《城市轨道交通通信技术》习题答案.docx

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《城市轨道交通通信技术》习题答案

项目一习题答案

1.通信系统的基本组成是什么？

各部分组成的作用是什么？

答：

通信是指信息的传输与交换。

通信是由通信系统来实现的，通信系统将信息从发送者传递给在另一个时空点的接收者，由于完成这一信息传递的通信系统的种类繁多，因此它们的具体设备和业务功能各不相同。

通信系统可抽象概括为图1-1所示的基本模型。

图1-1通信系统的基本模型

整个流程是由信号源（信源）、发送设备、信道（或传输介质）、噪声源、接收设备和信宿（受信者）等组成。

（1）信号源。

信号源将消息信号转换为原始电信号（或基带信号）。

（2）发送设备。

发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。

其变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式。

对数字通信系统来说，发送设备常可分为信源编码与信道编码。

（3）信道。

信道是指传输信号的物理媒质。

在无线信道中，信道可以是大气（自由空间）；在有线信道中，信道可以是明线、电缆或光纤。

有线信道和无线信道均有多种物理媒质。

媒质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量。

根据研究对象的不同，需要对实际的物理媒质建立不同的数学模型，以反映传输媒质对信号的影响。

（4）噪声源。

噪声源不是人为加入的设备，而是通信系统中各种设备以及信道中所固有的，并且是人们所不希望的。

噪声的来源是多样的，可分为内部噪声和外部噪声，而且外部噪声往往是从信道引入的，因此，为了分析方便，把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入到信道。

（5）接收设备。

接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解码等。

它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始基带信号，对于多路复用信号，还包括解除多路复用，实现正确分路。

（6）信宿。

信宿是传输信息的归宿点，其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。

2.轨道交通通信系统由哪几部分组成？

各组成部分的功能是什么？

答：

城市轨道交通专用通信系统一般由传输、公务电话、专用有线调度电话、无线列车调度、闭路电视监控、车站广播、时钟、旅客信息引导显示、防雷、UPS不间断电源、光纤在线监测、动力环境监测等系统组成。

（1）传输系统。

传输系统是整个通信网络的纽带，给通信各子系统以及电力系统、信号系统、AFC自动售检票系统、消防报警系统、办公网络等提供传输通道，将各车站、车辆段、停车场的设备与控制中心的设备连接起来。

在城市轨道交通中传输设备之间一般采用光纤连接，构成双环路拓扑结构网络。

（2）公务电话系统。

公务电话系统为轨道交通运营提供办公电话、传真等业务，同时在控制中心、车站、段厂等也设置公务电话，既可作为办公电话使用，也可以作为有线调度电话的备份，一旦调度电话故障，可临时应急使用。

（3）专用有线调度系统。

专用有线调度电话是为行车指挥、维修、抢险等设置的专用通信系统。

根据列车运行组织和业务管理、指挥的需要，城市轨道交通一般设置四种调度电话系统：

行车调度电话系统、电力调度电话系统、防灾调度电话系统、维修调度电话系统。

四种调度电话系统均包含调度台和调度分机。

（4）无线列车调度系统。

无线调度系统主要是用于解决固定人员（调度员、值班员）与流动人员（驾驶员、维修人员与列检人员等）之间的通话。

该系统由无线控制设备、无线基站、调度台、车站固定台、车载台和便携移动台等设备组成。

（5）闭路电视监控系统。

闭路电视监控系统是轨道交通运营管理及保证运输安全的重要手段，它给控制中心的调度员、各车站值班员、公安值班人员等提供有关列车运行、旅客疏导、防灾救火、突发事件等情况下的现场视频信息。

