浅谈城市轨道交通专用通信系统设计总体.docx
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浅谈城市轨道交通专用通信系统设计总体
浅谈城市轨道交通专用通信系统设计总体
目录
摘要I
AbstractII
第1章前言1
第2章城市轨道通信系统总体设计2
第3章城市轨道交通专用通信系统的组成及功能3
3.1传输系统3
3.1.1传输制式比较4
3.1.2传输线路在上下行轨道均敷设一条单模光缆和一条电缆。
6
3.1.3系统构成6
3.2无线通信系统6
3.2.1采用无线数字集群方式：
7
3.2.2无线通信系统以专用频道方式:
7
3.3公务通信系统7
3.4闭路电视监视系统8
3.5专用通信系统10
3.5.1控制中心主系统设备11
3.5.2站段分系统设备11
3.6广播系统广播系统11
3.7时钟分配系统12
3.8车站信息显示系统13
3.9综合信息网络系统13
3.10通信电源及接地系统14
3.11集中监视告警系统14
3.12民用通信引入系统14
3.13其他一些要说明的问题:
15
第4章结论16
结束语17
参考文献18
摘要
为了保证城市轨道交通系统能可靠、安全、高效运营，并有效地传输地铁运营、维护、管理相关的语音、数据、图像等各种信息，就必须建立可靠的、易扩充的、独立的通信网。
考虑到实际工程中的轨道交通建设线路为分段开通及今后延伸的特点，城市轨道交通专用通信系统应该建设成为一个安全可靠、功能合理、技术先进、经济实用并易于扩展的通信网络。
城市轨道交通专用通信系统是直接为轨道交通运营、管理服务的，是保证列车及乘客安全、快速、高效运行的一种不可缺少的智能自动化综合业务数字通信网。
城市轨道交通以其便利快捷，成为市民出行的首选交通工具。
为城市轨道交通设计和构建一个高性能、高可靠行的通信系统至关重要。
论文结合城市轨道交通通信系统的集成项目，在总体设计方案的基础上，对相关子系统进行了通信系统的详细方案设计，并介绍了城市轨道交通专用通信系统的功能、组成及各子系统的设计解决方案。
旨在为类似的设计提供参考。
关键词：
轨道交通运营维护
Abstract
Inordertoensuretheurbanrailtransitsystemisreliable,safeandefficientoperation,andeffectivetransmissionofsubwayoperation,maintenance,managementofvoice,data,images,andotherinformation,itisnecessarytoestablishareliable,easytoexpand,independentofthecommunicationnetwork. Consideringpracticalengineeringintheconstructionofrailtransitlineisopenedinsegmentsandthefutureextensionofthecharacteristicsanddedicatedcommunicationsystemofurbanrailtransportshouldbebuiltintoasafeandreliable,functional,reasonable,technologicallyadvanced,economicalandpracticalandeasytoexpansionofthecommunicationnetworks.
Dedicatedcommunicationsystemofurbanrailtrafficisdirectlytotherailtransitoperationandmanagementservices,istoensurethetrainandpassengersafety,rapidandefficientoperationofakindofindispensableautomationintelligentintegratedservicedigitalcommunicationnetwork.
Urbanrailtransportationtoitsconvenientandfast,asthepreferredmeansoftransportforpublictravel. Thedesignandconstructionofurbanrailtransitsystemisessentialforahighperformanceandreliablecommunicationsystem.. Combiningurbanrailtransitcommunicationsystemintegrationprojects,onthebasisofthegeneraldesignschemeof,adetailedschemeofcommunicationsystemdesignofthesystem,andintroducesthesolutionforthedesignofdedicatedcommunicationsystemofurbanrailtransportfunctions,componentsandsubsystems. Designedtoprovideareferenceforsimilardesign.
