試論城市軌道通信系統(tǒng)總體構(gòu)成

　　摘要：城市軌道交通通信系統(tǒng)的任務(wù)是建立一個(gè)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(yùn)營，軌道交通通信系統(tǒng)主要從兩方面作了改進(jìn)。一方面擴(kuò)充完善了一些新的功能模塊，如通信綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng);另一方面對一些傳統(tǒng)模塊采用新的技術(shù)，使它們的性能得到改進(jìn)。系統(tǒng)主要由傳輸系統(tǒng)、公務(wù)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(shí)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(luò)管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。

　　關(guān)鍵字：城市軌道　通信系統(tǒng)　總體構(gòu)成

　　1.傳輸系統(tǒng)

　　傳輸系統(tǒng)是最重要的子系統(tǒng)，在進(jìn)行總體方案及系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展的需求，確保系統(tǒng)性能可靠，容量可擴(kuò)，系統(tǒng)構(gòu)建相對靈活。

　　為了滿足軌道交通信號(hào)、電力監(jiān)控、防災(zāi)、環(huán)境及設(shè)備監(jiān)控、自動(dòng)售檢票及語音等多種業(yè)務(wù)信息傳輸?shù)男枰瑐鬏斚到y(tǒng)采用以光遷通信為主的傳輸介質(zhì)。傳輸網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，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(fù)能力，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及用戶接口模塊是用戶接入網(wǎng)絡(luò)的唯一途徑。用戶端的信息經(jīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)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(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)采用成熟的操作系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，界面友好，操作人員可輕松完成對網(wǎng)絡(luò)的配置、管理及維護(hù)工作。

　　2.公務(wù)電話系統(tǒng)

　　軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)是作為專網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的，由程控交換機(jī)、電話機(jī)及附屬設(shè)備組成。公務(wù)電話系統(tǒng)與公用電話網(wǎng)的連接方式采用全自動(dòng)呼出、呼入方式，通過2M 數(shù)字中繼電路工作。電話號(hào)碼納入本地公用電話網(wǎng)統(tǒng)一編號(hào)。系統(tǒng)功能主要包括：電話交換功能、計(jì)費(fèi)功能、非話業(yè)務(wù)功能(包括數(shù)據(jù)、傳真等非話業(yè)務(wù))、復(fù)原控制方式功能、號(hào)碼存儲(chǔ)和譯碼功能、電路選擇和釋放功能、新業(yè)務(wù)功能(包括縮位撥號(hào)、熱線服務(wù)、呼叫限制、三方通話、呼叫轉(zhuǎn)移、強(qiáng)拆/強(qiáng)插等新功能)、維護(hù)管理功能、過壓過流保護(hù)與抗干擾功能。

　　3.專用電話系統(tǒng)

　　專用電話系統(tǒng)是為運(yùn)營組織、電力供應(yīng)、設(shè)備維護(hù)和防災(zāi)救護(hù)提供有效通信手段的重要通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由調(diào)度總機(jī)、調(diào)度臺(tái)、調(diào)度分機(jī)組成，并通過傳輸系統(tǒng)連接而成。調(diào)度總機(jī)是調(diào)度電話子系統(tǒng)的核心部分，由具有交換功能的交換機(jī)或交換模塊組成。調(diào)度臺(tái)設(shè)在控制中心，是調(diào)度業(yè)務(wù)的操作控制臺(tái)。調(diào)度分機(jī)為普通電話機(jī)，與總機(jī)通過傳輸系統(tǒng)提供的點(diǎn)對點(diǎn)專用音頻話路連接。

　　實(shí)際應(yīng)用中的系統(tǒng)主要功能包括：通話功能、選叫功能(即調(diào)度臺(tái)對分機(jī)進(jìn)行單呼、組呼、全呼及分機(jī)對調(diào)度臺(tái)進(jìn)行一般呼叫或緊急呼叫)、會(huì)議功能、錄音功能、維護(hù)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(diào)度員、車輛基地調(diào)度員、車站值班員等固定用戶與列車司機(jī)、防災(zāi)、維修、公安等移動(dòng)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(jié)合的傳輸方式。中心無線設(shè)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(gòu)成與移動(dòng)臺(tái)的通信。無線通信系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)營管理需要分別設(shè)置了行車調(diào)度、防災(zāi)調(diào)度、綜合維修、車輛基地調(diào)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(jí)權(quán)限設(shè)置等調(diào)度通信功能，并具有錄音、存儲(chǔ)、監(jiān)測等功能。

　　5.視頻監(jiān)控系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)為運(yùn)營相關(guān)人員提供有關(guān)列車運(yùn)行、防災(zāi)救災(zāi)及乘客疏導(dǎo)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(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)、遠(yuǎn)程多路信號(hào)傳輸系統(tǒng)以及多媒體網(wǎng)絡(luò)管理終端組成。系統(tǒng)具有監(jiān)視、控制優(yōu)先級(jí)、循環(huán)顯示、任意定格與鎖閉、圖像選擇、實(shí)時(shí)錄像、攝像范圍控制、字符疊加等功能。