电视监控系统主要由中央控制室监视控制设备、车站监控设备、车站硬盘录像设备、云台摄像机和固定摄像机等设备组成。

（6）广播系统。

广播系统为乘客提供列车到发时间、安全提示信息的同时，还能在紧急情况或者突发事件时为乘客提供疏散信息。

广播系统主要由中央控制设备、车站设备和传输通道及接口等组成。

（7）时钟系统。

时钟主要为行车组织提供统一的标准时间，并向其他系统提供标准时间信号。

时钟系统由中心母钟、监控终端、二级母钟、子钟及传输通道等构成。

（8）旅客引导显示系统。

旅客引导显示系统主要功能为旅客提供关于行车时刻表、安全提示、视频等的文字或多媒体视频信息。

旅客引导显示系统由中心控制端、车站控制设备、LED（发光二极管）显示器、PDP（等离子）或液晶显示屏组成。

（9）防雷系统。

防雷系统为其他通信子系统提供防雷保护，当设备遭到雷击或强电干扰后，防雷系统通过隔离保护、均压、屏蔽、分流、接地等方式减少雷电对设备的损害。

（10）UPS不间断电源系统。

UPS不间断电源系统主要为其他通信子系统提供稳定的电源，当市电或UPS主机故障时，通过电池组为设备供电，保证通信设备正常运行。

UPS不间断电源系统包括主机、蓄电池组、配电设备等。

3.轨道交通通信系统的作用是什么？

答：

1.行车调度指挥

通信系统所提供的专用电话功能为运营控制中心各类调度提供与传递调度生产命令，提供有线语音通信手段，且这种语言通信是无阻塞的，以确保畅通。

无线列调功能为运营控制中心行车调度提供与列车驾驶员间联络的无线通话手段，是行车调度指挥的重要功能，其作用日益凸显。

2.运营服务管理、内外联络

通信系统中的公务电话系统提供轨道交通内外部公务业务联系的服务，广播系统、乘客导乘系统为乘客提供运营服务信息，视频监控系统为运营管理者提供重要的管理辅助手段，同时也是轨道交通安全防范系统的主要组成部分，为轨道交通安全运营提供技术手段。

3.信息传送

通信系统中的传输系统是线路站间的长距离传送平台，为各类交通内专业系统（如信号、电力控制、自动售检票等系统）提供传输通道。

4.应急通信

城市轨道交通在发生事故和灾害时需要提供相应的应急通信手段，作为专用通信系统，除承担日常运营作用外，还需提供一定的应急通信功能，但目前设计的通信系统只在各通信子系统中提供有限的应急通信功能（除消防无线系统外），且没有单独的应急通信系统。

如在电话系统中提供轨旁电话的车站应急电话功能。

项目二习题答案

1.什么是传输系统？

轨道交通传输系统由哪些部分组成？

答：

传输系统（transmissionsystems）是数据通信系统中的一部分，他负责将通信系统中的源端和目的端连接起来，它可能是直接连接也可能是通过一个或者多个网络系统进行连接。

轨道交通传输网络一般包含4个基本的组成部分，即构成系统骨干的光纤、网络节点、供用户访问系统的各类用户接口卡、网络管理系统，如图2-1所示。

图2-1传输网的基本组成

1）光纤

传输网络一个最重要的基本构成单元就是贯穿整个网络的传输介质，包括光纤和电缆。

采用何种网络节点取决于节点间的连接介质、节点间的距离及网络拓扑。

（1）节点间的连接介质。

节点间的连接可采用电缆或光纤，电缆一般用于短距离的连接。

光纤的类型一般选用多模50/125光纤、多模62.5/125光纤及单模9/125光纤等几类，还可根据用户的实际需求另行选取。

（2）节点间的距离。

在短距离的连接中，可使用多模光纤及成本较便宜的LED光源。

这样，在满足系统需求的同时可节约大量的成本，避免造成浪费。

在长距离的连接中，只能选用单模光纤，这样能为系统的信息传送提供可靠的保障。

传输系统一般可提供820nm、1300nm及1550nm等波长的光发送接收器，光源则根据具体需求可选用LED光源或激光光源。

（3）网络的拓扑。

网络的拓扑对最终决定网络的构造有非常重要的影响，这将在下面的章节中介绍。

2）网络节点

网络节点是用户得以访问网络、使用网络资源的必需途径。

各种类型的用户接口卡都是安装在节点上。

节点不但为用户接口卡提供工作用电源，还负责接收各用户接口卡的信息，经复用、打包后发送到光纤网络上；同时，来自光纤网络的信息由节点接收并确认后，再经相应的处理后传送到相应的用户接口卡上，实现用户和网络间的信息交换工作。

