)域出行不便等問題。

1 軌道交通通信系統(tǒng)現(xiàn)狀及問題

2018年7月13日發(fā)布的《國務(wù)院辦公廳關(guān)于進一步加強城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)管理的意見》（國辦發(fā)〔2018〕52號）提高了申報地鐵城市的人口、公共預(yù)算收入、政府債務(wù)等12道“門檻”，同時也提出鼓勵和支持各城市“統(tǒng)籌考慮交通、環(huán)境、工程等各方面因素，選擇適宜的軌道交通系統(tǒng)制式和敷設(shè)方式，合理確定建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)”的基本原則。

分析軌道交通通信系統(tǒng)現(xiàn)狀，梳理其存在的主要問題如下：

（1）各子系統(tǒng)自成體系，功能都比較完善，但均為異構(gòu)系統(tǒng)，很難實現(xiàn)資源共享，造成資源浪費。

（2）子系統(tǒng)之間接口眾多，工程設(shè)計、實施、調(diào)試等都非常繁瑣。

（3）無線頻點申請困難，在某些地區(qū)面臨無頻段資源可申請的局面。但若采用公網(wǎng)，可靠性很難得到保障。

（4）子系統(tǒng)多，建設(shè)周期長，建設(shè)成本與運營維護成本都較高。

（5）部分子系統(tǒng)在功能上能滿足基本應(yīng)用要求，但在系統(tǒng)綜合性能上很難提升，制約了通信系統(tǒng)整體性能的提升。

2 中小運量軌道交通通信系統(tǒng)功能分析

中小運量軌道交通通信系統(tǒng)主要由傳輸、無線通信、有線電話、視頻監(jiān)視、廣播、乘客信息、時鐘、辦公自動化、電源及接地等子系統(tǒng)組成（見圖1）。鑒于一般中小運量線路均為全地面車站，民用、公安、消防等部門無線信號已由地面無線信號實現(xiàn)覆蓋，可不再單獨考慮民用、公安、消防無線通信的建設(shè)。

2.1 傳輸系統(tǒng)

傳輸系統(tǒng)是通信系統(tǒng)中最重要的子系統(tǒng)之一，為通信系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)以及其他自動控制管理系統(tǒng)提供信息通道。

2.2 無線通信系統(tǒng)

無線通信系統(tǒng)為內(nèi)部固定工作人員與流動工作人員之間以及流動工作人員之間提供移動語音和數(shù)據(jù)通信服務(wù)。系統(tǒng)既要滿足正線列車運行指揮以及沿線工作人員進行日常運營、維護、事故維修及防災(zāi)救災(zāi)的通信要求，還應(yīng)滿足車輛基地值班員、場內(nèi)列車司機和作業(yè)人員等用戶之間實施調(diào)車及車輛維修通信的需要。

2.3 有線電話系統(tǒng)（TEL）

有線電話系統(tǒng)應(yīng)具備辦公電話及調(diào)度電話的功能，即辦公電話及調(diào)度電話交換平臺合設(shè)，軟件及終端分別設(shè)置，具有功能獨立、運營獨立、管理維護獨立等系統(tǒng)隔離特性。但2系統(tǒng)又處在同1個交換平臺上，共享電話交換機公共部件，共享中繼鏈路和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。有線電話系統(tǒng)可為管理、運營、維修等部門提供一般公務(wù)聯(lián)絡(luò)，主要是電話業(yè)務(wù)和部分非話業(yè)務(wù)。有線電話系統(tǒng)還是調(diào)度員和值班員指揮列車運行和下達(dá)調(diào)度命令的重要通信工具。

2.4 視頻監(jiān)視系統(tǒng)（CCTV）

視頻監(jiān)視系統(tǒng)是維護和保證運輸安全的重要工具。視頻監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)滿足管理人員對相應(yīng)的管轄區(qū)域進行監(jiān)視的需求，以及實現(xiàn)中心值班人員對車站/路口/周界/車輛基地/區(qū)間等重要地段的監(jiān)控要求，其中包括旅客上、下列車，屏蔽門開、關(guān)及非運營時段的入侵監(jiān)視情況。在關(guān)鍵監(jiān)視區(qū)域增加實時視頻分析功能，一旦發(fā)生異常情況，系統(tǒng)會自動切斷正常的圖像顯示，在屏幕上直接彈出異常畫面并伴隨聲光報警，保存相關(guān)視頻并轉(zhuǎn)發(fā)至相關(guān)人員。

圖1 中小運量軌道交通通信系統(tǒng)架構(gòu)