　　視頻信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸采用數(shù)字傳輸方式，本地視頻傳輸信號(hào)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(hào)通過傳輸系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，同一時(shí)刻同時(shí)上傳至控制中心的數(shù)字視頻信號(hào)路數(shù)僅與控制中心需同時(shí)顯示的路數(shù)有關(guān)，與前端攝像機(jī)數(shù)量無關(guān)。所以在控制中心不需設(shè)置大容量視頻交換矩陣和傳輸設(shè)備，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jìn)行廣播，通知相關(guān)乘車信息;一方面又是事故搶險(xiǎn)，組織指揮的防災(zāi)廣播;此外還可以通過廣播對運(yùn)營人員發(fā)布有關(guān)信息，以便協(xié)同配合工作。

　　該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)、總線式結(jié)構(gòu)，由車站級(jí)、中心級(jí)和列車廣播設(shè)備組成。具有中心廣播、車站廣播、預(yù)存廣播信息、自動(dòng)音量調(diào)節(jié)、自動(dòng)音頻測試和遠(yuǎn)程控制等功能。系統(tǒng)采用中心廣播和車站廣播兩級(jí)控制方式，控制中心的智能廣播臺(tái)輸出的音頻信號(hào)和控制信號(hào)，通過高品質(zhì)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(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)控制中心的遠(yuǎn)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(nèi)設(shè)置乘客信息顯示屏，顯示列車到、發(fā)、乘車須知、時(shí)事新聞等各鐘乘客信息，并在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)具有報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能，顯示相關(guān)報(bào)警信息。

　　8.時(shí)鐘系統(tǒng)

　　為保證軌道交通運(yùn)營準(zhǔn)時(shí)服務(wù)乘客、統(tǒng)一全線設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，提供統(tǒng)一定時(shí)信號(hào)，設(shè)置了時(shí)鐘系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息，由GPS 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)接收單元、中心一級(jí)母鐘、監(jiān)控設(shè)備、二級(jí)母鐘及子鐘組成。系統(tǒng)設(shè)置數(shù)字同步設(shè)備，一級(jí)母鐘接受外部GPS 基準(zhǔn)信號(hào)并對一級(jí)母鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，一級(jí)母鐘定時(shí)向二級(jí)母鐘、控制中心的子鐘及其他需提供統(tǒng)一時(shí)間信息的各系統(tǒng)發(fā)送時(shí)間編碼信號(hào)用以校準(zhǔn);二級(jí)母鐘產(chǎn)生時(shí)間信號(hào)提供本站的子鐘。母鐘具有萬年歷功能并具有年、月、日、時(shí)、分、秒輸出與顯示。子鐘能顯示時(shí)、分、秒。自身時(shí)間精度，一級(jí)母鐘在10-7 以上，二級(jí)母鐘在10-6 以上。一級(jí)母鐘、二級(jí)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(shí)信號(hào)。

　　9.電源及接地系統(tǒng)

　　通信設(shè)備供電應(yīng)采用一級(jí)負(fù)荷，電源系統(tǒng)應(yīng)對通信設(shè)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(jī)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(shí)由市電直接向負(fù)載供電，市電故障時(shí)瞬時(shí)切換到由逆變器供電(實(shí)用于對供電穩(wěn)定性要求不高的設(shè)備供電);在線式UPS 系統(tǒng)由市電經(jīng)整流逆變后再向負(fù)載供電，市電故障時(shí)，改由蓄電池—逆變器方式向負(fù)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(dòng)旁路工作模式四種工作模式。

　　接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)做到確保人身、通信設(shè)備安全和通信設(shè)備正常工作。通信設(shè)備采用綜合接地方式，綜合接地電阻值要求不大于1Ω，分設(shè)室外接地體的保護(hù)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(luò)管理系統(tǒng)

　　為實(shí)現(xiàn)通信各子系統(tǒng)的集中管理、維護(hù)和故障監(jiān)測，以便實(shí)現(xiàn)故障的快速定位，為盡快修復(fù)故障提供可能，軌道交通通信系統(tǒng)專門構(gòu)建了綜合網(wǎng)絡(luò)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(luò)管理系統(tǒng)自身進(jìn)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(yuǎn)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(gòu)成遠(yuǎn)程終端和監(jiān)控終端的核心元件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析和處理等功能。系統(tǒng)的遠(yuǎn)程連接及數(shù)據(jù)傳輸仍然由傳輸系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。軟件部分包括應(yīng)用于PLC 的軟件和應(yīng)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(xì)、便于查找

　　11 結(jié)束語

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

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] GB 50458-2008,跨座式單軌交通設(shè)計(jì)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(hào)系統(tǒng)運(yùn)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(dòng)控制系統(tǒng)的通信技術(shù)[J].城市軌道交通研究,2002,(2):59.