浅谈城市轨道交通专用通信系统设计总体解决方案设计
第1章前言
随着我国国民经济持续稳定向前发展，工业化进程加快，致使我国城市化速度不断加速，城市规模急剧扩张，人口飞速增加。
居民出行频繁导致客运需求急剧增长。
而我国大中城市交通设施建设却严重滞后，束缚和限制了城市经济的发展。
在这种大环境下，发展“安全、便捷、准点、舒适”的城市轨道交通就成为了解决经济发展和民生问题瓶颈的重要手段。
发展城市轨道交通不仅能有效改善城市的交通环境，而且还有助于城市建设和经济的发展。
为了保证建成后的轨道交通能安全、高效的运营，就必须建立可靠的、易扩充的、独立的通信网，传输和处理轨道交通运营所需的各种信息。
基于上述考虑，依据“安全可靠、升级灵活、面向运营”的总原则，城市轨道交通的专用通信系统必须基于可靠性、先进性、维修性、安全性等四方面进行系统设计和优化，同时在实施过程中依托专业项目管理，从工期、分包商／供应商和接口管理角度，加强风险控制，才能建设安全可靠、高效实用的轨道交通通信系统。
第2章城市轨道通信系统总体设计
设计城市轨道交通专用通信系统应紧密围绕着为运营相关人员以及系统设备提供可靠的信息交互手段，保障轨道交通系统“安全、可靠、正点”运送乘客的目标。
整个系统的设计应该充分考虑系统安全可靠，消除各子系统的隐患以及由于各子系统间的接口匹配而可能产生的故障。
在各个子系统功能和接口的设计中，应充分考虑到如下设计准则技术先进性、高可靠性、易维护性、易扩展和升级。
这些子系统在设计上能协调工作，在不同的运营环境下能正确地相互作用。
各个子系统能对各自子系统内的故障进行检测和报警保证整个系统的可靠性。
轨道交通的通信系统，承载着运营管理中的语音、数据、图像和文字等各种信息为确保行车安全、提高运输效率和现代化管理水平、提升旅客舒适度以及突发情况下提供应急处理手段等方面提供重要的通信保障。
此外，考虑到实际工程中的轨道交通建设线路为分段开通及今后三期延伸的特点，该线路的通信系统应该建设成为一个安全可靠、功能合理、技术先进、经济实用并易于扩展的通信网络。
城市轨道交通通信系统由传输系统、公务电话子系统、专用电话子系统、视频监控子系统、时钟子系统、广播子系统、乘客导乘子系统、专用无线子系统、公安/消防无线子系统组成。
其中传输系统是整个通信系统的核心，承载了其他的业务子系统的业务传输功能。
它的可靠性直接关系着整个系统的稳定性和其他子系统业务是否可以正常运行。
因此在系统设计中，传输系统的设备和方案选择成为重中之重。
第3章城市轨道交通专用通信系统的组成及功能
城市轨道交通专用通信系统包含以下子系统:
传输系统、无线通信系统、公务通信系统、调度及专用电话系统、闭路电视监视系统、广播系统、车站信息显示系统、时钟分配系统、综合信息网络系统、集中监视告警系统、民用通信引入系统、通信电源及接地系统。
3.1传输系统
传输系统是专用通信系统的骨干,是最重要的子系统,作为通信系统主体的传输网络必须具备传输语音信号、数据信号、图像信号等信息的能力,为其它通信子系统和信号、SCADA、FAS、EMCS、AFC、主控系统及轨道交通信息管理系统等提供可靠、灵活的信道。
因此需设置一个多功能、多用途、大容量和集中维护、统一管理的综合业务数字传输系统。
以保证城市轨道交通正常运行所需信息准确无误地传递。
为满足地铁专用通信各子系统和信号、综合监控、门禁、电力监控、防灾、环境与设备监控及自动售检票等信息传输的要求，应建立以光纤通信为主的专用通信传输系统。
传输系统应采用基于光同步数字传输制式及设备或其他宽带光数字传输制式及设备，并应满足各系统接口的需求。