2.5 廣播系統(tǒng)（PA）

廣播系統(tǒng)由正線廣播系統(tǒng)、車輛基地廣播系統(tǒng)組成。正線廣播系統(tǒng)主要用于運營時對乘客進行公告信息廣播，發(fā)生災(zāi)害時兼做應(yīng)急廣播，從而保證運營的服務(wù)管理質(zhì)量，為運營管理及維護人員提供更靈活、快捷的管理手段。車輛基地廣播系統(tǒng)為一套獨立的區(qū)域廣播系統(tǒng)，值班員可對各播音區(qū)進行定向語音廣播，實現(xiàn)車輛基地內(nèi)運營廣播、消防廣播、安防廣播三大功能。

2.6 乘客信息系統(tǒng)（PIS）

乘客信息系統(tǒng)是依托多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以計算機系統(tǒng)為核心，以車站和車輛顯示終端為媒介向乘客提供信息服務(wù)的系統(tǒng)。正常情況下，乘客信息系統(tǒng)可提供列車到站時間、天氣預(yù)報、政府公告、媒體新聞、廣告、宣傳及服務(wù)等信息；在火災(zāi)、阻塞及突發(fā)事件等情況下，可提供動態(tài)的引導(dǎo)信息。車地?zé)o線通信系統(tǒng)可實現(xiàn)列車運行控制業(yè)務(wù)、列車緊急文本業(yè)務(wù)、列車運行狀態(tài)監(jiān)測業(yè)務(wù)、列車CCTV視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)、PIS 車載媒體業(yè)務(wù)和集群調(diào)度業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)的傳輸。

2.7 時鐘系統(tǒng)（CLK）

時鐘系統(tǒng)為控制中心調(diào)度員、車輛基地值班員等與行車相關(guān)的工作人員及乘客提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)時間信息。車站時間顯示功能可由車站PIS顯示屏完成。

2.8 辦公自動化系統(tǒng)（OA）

辦公自動化系統(tǒng)最主要的功能就是通過構(gòu)筑的內(nèi)部通信平臺，整合整個企業(yè)的信息資源，強化信息資源共享，實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)流程智能化、經(jīng)營和管理信息化，為企業(yè)管理提供實時、準(zhǔn)確的決策支持，提高企業(yè)的工作效率和反應(yīng)能力，最終提升企業(yè)的競爭力。

2.9 電源及接地系統(tǒng)

通信系統(tǒng)設(shè)備采用一級負(fù)荷供電，后備時間按1 h考慮。系統(tǒng)采用綜合接地方式，接地電阻值≤1 Ω。

2.10 小結(jié)

對通信系統(tǒng)各子系統(tǒng)的功能需求及特點進行分析總結(jié)，具體分類情況見表1。中小運量軌道交通項目建設(shè)時，建議根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況，靈活選擇通信子系統(tǒng)進行設(shè)計。

表1 通信系統(tǒng)功能需求分類

3 集成方案研究

3.1 集成管理需求

中小運量軌道交通系統(tǒng)是介于城市軌道交通和道路公共交通之間的運輸系統(tǒng)，結(jié)合中小運量軌道交通自身特點，其主要功能需求如下：

（1）靈活的運營組織模式，可由司機完成車輛駕駛；

（2）車站簡易、規(guī)模小，對設(shè)備系統(tǒng)需求簡化；

（3）列車在路線分歧時，需經(jīng)過道岔；

（4）在平交路口，可通過信號優(yōu)先控制，提高中小運量軌道交通的可用性；

（5）具有基本獨立路權(quán)，通過車輛定位系統(tǒng)可實現(xiàn)中心對列車的調(diào)度管理；

（6）對車站及主要路口設(shè)置視頻監(jiān)視系統(tǒng)，為運營指揮提供現(xiàn)場實時視頻圖像信息；

（7）應(yīng)充分體現(xiàn)“以人為本”的建設(shè)理念，為乘客提供全方位的乘車信息服務(wù)；

（8）立足整體需求，應(yīng)建立集成的、綜合利用的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)；

（9）綜合車站規(guī)模、投資等因素，考慮不同的售檢票方式。

綜上所述，中小運量軌道交通系統(tǒng)構(gòu)成及運營環(huán)境相對傳統(tǒng)軌道交通系統(tǒng)發(fā)生了較大變化，各專業(yè)子系統(tǒng)功能均進行了簡化。為提高系統(tǒng)的整體管理水平及運輸效率，方便操作人員對運營過程實施全方位集中監(jiān)控，提高中心級的事件處理能力，傳統(tǒng)的運行管理與控制模式已不再適宜。同時，隨著軌道交通網(wǎng)絡(luò)的逐步形成，傳統(tǒng)通信系統(tǒng)將無法滿足網(wǎng)絡(luò)化運營指揮的使用需求[5-7]。

