新型公共交通工程通信系統標準研究

■ 馮敬然 閻中印

1 概述

城市軌道交通系統按照運輸能力大致可劃分為地鐵、輕軌、有軌電車三大類。不同類型的城軌交通工程由于運營模式、業務需求不同，通信系統的設置和標準也有區別。

以城市新型公共交通系統建設為例，研究探討主要通信系統的建設標準。假定線路全長16 km，全線共設16座車站，其中地下站5座，地面站4座，高架站7座，設車輛段及綜合維修基地1 處，全線封閉運行。根據客流和運營需要，劃分為軸心站（4座）和衛星站（12座），主要的運營管理設備和人員均設于軸心站。車輛采用低地板新型有軌電車系統，直流750 V接觸網授流。本線最高運行速度80 km/h，站臺有效長度40 m。

由上述情況可知，該工程建設標準介于普通有軌電車和輕軌工程之間，線路和車站按照輕軌標準建設，運營標準高于有軌電車但低于輕軌。根據該線設置軸心站和衛星站，主要的運營管理設備和人員設于軸心站的特點，需要對通信系統的方案和結構進行針對性優化設計，以實現在滿足工程需求的基礎上，降低工程投資，便于運營維護管理的系統目標。

2 通信系統建設標準

通信系統應為新型公共交通系統運營提供語音、文字、數據、圖像及計算機網絡等各種信息通道，滿足多功能、多用途、高可靠性的要求。通信系統在正常情況下應保證列車安全運營；在災害情況下，應能迅速轉為防災救援和事故處理的指揮通信系統。

2.1 傳輸系統

傳輸系統是通信網中最重要的子系統，可為其他通信子系統和信號、電力監控（SCADA）、防災報警（FAS）、機電設備監控（BAS）、自動售檢票（AFC）等專業提供安全、可靠的傳輸通道，為運營管理提供有效的通信手段。傳輸系統方案的合理性，直接影響整個通信系統建設方案合理性、可靠性和經濟性。

為適應軸心站和衛星站的運營需求，本線FAS、BAS、AFC系統按照控制中心、軸心站、衛星站三級設置，在軸心站設車站級管理設備，衛星站的數據通過傳輸系統提供的數據通道匯聚到軸心站，再上傳控制中心。傳輸系統業務需求見表1。

根據傳輸業務統計，本線傳輸系統采用基于SDH的MSTP技術。在系統構成上可采用兩種方案。

方案一：在控制中心設10G MSTP傳輸設備，各車站設2.5GMSTP傳輸設備，構成兩個以控制中心為切點的2.5G兩纖雙向復用段保護環（見圖1）。

表1 傳輸系統業務需求

方案二：本工程通信傳輸系統初期業務容量較小，考慮到滿足公共交通線網建成后信息系統傳輸的需求，最大限度地節省投資，在控制中心設10G MSTP設備，在本條線路軸心站設2.5G MSTP設備，采用兩纖雙向復用段保護環結構，構成本線骨干傳輸網絡。在標準車站設622M MSTP設備，軸心站2.5G設備與管轄范圍內標準車站622M設備采用兩纖雙向復用段保護環結構，構成接入層網絡（見圖2）。

以上兩個方案均能夠滿足本工程信息傳輸需求。考慮到目前2.5G設備較622M設備投資增加不大，為簡化網絡結構，傳輸系統推薦采用方案一。

2.2 公務通信系統

公務通信系統為軌道交通行車管理、運營及維修等部門工作人員進行內部聯系及外部公務聯系提供必要的通信手段。該系統采用軟交換技術組網，對于簡化通信網絡結構，減少運營維護成本具有較大的優勢，逐漸成為目前大多數城市軌道交通工程的首選技術方案。

公務通信系統在控制中心設核心交換機、呼叫服務器、網關等設備，在各軸心站設接入網關（AG）。考慮到衛星站無人值守，電話用戶較少的特點，衛星站不設車站交換設備，其電話用戶通過傳輸設備接入所屬軸心站車站設備，以降低投資，減少運營維護工作量。

圖1 以控制中心為切點的2.5G兩纖雙向復用段保護環

圖2 軸心站2.5G設備與管轄范圍內標準車站622M設備采用兩纖雙向復用段保護環結構

2.3 專用電話系統

專用電話系統是為控制中心調度員、車站、車輛段的值班員組織指揮行車、運營管理及確保行車安全而設置的。主要包括調度電話，站間行車電話，車站、車輛段、停車場內直通電話以及區間電話。該系統采用數字專用通信系統，在控制中心設數字專用通信主系統，在各軸心站設數字專用通信分系統，通過傳輸系統提供的2M傳輸通道，構成全線調度電話系統。

在控制中心調度大廳設調度臺；在車輛段信號樓、各軸心站車控室設車站值班臺和環控（防災）調度分機，在變電所設電力調度電話分機。站（段）內設置專用直通電話，接入本站數字專用通信分系統設備。

考慮衛星站無人值守，站內可不設置專用直通電話，但考慮到運營管理可能存在的需求，可預留設置車站臨時值班臺直通電話，并在站臺上設緊急電話，車站變電所內設電力調度電話分機，通過傳輸設備接入所屬軸心站數字專用通信分系統設備。