3）用户接口卡

用户接口卡是为方便用户接入系统而专门设计的硬件及软件的集合。

通过用户接口卡，用户可借助于传输网络将自身的系统在地理上无限延伸。

城市轨道交通系统中的各种通信和控制系统应用的一大特点是系统网络结构和拓扑多样，接口类型多。

综合的通信传输系统为满足用户在数据、语音、视频及LAN等各种类型应用上的要求，可以提供RS422接口卡、RS485接口卡、语音卡、以太网卡、E1/T1接口卡等各种类型的接口卡，用户仅需根据自身的运行参数选择相应的用户接口卡，并做好相应的设置即可使用。

用户接口卡的设置一般分两部分，即硬件及软件。

硬件的设置是通过板卡自身的跳线或微动开关实现；软件的设置则通过网络管理中心软件实现。

4）网络管理系统

传输设备的网络管理系统一般是基于主流的、成熟的操作系统，具备强大的功能及友好的操作界面。

通过网络管理系统用户可以轻松地对传输网络实现配置、拓展、管理及维护等功能。

2.计算机网络的拓扑结构有哪些？

各种结构的原理及应用是什么？

答：

网络的拓扑结构分为两方面的内容：

逻辑拓扑和物理拓扑。

网络的逻辑拓扑描述的是信息流在网络中流通的路径，网络的物理拓扑描述的是传输网络节点及连接节点的光纤介质的实际分布及连接方式。

1．网络的逻辑拓扑

传输网络的逻辑拓扑一般可分为双环和菊花链两种。

图2-2所示为城市轨道交通中应用较普遍的双环结构。

图2-2双环结构

城市轨道交通系统的传输网络的首选逻辑拓扑是双环结构，这是因为这种拓扑结构在故障情况下可提供更好的系统恢复能力。

当然，根据用户的实际应用需求，传输网络也可以设置为菊花链结构。

当传输网络设置为双环结构时，系统的光纤环路是闭合的，一旦闭合的光纤环路在某种情况下出现开路状态，如光纤破损或光纤连接头松脱等，系统可以采取回环（loopback）的方式对此事件做出反应，使信息流避开故障点，并自动向系统提交故障信息报告。

双环路的逻辑拓扑能保证高质量的服务，可为用户提供高度可靠、有效的网络。

采用双环路逻辑拓扑的系统能自动修复网络多种故障。

故障回避机制将在后面的内容中详细介绍。

2．网络的物理拓扑

一种形式的逻辑拓扑结构可由多种形式的物理拓扑结构来实现，如点对点形、环形、星形及菊花链形等，如图2-3所示。

图2-3传输网络的四种物理拓扑结构

这些拓扑结构是简单的，遵循标准的安装惯例，并且可以根据需要灵活地搭配使用。

采用何种形式的物理拓扑结构由整个网络的实用性及所需成本决定。

下面分别介绍这四种物理拓扑结构。

1）点对点形拓扑结构

点对点形拓扑结构采用两个环路连接，并且其中任一环路作为备用环路存在时，这种拓扑结构具有与环形拓扑结构相同的容错能力。

2）环形拓扑结构

环形拓扑结构的安装所需光电缆较星形拓扑结构要少，同时采用双环路结构的环形网络，在故障发生时会自动地在两个环路中选择路由完整的路径传送信息流。

环形网应用的范围较广泛，如校园、铁路和机场等。

3）星形拓扑结构

星形拓扑结构是非常象形的，以中心节点为中心，其他节点用电/光缆以放射状与中心节点相连。

在中心节点处常常会配置一个光配线架，在光配线架上任一个节点的接受光纤总是连接到另一节点的发送光纤。

与环形的拓扑结构相比较，星形的拓扑结构需要更多的设备和光电缆来组成，故需要较高的成本，而且这种结构受地理环境的影响较大。

4）菊花链形拓扑结构（或总线形拓扑结构）

采用物理的菊花链形拓扑结构（或总线形拓扑结构）的网络对光纤的破损的开路情况不具备自动路由能力。

当光纤破损等造成光开路情况发生时，可采用光旁路的方式应对。

这样，故障节点（如由节点电源故障、系统自检时发生内部故障引致时）将会从网络中被旁路掉。

采用菊花链形拓扑结构（或总线形拓扑结构）时，组网会受地理条件的限制，并且由于必须在网络中配置光旁路开关，用户不得不采用较昂贵的光学收发装置。

3．网络的拓扑结构与设置之间的关系

网络的拓扑结构对最终的网络