传输系统容量应根据各系统对传输通道的需求及延伸需要确定，并应留有余量。
系统主备用光通道应按1+1或1∶1设置，分设于上、下行区间侧的光缆中构成自愈保护环，设备应具有自动切换和网络管理功能。
干线光缆容量应满足地铁通信、信号、综合监控等对光纤容量的需求，并应按远期发展需求预留余量。
地铁光缆网的建设宜按线网规划和建设需求，统筹设置光缆数量、容量和光缆径路。
通信电缆、光缆在区间隧道内宜采用沿隧道壁架设方式，进入车站宜采用隐蔽敷设方式；高架区段电缆、光缆宜敷设在高架区间通信槽道内或托板、托架上；地面电缆、光缆的敷设宜采用直埋或管道敷设方式。
通信电缆、光缆应与强电电缆分开敷设。
光缆与电力电缆同径路敷设时，宜采用非金属加强芯。
地铁地下线内通信电缆、光缆应采用低烟、无卤、防鼠、阻燃的线缆，并应具有抗电气化干扰的防护能力。
地铁地上线的通信电缆、光缆应采用低烟、低卤、防鼠、阻燃的线缆，并应具有防雨淋和抗阳光辐射的能力。
地铁敷设光缆不宜设屏蔽地线，但接头两侧的金属护套及金属加强件应相互绝缘，光缆引入室内应做绝缘处理，并应做光缆终端。
干线光缆的光纤应采用单模光纤，光纤的几何尺寸、光学、传输特性等应符合国家现行标准的相关规定。
在控制中心、各车站、车辆基地之间应在区间的上、下行侧分别敷设一条高抗干扰音频干线电缆。
光缆、电缆进入终端设备之前，应设配线架，并应有足够的容量及保安设备。
3.1.1传输制式比较
根据传输系统的功能、传输业务类型以及当前通信技术的发展,并结合城市轨道交通的通信传输系统的具体要求,目前城市轨道交通通信传输网络的技术采用较多的有一体化SDH和OTN两种制式。
（1）一体化SDH制式。
以SDH传输体制为基础,以宽带为开放平台,承载话音、数据、图像接入等多业务平台,多种业务在单台设备上接入、交叉、映射和传输。
图3-1所示是基于SDH的多业务平台，在城市轨道交通专用通信中有很重要的应用
图3-1基于SDH的多业务平台
SDH具有国际统一的网络节点接口标准,具有信号互通、传输、复用、交叉连接的功能;具有标准化的信息结构等级（STM-1、STM-4、STM-16…）和块状帧结构,丰富的开销比特有利于网络的维护管理;具有统一的光接口,能够实现横向兼容,允许不同厂商的设备在光路上互通;采用软件进行网络配置和控制,易于增加新功能和新特性,适于将来的不断发展;组网灵活,网络结构和设备简单,可组成点对点、链形、环形等拓扑结构的网络;扩容能力强,易于从155Mb/s升级至622Mb/s及更高速率;通过与接入设备配合能够提供丰富的接口;设备国产化程度高;接入透传:
原有SDH基础上,增加宽带接口功能,实现数据业务的透明传输,IP/ATM捆绑成Nx2M或直接映射进VC4,独占VC4通道,点对点透传,将各类的通讯信息传输在一个平台上,如话音、音频、数据、视频及LAN业务等;交换汇聚:
节点具有以太网/ATM二层交换功能,支持数据业务的汇聚。
（2）OTN制式。
OTN是一种高速度、全透明、无阻塞的数字同步传输网,特别适用于封闭式专用传输网络。
OTN网由中心控制设备、节点机和光纤组成,通过连接节点机的光纤构成环路。
OTN是全透明的传输网,多用户（设备）的不同速率可同时传送。
可避免数据访问时间过长。
可执行对实时性要求较高的系统。
OTN可提供丰富的接口,如话音、数据、图像、以太网等。
带宽分配灵活,所有的带宽分配由网管NCC完成。
网络修改简便,模块化结构易于扩展。
图3-2国内某轻轨电视监控系统图
3.1.2传输线路在上下行轨道均敷设一条单模光缆和一条电缆。