站間行車電話功能通過數字專用通信分系統實現，僅在軸心站之間設站間行車電話。

沿線不設區間電話，區間電話的功能由無線通信系統實現。

通過優化設計，減少了衛星站的數字專用通信分系統設備，同時通過取消區間電話，節省了區間電纜的敷設，實現降低投資及設備維護工作量的目的。

2.4 無線通信系統

無線通信系統為軌道交通系統固定用戶（控制中心、車輛段調度員、車站值班員等）和移動用戶（列車司機、防災人員、維修人員）之間的語音和數據信息交換提供可靠的通信手段。

無線通信系統對行車安全、提高運輸效率和管理水平、改善服務質量提供了重要的保證。同時，在軌道交通運營出現異常情況和有線通信系統出現故障時，能迅速提供防災救援和事故處理等緊急通信手段。

無線通信系統采用TETRA數字集群通信系統。

為了降低工程投資，本線采用多基站中區制（基站＋直放站）覆蓋方案。

在控制中心設無線集群交換機，滿足本工程全線使用需求，并預留后續線路接入條件；在車輛段、軸心站設置基站，在衛星站和區間設光纖直放站，滿足車站、車輛段、區間場強覆蓋要求。

2.5 電視監視系統

電視監視系統作為軌道交通運營的重要工具，主要用于車站值班員、控制中心調度員監視站臺站廳，輔助指揮機車安全進站出站，及當發生災情或突發事件時監視疏導客流。

電視監視系統視頻圖像采用全IP傳輸方案。各攝像機攝取的圖像信號經數字視頻編碼后接入本地網絡交換機，全線控制中心、各車站的網絡交換機通過傳輸系統提供的傳輸通道構成IP網絡，完成本線視頻監控圖像的傳輸、控制功能。

由于本線衛星站均采用無人值守方式運營，電視監視系統在控制中心設中心電視監視系統，在軸心站設車站電視監視系統，在軸心站和衛星站站臺、客流匯集區域、主要通道出入口、重要設備用房設攝像頭；在軸心站設視頻存儲設備，滿足全線圖像存儲、調用需求；在控制中心設監控管理終端和監控設備；在軸心站設監控設備，負責本站及所管轄衛星站的視頻監控。

2.6 廣播系統

車站廣播系統供控制中心各調度員和車站值班員使用，為乘客播放列車信息，對上、下車乘客提供安全提示、向導及緊急狀態的安全服務，為工作人員播放作業命令及管理等信息。

廣播系統采用數字語音廣播技術，可以避免模擬處理傳輸過程中帶來的音質變化。

廣播系統在控制中心設中心廣播系統，在控制中心值班員坐席設廣播控制臺；在車輛段、軸心站設車站級廣播系統，車站（車輛段）值班員處設廣播控制臺；在衛星站僅設置揚聲器和功放設備，通過傳輸系統提供的傳輸通道，接入歸屬管轄的軸心站廣播主機。

2.7 時鐘系統

時鐘系統為全線運營組織、客運管理各部門、車站及其他系統提供統一的時間信息。

時鐘系統采用控制中心/車站兩級組網方式，在控制中心設GPS接收機、一級母鐘；在車輛段、軸心站設二級母鐘；在控制中心、車輛段、軸心站主要管理用房設子鐘。

各車站公共區不設置子鐘，利用PIS系統顯示屏顯示標準時間信息。

2.8 乘客信息系統（PIS）

PIS系統以計算機網絡為主體，以LCD、背投、等離子電視、LED條屏、大屏等為顯示終端，在滿足新型公共交通服務功能信息化、多元化需求的同時，滿足乘客對多信息的需求。為旅客及工作人員提供多方面的、實時性的信息顯示，如時刻表及票價信息，文字、圖片、動畫和視頻等，為工作人員和旅客提供全方面的信息服務。

PIS系統采用控制中心和車站兩級組網方案，通過傳輸通道連接控制中心局域網和車站局域網。

PIS系統采用實時播控模式，在控制中心設中央級播控設備，實現PIS系統所有設備的運行、監控和管理功能；在軸心站設車站級設備，實現本站及所管轄的衛星站PIS系統設備的監控、管理功能；在軸心站和衛星站設現場播控設備。

鑒于本線介于有軌電車和輕軌的建設標準，而且主要為地面、高架線路，因此本線不設車載PIS系統的地車無線傳輸設備。車載PIS可采用DVB-T技術接入城市移動電視臺的視頻節目；控制中心調度員對列車發布的文字信息通過無線通信系統中的數據傳輸業務功能解決。

3 結束語

根據本線衛星站無人值守的運營特點，在常規通信系統設計方案的基礎上主要對公務通信系統、專用通信系統、電視監視系統、廣播系統、時鐘系統及乘客信息系統進行了優化，在滿足運營需求的前提下取消了衛星站部分車站級設備，達到了降低工程投資和減少運營維護工作量的效果。

隨著經濟的發展，我國城市軌道交通工程正在大規模建設，一些中等城市為了緩解地面交通壓力也正在籌建包括地鐵、輕軌、有軌電車等各種不同標準的城軌項目，在通信系統設計時應該根據項目的建設標準、運營管理需求，確定合理的建設標準，制定經濟合理的系統方案，以組建與之相匹配的、安全、可靠、有效的通信網。