由地鐵建管模式變化談地鐵弱電系統思路更新

石小忠

(中鐵上海設計院集團有限公司 上海 200070)

1 軌道交通建設和管理模式的拓展

2010年，城市軌道交通行業內發生了幾件與此前單個城市獨立管理的常規模式迥然不同的事件，引起了大家的關注。

1.1 鐵道部參與成都地鐵建設管理

鐵道部和成都市繼2010年5月12日簽訂《鐵道部、成都市人民政府關于推進成都市域軌道交通建設框架協議》之后，于同年9月3日又簽訂了《鐵道部、成都市人民政府關于推進成都市域軌道交通建設補充協議》，共同出資組建合資公司，以合作建設和經營成都城市地鐵。目前，鐵道部已經建立了成都地鐵公司管理機構，項目已正式進入了實際操作階段。

1.2 上海軌道交通11號線將延伸至江蘇昆山

2010年10月初，國家發改委批準在既有的上海軌道交通11號線北段一期工程基礎上，開建“上海軌道交通11號線花橋段延伸項目”，將上海11號線由安亭站延伸至江蘇昆山的花橋站。這條線路于2010年年內動工，建成后將成為全國首條跨省建立的城市軌道交通線路。同時，江蘇省還計劃從花橋站起建設昆山輕軌S1號線，并在北段與蘇州輕軌3號線相連。屆時，將形成連接兩省三市的城際軌道交通體系，形成促進長三角地區一體化發展、強化蘇滬兩地經濟交流的重要交通紐帶。

1.3 廣州佛山城際地鐵正式開通

2010年城軌行業內一個值得關注的事件，是廣佛線在11月3日正式開通。作為廣東省乃至全國范圍內首條連接兩個不同城市的地下軌道線路，以行車間隔僅為8.5 min的快捷交通方式，提供了廣州與佛山兩個城市之間一種新型的交通模式。

針對上述城市軌道交通項目的建設與管理模式的變革，對弱電系統必須開展相應的城市軌道交通系統建設標準、運營維護方式的研究，重點考慮提高系統的網絡性能、適應性、擴展能力。

2 軌道交通弱電系統的現狀與不足

2.1 光傳輸系統和數據網平臺

軌道交通的光傳輸系統此前一直按照常規進行研究和工程設計，雖然也經常提及技術創新，但是依然未能脫開固定通道連接這一框架。在比較了異步傳遞模式、彈性分組環、分組傳送網以及西門子開放傳輸網絡等方案后，大多落實在基于光同步傳輸系統(SDH)的多業務傳送平臺(MSTP)等方案上。從上海世博會、廣州亞運會對軌道交通的需求可以看到:隨著公共活動需求不斷擴大，城市軌道交通視頻監控點的數量、公安視頻監控的活動分析和處理需求都在不斷增加，綜合監控系統對設備監控、故障管理、行車指揮等多方面的信息傳遞需求也在不斷增多。上述需求使得軌道交通的信息傳遞量猛增，單節點突發信息密集發送、多方向組播信息以及網絡應用等要求都達到很高的水平。

在經過了近10年的儲備和研究后，數據業務已成為軌道交通傳輸系統所提供的信息主體。其中:設備監控系統、防災報警系統在網絡層面早就具備相應的功能，并采用IP傳輸技術;視頻監控自從采用了IP視頻編解碼技術以來，已大幅度地提高了傳送效率和視頻監控網絡的靈活性和擴展性;公務電話能夠完全采用IP中繼方式，甚至IP交換;專用調度通信已突破了IP方式不夠可靠的陳舊觀念，正在嘗試向IP方式轉變;就連與列車安全息息相關的列車自動控制和列車狀態監控，也已經與IP技術密不可分。事實上，IP技術已經成為軌道交通傳輸平臺的應用主體和發展方向。目前，2 Mb/s G.703(E1)業務主要用于移動通信中繼等通道。除了部分線路存在的音頻通道和少數存量的低速數據外，E1以下速率的業務已經逐漸退出軌道交通站間應用。