3.1.3系统构成
（1）一体化SDH方案。
在控制中心、各车站、车辆段均设一套光分插复用设备,光纤传输网络分别以控制中心为起点,通过主备用光缆中各2根光纤相连组成一个二纤通道自愈保护环。
将公务中继通道、调度、视频、广播信息、以及其他各专业所需信息传输至控制中心。
至其它既有线控制中心的通道可通过换乘站设备与其它既有线的传输设备连通来实现。
（2）OTN方案。
在控制中心、车辆段（综合基地）及各车站均设置OTN—2.5Gb/S节点机,以控制中心为起点,通过连接各站点节点机光收发器的一主一备2根光纤构成一个环网。
各站点所需语音、数据、视频、2Mbit/s中继线及以太网信息由节点机界面卡直接引出。
3.2无线通信系统
无线通信系统为轨道交通内部固定工作人员与流动工作人员之间提供高效短信息和话音通信。
系统为运营控制指挥中心的行车调度员、环境控制调度员、公安值班员、维修调度员等对列车司机、运营人员、维护人员和现场工作人员等无线用户分别实施无线通信；为车辆段值班员对段内的无线用户实施无线通信；以及相应的无线用户之间必要的无线通信。
同时还具有相应的呼叫、广播、录音、存储、显示、检测和优先权等功能。
系统以调度组为通信为主，同时还可实现用户间一对一的单独通信。
系统可以传递数字信息，根据列车的需要实时的传递列车状态信息。
地铁线网无线通信系统应统一规划、分期实施、合理利用频点资源，并有利实现地铁线网无线通信系统互联互通及资源共享。
多条线路合用的控制中心无线通信系统宜采用多线合设中央无线交换机，且应由先建线路负责设计和实施，以及预留后续线路接入的条件和扩容能力。
无线通信系统采用的工作制式应符合国家相关技术标准的规定，所采用的工作频段及频点应经重庆市无线电管理部门批准。
无线通信系统宜采用数字集群移动通信系统。
无线通信系统应采用有线、无线相结合的传输方式。
中心无线设备应通过光数字传输系统或光纤与车站、车辆基地的无线基站连接。
各基站应通过天线空间波传播或经漏缆的辐射构成与移动台的通信。
无线系统基站设置方式可选择单基站大区制方式、多基站中区制方式和多基站小区制方式等多种方式，并应按地铁线路特点进行比选，选择适合该线工程特点的方案。
地下区间应采用漏泄同轴电缆实现场强覆盖，地上区间宜采用定向天线实现场强覆盖，长大区间宜设置光纤直放站。
车站区域站台层可利用敷设于车站隧道内的漏泄同轴电缆加天线进行无线场强覆盖。
站厅层公共区、设备用房、出入通道及换乘通道等可采用天线进行无线场强覆盖。
车辆基地等开放式场合可采用全向天线覆盖，局部区域可采用定向天线和室内天线实现覆盖。
无线通信系统可设置行车调度、防灾环控调度、综合维修调度、车辆基地调度等用户群。
地铁公安可用专用无线通信系统作为无线通信，并应组成独立的用户群。
无线通信系统应具有选呼、组呼、全呼、紧急呼叫、呼叫优先级权限等调度通信功能，并应具有语音存储、短信息传输、监测功能等。
无线通信系统空间波覆盖的时间地点概率不应小于90％，漏泄同轴电缆辐射电波覆盖的时间地点概率不应小于95％。
无线通信系统车载台应能防撞击、耐震动，在司机室设置时应减少因牵引、制动设备及其他车载设备引起的电磁干扰。
3.2.1采用无线数字集群方式：
系统通常由多基站的集群系统组成，主要设备包括控制中心设备（中心控制设备、调度操作控制台、系统网络管理终端）、车站（基站、基地台、直放站）、便携设备（车载台、便携电台、手持台）和配套设备（漏泄同轴电缆、天线）组成，中心控制设备到基站之间采用有线传输系统所提供的通道连接，基站到移动台之间采用无线连接，无线电波通过漏泄电缆和空间辐射传播。
