城市軌道通信系統的構建

　　隨著城市軌道交通建設及通信技術的迅猛發展，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展，本文主要研究城市軌道通信系統的構建。

　　《城市軌道交通研究》(月刊)創刊于1998年，由同濟大學主辦，上海市交通運輸和港口管理局、上海鐵路局、上海申通地鐵集團、廣州市地下鐵道總公司、深圳市地鐵集團、長春軌道客車股份有限公司、鐵道第三勘察設計院集團公司、中鐵三局集團公司、深圳市地鐵三號線投資有限公司、上海工程技術大學等單位協辦的學術類科技期刊。

　　城市軌道交通通信系統的任務是建立一個視聽鏈路網，提高現代化管理水平和傳遞語音、數據、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，軌道交通通信系統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，如通信綜合網絡管理系統;另一方面對一些傳統模塊采用新的技術，使它們的性能得到改進。系統主要由傳輸系統、公務電話系統、專用電話系統、無線通信系統、廣播系統、時鐘系統、視頻監控系統、乘客信息系統、電源及接地系統、通信綜合網絡管理系統等子系統組成。

　　為了滿足軌道交通信號、電力監控、防災、環境及設備監控、自動售檢票及語音等多種業務信息傳輸的需要，傳輸系統采用以光遷通信為主的傳輸介質。傳輸網絡的邏輯拓撲結構采用雙環結構，從而保證系統在故障情況下仍可提供更好的系統恢復能力，提高網絡運行的可靠性。網絡節點及用戶接口模塊是用戶接入網絡的唯一途徑。出現了很多滿足各種不同應用需求的新技術、新模式。

　　1.傳輸系統

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

　　用戶端的信息經網絡節點實現上傳下載。由于信息的多樣性，系統可為用戶提供豐富的接口類型。傳輸設備的網絡管理系統采用成熟的操作系統，功能強大，界面友好，操作人員可輕松完成對網絡的配置、管理及維護工作。

　　2.公務電話系統

　　軌道交通公務電話系統是作為專網進行網絡構建的，由程控交換機、電話機及附屬設備組成。公務電話系統與公用電話網的連接方式采用全自動呼出、呼入方式，通過2M 數字中繼電路工作。電話號碼納入本地公用電話網統一編號。系統功能主要包括：電話交換功能、計費功能、非話業務功能(包括數據、傳真等非話業務)、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

　　專用電話系統是為運營組織、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。該系統主要由調度總機、調度臺、調度分機組成，并通過傳輸系統連接而成。調度總機是調度電話子系統的核心部分，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提供的點對點專用音頻話路連接。

　　實際應用中的系統主要功能包括：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

　　無線通信系統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。無線通信系統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漏纜的輻射構成與移動臺的通信。無線通信系統根據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。系統具有單呼、組呼、全呼、緊急呼叫、呼叫優先級權限設置等調度通信功能，并具有錄音、存儲、監測等功能。

　　5.視頻監控系統

　　該系統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。系統由車站本地監視系統、控制中心遠程監視系統、遠程多路信號傳輸系統以及多媒體網絡管理終端組成。系統具有監視、控制優先級、循環顯示、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進行傳輸，同一時刻同時上傳至控制中心的數字視頻信號路數僅與控制中心需同時顯示的路數有關，與前端攝像機數量無關。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，系統結構簡單。

　　6.廣播系統

　　廣播系統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布有關信息，以便協同配合工作。

　　該系統采用模塊化設計、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、自動音頻測試和遠程控制等功能。系統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，經傳輸系統傳輸到各站，再通過語音卡連接到車站廣播設備，從而實現控制中心的遠程廣播組織和指揮。

　　7.乘客信息系統

　　該系統主要由信息管理系統和終端乘客信息顯示屏組成，乘客信息通過傳輸系統傳輸。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、乘車須知、時事新聞等各鐘乘客信息，并在發生突發　8.時鐘系統

　　為保證軌道交通運營準時服務乘客、統一全線設備標準時間，提供統一定時信號，設置了時鐘系統。該系統采用GPS(全球衛星定位系統)標準時間信息，由GPS 標準時鐘信號接收單元、中心一級母鐘、監控設備、二級母鐘及子鐘組成。系統設置數字同步設備，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一時間信息的各系統發送時間編碼信號用以校準;二級母鐘產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、二級母鐘配置數字式多路輸出接口，以便向其他各系統提供定時信號。

　　9.電源及接地系統

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

　　不間斷電源系統(簡稱UPS)一般分為UPS 機柜和蓄電池兩部分，可采用離線式UPS 系統或在線式UPS 系統。離線式UPS 系統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(實用于對供電穩定性要求不高的設備供電);在線式UPS 系統由市電經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定。UPS 系統包含正常工作模式、蓄電池工作模式、靜態旁路模式和手動旁路工作模式四種工作模式。

　　接地系統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.通信綜合網絡管理系統

　　為實現通信各子系統的集中管理、維護和故障監測，以便實現故障的快速定位，為盡快修復故障提供可能，軌道交通通信系統專門構建了綜合網絡管理系統。該系統可對傳輸系統、無線通信系統、電話系統、廣播系統、視頻監控系統以及網絡管理系統自身進行監控管理。

　　該系統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控終端的核心元件，實現數據的采集、分析和處理等功能。系統的遠程連接及數據傳輸仍然由傳輸系統來實現。軟件部分包括應用于PLC 的軟件和應用于監控終端的軟件。監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、數據記錄詳細、便于查找

　　11 結束語

　　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模式。通過這幾年的運營效果來看，通信系統在提高運營工作效率和服務水平上發揮了重要的作用。事件時具有報警聯動功能，顯示相關報警信息。