軌道交通綜合監控系統覆蓋視頻監控、設備監控、防災報警、廣播、乘客信息發布等系統，并與列控、屏蔽門等進行信息聯動。目前的建設方案多采用千兆以太網網絡的聯網方案，雖然它是一個具有大量以太網二層以上交換等高性能要求的系統，但卻經常采用POS(packet over SDH)的方式掛在MSTP平臺上。一方面，因千兆以太網接口的引入，大幅度提高了MSTP平臺的系統線路速率;另一方面，大量的網絡交換功能卻明顯加大了MSTP平臺的實施難度，將一個適應在E1業務為主的平臺上、共享長距離傳輸和部分網絡業務的多業務平臺，轉化為一個以IP業務為主并強調E1業務功能的復雜系統，使容納了綜合監控系統的MSTP傳輸系統基本上不能采用低于10 Gb/s的線路速率。高速率的多業務平臺已經成為承擔絕大部分以太網業務的載體，而采用POS技術的MSTP網絡在環形組網、多節點、總線形式為常態的網絡結構下，難以滿足各種網絡層面的高性能和高要求。

2.2 無線通信系統

正在進行修編的新版《地鐵設計規范》(征求意見稿)規定，“無線通信系統根據業務需求宜采用數字集群移動通信系統”。目前，各城市除了少量軌道交通線路使用專用頻道方式外，絕大部分運營線路均采用集群無線通信系統(TETRA)，這似乎已經成為地鐵無線通信的必然之選。

但是，目前在地鐵運營管理中，大多存在TETRA維護部門不敢擴大終端發放范圍而現場工作人員卻抱怨移動通話手段不足的矛盾，其關鍵在于缺少一個整體性的軌道交通行業集群通信系統建設標準。由于缺乏行業性標準和規劃力度，集群設備的系統和網絡性能在很大程度上受制于設備生產商提供的設備條件和組網方案，已經初步形成規模的城市軌道交通集群網絡因使用方缺乏足夠的手段來研究和制定網絡標準，給系統使用和網絡優化帶來不利的影響。

2.3 城際軌道交通系統

在以往單個城市的軌道交通建設中，線路的控制中心和線網的應急指揮中心實施對各線路的統一運營指揮、對系統的集中監控和應急協調指揮，而清分中心和分中心則分別實現軌道交通與公交之間及各線路之間的清分與結算。但是，在城際軌道交通線路開通后，由于動車組在兩個城市之間存在統一調度的需求，需要在各自城市的線路控制中心之間進行協調，以確定城際軌道交通線路的最高指揮中心，而應急指揮更牽涉兩個城市軌道交通的整個應急體制。

同時，城際線路的時間、時鐘、各種系統制式的統一，也需要確定合理的原則以及可行的劃分。此外，在目前軌道交通清分中心與城市公交清分中心分層結算的基礎上，城際軌道交通自動售檢票系統需面對分屬于兩個城市的公交一卡通清算體制，各城市線路段內運營收入的清分和清算也將是一個需要研究的課題。在個別線路建設、同類線路不多、車站數量較少的情況下，上述問題尚可以通過專題討論的方式逐個研究解決，可一旦這種城際的軌道交通線路形成規模，缺乏必要的規范就會造成系統制式、網絡結構混亂，因此急需在標準層面、結合典型案例進行分析和研究。

3 軌道交通弱電系統的完善與更新

3.1 建立分立的數據網平臺和綜合監控系統

對數據業務比重越來越大的軌道交通項目而言，參照鐵路通信設計規范，建設一個獨立的數據網是較為合理的發展方向。軌道交通具有短距離、高帶寬、多節點的特點，針對其以IP業務為主并兼顧E1和低速數據業務類型的實際情況，對接入網和數據網分網建設，將具有更好的網絡使用特性和更高的投資效率。而單一的MSTP平臺方案，在系統的適應性、擴展性和投資性價比上均難以占優。

若采用數據網分立建設方案，SDH傳輸網的接口需求可大幅下降。該方案主要應用于速率較低的10/100 Mb/s以太網、E1和其他低速業務，系統能夠在2.5 Gb/s以下水平實施，從而能以較低的投資和較簡單的結構，實現高可靠的E1及以下的業務連接，并能更好地適應更多業務向IP業務轉移的技術方向發展。