系统在正常运行时各基站由设置在中心的主控制器控制，当基站与控制中器失去联系时，以单站集群方式支持单站系统的正常运行。
3.2.2无线通信系统以专用频道方式:
系统由控制中心（中心无线设备、调度操作控制台、系统网络管理终端）、车站（车站电台、固定台、直放站设备）、便携设备（车载台、便携电台、手持台）和配套设备（漏泄同轴电缆、天线）组成。
3.3公务通信系统
为轨道交通管理部门、运营部门、维修部门提供一般公务联络（电话业务和非话业务），系统具备PSTN基本业务，具备各种新业务功能（热线、呼出限制、呼入限制、闹钟、呼叫等待、呼叫转移、缩位拨号、追查恶意呼叫、会议、ISDN），能够识别非话业务，并与无线系统连接，与当地公用电话网互联，可实现国内、国际长途通信；实现与市话局间的全自动呼入呼出，能够与当地119、120和110等特服业务相连，
系统主要由数字程控交换设备和电话终端设备组成，在控制中心、车辆段设置数字程控交换设备，在各车站设备程控交换机远端模块，各站电话业务通过远端交换模块接入。
控制中心设置系统维护终端、测量台和计费终端等，用于公务电话系统的网络管理、话务测量和系统计费。
公务电话系统应满足地铁各部门之间和与外部进行公务通话及业务联系的需要。
公务电话系统应由公务电话交换设备、自动电话机及其附属设备组成。
公务电话交换设备宜设置在负荷集中、便于管理的地点。
公务电话交换设备间可通过数字中继线或IP网络相连。
地铁公务电话交换网络应统一规划、分期实施。
公务电话交换网与公用网重庆市通信管理局的连接方式宜采用全自动呼出、呼入中继方式，并应纳入重庆市公用网的统一编号。
中继线的数量，应按照话务量大小和国家的有关规定确定。
公务电话系统应具备综合业务数字网络功能，并宜预留数据信息业务功能等。
公务电话应具有对市内、市外有权用户通话自动计费的功能，并应具备完善的集中监控维护管理功能。
公务电话交换设备的容量应按设置机构、工作性质、通信业务等因素确定，并应为地铁工程发展预留余量。
公务电话交换机至所管辖范围内的地区用户线传输衰耗不应大于7dB。
公务电话应采用统一用户编号，并宜在交换网中采用。
3.4闭路电视监视系统
闭路电视监视系统图3-3是城市轨道交通运营管理现代化的配套设备,供控制指挥中心调度管理人员、车站值班员实时监视车站客流、列车出入站、旅客上下车等情况,以提高运行组织管理效率,保证列车安全、正点地运送旅客。
系统构成如下:
控制中心通信设备室设置控制工作站、数字压缩及交换设备、监视器等控制设备,在车站控制室设置监视和备用控制工作站等设备,站台层、站厅层、主要出入口及自动售检票等主要领域设置摄像机,利用传输系统提供的通道,构成一个闭路电视网络。
视频监视系统应由中央控制设备、车站控制设备、图像摄取、图像显示、录像及视频信号传输等组成。
视频监视系统可按照运营需求分为下列三级监视：
1中央级监视应在控制中心行车调度员、电力调度员、防灾环控调度员等处所设置控制、监视装置。
各调度员应能任意地选择全线摄像机的图像，并切换至相应的监视终端上；2车站级监视应在车站行车值班员、防灾环控值班员等处所设置控制、监视装置。
车站值班员应能任意地选择本车站中任一组或任一个摄像机的图像，并切换至相应的监视终端上；3司机级监视司机可利用站台或驾驶室内的监视终端监视乘客上下车情况，还可以通过驾驶室内的监视终端监视本列车车厢内的情况。
视频监视系统应在售检票大厅、乘客集散厅、上下行站台、自动扶梯、通道、车站检票机处、客服中心、自动售票机处、出入口、安检区域等场所设置监视摄像设备；在需要视频监视的其他场所也可设置。