因此，需要建立一套高度集成、智能化的綜合通信系統(tǒng)管理平臺[8]，實現(xiàn)對設(shè)備資源、人工成本的統(tǒng)一管理，并基于集成的綜合通信系統(tǒng)管理平臺，簡化調(diào)度員操作界面，方便處置各類突發(fā)事件，實現(xiàn)對運輸全過程的管理與控制，協(xié)調(diào)處理城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)運行，降低系統(tǒng)的總運營成本[9-10]。

3.2 集成建設(shè)思路

根據(jù)通信系統(tǒng)使用需求，中小運量軌道交通通信系統(tǒng)可進行高度集成化、平臺化，主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）綜合傳輸系統(tǒng)：將通信、信號、自動售檢票、門禁等弱電系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)整合合設(shè)?？捎行岣邆鬏斚到y(tǒng)帶寬利用率，并可減小設(shè)備體積，適應(yīng)于中小運量軌道交通車站安裝空間較小的特點。

（2）有線電話系統(tǒng)：公務(wù)電話、專用電話完全合設(shè)。適合于中小運量軌道交通電話用戶數(shù)量較少的特點。

（3）乘客信息安全系統(tǒng)：集成視頻監(jiān)視系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)。對車站的終端設(shè)備進行統(tǒng)一設(shè)計和安裝，使設(shè)備安裝更加簡便，減少安裝成本和維護成本；可保證候車乘客獲得的視頻和音頻信息的一致性，不會出現(xiàn)由于各自處理外部信息帶來的信息不同步問題；可在控制中心與其他系統(tǒng)接口做統(tǒng)一處理，減少中間處理環(huán)節(jié)，保證信息的準(zhǔn)確性；系統(tǒng)整合后，可進一步減少操作人員的數(shù)量和工作量，使其對全網(wǎng)管理更加得心應(yīng)手。

（4）綜合無線通信系統(tǒng)：無線語音調(diào)度、車地?zé)o線數(shù)據(jù)（含信號系統(tǒng)）傳輸網(wǎng)絡(luò)合設(shè)。有效利用無線網(wǎng)絡(luò)資源，減少軌旁設(shè)備安裝數(shù)量和體積，提高中小運量軌道交通沿線的景觀性；無線網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)實際需求選擇自建或租用運營商方式。

（5）信息管理系統(tǒng)：整合辦公信息網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備?？商岣哂布O(shè)備性能使用率，降低項目投資成本，提高項目建設(shè)管理效率。

（6）綜合弱電電源系統(tǒng)：將通信、信號、自動售檢票、門禁等弱電系統(tǒng)電源設(shè)備整合合設(shè)?？捎行岣唠娫聪到y(tǒng)設(shè)備使用效率，并可減小設(shè)備體積，適應(yīng)于中小運量軌道交通車站安裝空間較小的特點。

通過以上分析，通信系統(tǒng)集成示意見圖2，集成后的綜合通信系統(tǒng)架構(gòu)見圖3。

3.3 綜合通信系統(tǒng)優(yōu)勢

（1）實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、公務(wù)電話、專用電話、集群調(diào)度、車地?zé)o線、電源等多個子系統(tǒng)的整合。

（2）提供一套綜合的、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、語音和移動寬帶通信平臺。

圖2 通信系統(tǒng)集成示意圖

圖3 綜合通信系統(tǒng)架構(gòu)

（3）系統(tǒng)集成度更高，設(shè)備架構(gòu)更簡潔，設(shè)備種類更統(tǒng)一。

（4）建設(shè)周期縮短，建設(shè)成本、運營成本都有明顯優(yōu)勢。

（5）綜合考慮、整體解決，進一步提高系統(tǒng)性能。

（6）采用全IP化設(shè)計，技術(shù)成熟理念先進。

4 結(jié)束語

目前，中小運量軌道交通已逐步成為城市軌道交通體系的重要組成部分，但行業(yè)尚缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對其建設(shè)進行指導(dǎo)。通過對中小運量軌道交通通信系統(tǒng)進行分析，提出綜合通信系統(tǒng)集成建設(shè)思路，較大程度精簡了系統(tǒng)架構(gòu)，減少了運營值班人員數(shù)量，從建設(shè)和運營2方面節(jié)約了投資成本，同時更加符合中小運量軌道交通自身獨特的運營使用特點，將是中小運量軌道交通通信系統(tǒng)未來發(fā)展的重要方向。