建設獨立的數據網后，大量的IP業務(特別是綜合監控系統的業務)通過高性能的、可遠程管理的千兆以太網交換機，采用光纖來自行直接組網，可實現按需分網構建、合理配置、優化管理的功能。相比目前較為常見的通過POS技術實現沿線車站視頻上傳和分發的方案，獨立的數據網和綜合監控系統建設方案比搭建在MSPT平臺上的方案具有更好的可實施性、系統擴展性和技術經濟比。同時，在軌道交通項目由單一城市建設向多方聯合建設和管理轉化時，這種性能明確、結構獨立、功能集中、維護簡單的系統方案，能夠具備最為有效的網絡性能、系統擴展能力和對于系統升級改造的適應性，可降低系統建設和維護的難度。

3.2 引入GSM－R無線通信系統制式

隨著鐵道部進入成都軌道交通建設運營的行列，在地鐵新建線路中究竟采用何種無線制式是一個需要考慮的問題。從實現統一管理、規范網絡建設的角度來說，與單設TETRA系統相比，成都地鐵采用在鐵路廣泛使用的GSM-R制式將十分有利，這不僅能很好地與國鐵網絡實現互聯互通與技術資源共享，也能提高無線網絡的規劃與實施質量，降低使用成本。建議成都地鐵進行兩者的比選，充分考慮采用GSM-R系統建設方案的可行性。同時，建議結合當前軌道交通建設和運營模式的變化，在《地鐵設計規范》中引入GSM-R制式。這將有利于從標準層面，對軌道交通無線通信的系統制式、系統功能、設備技術條件等提出相應的規定，以促進無線通信網絡規劃質量的提高和系統使用特性的完善。

3.3 實現城際軌道交通統一指揮與系統互通

以上海11號線花橋延伸項目為例，在既有申通集團軌道交通應急指揮中心和軌道交通清分中心的基礎上，為實現與江蘇省昆山和蘇州軌道交通的對接，就需要研究該線路在蘇滬兩地軌道交通車輛的統一調度，研究兩地調度在應急聯動時的相互控制方案，這樣才能保證調度指揮系統在不同行政區域范圍內資源的共享和協調。同時，只有理順城際線路在整個公交一卡通結算體制中的關系，落實跨區域的運營收入清算方式和接口設計，才能實現合理的運營收入分配，使城際線路實現良性運作。

此外，城際線路較長，分界點情況復雜，行政區域各異，這些特點決定了城際鐵路往往需要分段進行建設。就系統設備而言，為保證其車載信號、視頻監控、無線通信、乘客信息、車輛狀態檢測等系統功能始終正常，在跟隨動車組進入相鄰城市區域運行以后，必須實現車載設備在相鄰城市區段內與地面設備的制式統一，保證信號覆蓋方式兼容。因此，各城市之間需廣泛開展技術協調或編制統一的標準，保證系統互連互通和功能協調;同時，研究和解決跨城市設備的分段管理和集中維修，保證系統的長期穩定可靠。

4 結語

隨著鐵道部介入成都市的軌道交通建設管理以及滬蘇、廣佛城際地鐵建設新模式的出現，城市軌道交通正由以往的“孤島”模式朝著城際網絡化建設、分段屬地化管理、國鐵與城市軌道交通“無縫連接”模式發展。因此，必須根據新的發展特點，對弱電系統的網絡結構、系統制式、指揮和管理模式等開展進一步的比選和優化研究，以便為提升軌道交通的服務特性提供技術上的保證。

［1］GB 50157—2003地鐵設計規范［S］.北京:中國計劃出版社，2003.

［2］TB 10006—2005鐵路運輸通信設計規范［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［3］TB 10621—2009高速鐵路設計規范(試行)［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［4］《鐵道部、成都市人民政府關于推進成都市域軌道交通建設的框架協議》簽字儀式今日舉行［EB/OL］.(2010-05-12) ［2010-11-01］.http://www.chengdu.gov.cn/GovInfoOpens2/detail_allpurpose.jsp?id=vQ823bv2Pzica 4jhDhA4.

［5］我市與鐵道部簽推市域軌道交通建設協議［NB/OL］.成都 日 報 (2010-09-04) ［2010-11-01］.http://www.chengdu.gov.cn/PublicService/LegalServices/detail.jsp?id=348497.

［6］滬軌交11號線花橋段延伸項目獲批準:2012年底連通昆山［EB/OL］.(2010-10-12) ［2010-11-01］.http://www.sh.chinanews.com.cn/PageUrl/201010121116417.html.

［7］景巖.論地鐵通信傳輸系統［J］.鐵道通信信號，2006，42(6):54-56.