在车站每侧站台司机下车处宜设司机专用视频监视器。
在列车的客厢内和列车的驾驶室中应按需要设置摄像和录像设备。
视频监视系统的摄像机、监视终端应采用符合国家广电标准的制式，安防与正线的制式应应通用。
室外摄像机应设全天候防护罩，并应适应最低0.2lx的照度要求；室内摄像机应适应最低1lx的照度或应急照明照度要求。
视频监视系统应具备监视、控制优先级、循环显示、任意定格与锁闭、图像选择、实时录像、摄像范围控制、字符叠加、远程电源控制等功能。
图像数字化编解码技术应采用标准通用的数字编码格式。
视频监视系统应与公安通信视频监视系统共享前端监视摄像机，并应预留与线网指挥平台和地铁安全监察平台等的接口。
图3-3闭路电视监视系统示意图
3.5专用通信系统
专用电话子系统是调度员和车站（车辆段）值班员指挥列车运行和指导设备操作的重要通信工具，是为列车运营、电力供应、日常维修、防灾救护提供指挥手段的专用通信系统。
系统可为控制中心指挥人员，如行调、电调、环调等提供专用直达通信,并且具有单呼、组呼、全呼、紧急呼叫和录音等功能，同时可为站内各有关部门提供与车站值班员之间的直达通话，并且车站值班员可以呼叫相邻车站的车站值班员。
专用电话系统分控制中心主系统和站段分系统设备专用电话系统应包括调度电话，站间行车电话，车站应急对讲电话、车站、车辆基地专用直通电话及区间电话。
专用电话系统应由中心交换设备、车站及车辆基地交换设备、终端设备、录音装置及网管设备等组成。
调度电话应为控制中心调度员与各车站、车辆基地值班员，以及与办理行车业务直接有关的工作人员提供调度通信，应包括行车、电力、防灾环控、维修等调度电话组。
控制中心调度台宜设置在控制中心调度大厅内。
行车调度电话分机应设置在各车站行车值班员、车辆基地信号楼行车值班员值班的场所。
电力调度电话分机应设置在电力值班人员所在的场所。
防灾环控调度电话分机应设置在防灾环控值班人员所在的场所。
调度电话应满足下列要求：
1调度电话调度台能选呼、组呼和全呼分机，任何情况下均不应发生阻塞；
2调度电话分机对调度值班台应能实现一般呼叫和紧急呼叫；
3控制中心调度电话调度台之间应有台间联络等功能；
4调度电话应具有召集固定成员电话会议和实时召集不同成员的临时会议的能力；
5调度电话系统应具有录音功能，其性能应保证实时记录通话用户名、双方通话内容、时间，并应具有检索和监听功能。
站间行车电话应提供相邻车站值班员间办理有关行车业务联系。
站间行车电话终端应设在车站值班员所在的处所。
车站专用直通电话应提供行车值班员或站长与本站内运营业务有关人员进行通话联系，并宜设置车站紧急对讲电话，以及应能满足站内乘客和工作人员在紧急状态下呼叫车站值班员的要求。
站区管辖内的道岔处可设置与车站值班员间的直通电话。
车辆基地专用直通电话可根据作业性质设置行车指挥电话、乘务运转电话、段内调度指挥电话、车辆检修电话等。
根据运营需求，可设置供司机和区间维修人员与邻站值班员及相关部门联系通话的区间电话。
区间电话在一般区间宜每隔150m～200m设置一处。
区间电话可纳入公务电话系统。
公务电话系统和专用电话系统可采用合设方式，并应保证调度专用功能。
3.5.1控制中心主系统设备
控制中心主系统设备包括数字程控调度机、调度台和调度分机。
其中数字程控调度主机是专用电话系统的核心设备，可根据用户需求设置
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