數(shù)字集群通信系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用

盧山 竇海波

【摘要】 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展繁榮推動(dòng)了城市交通事業(yè)的發(fā)展，全國范圍城市地鐵建設(shè)活動(dòng)正在大規(guī)模地開展之中。由于地鐵交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作在環(huán)境以及施工技術(shù)上的特殊性，所以對(duì)于與之相關(guān)的地鐵通信系統(tǒng)的構(gòu)建提出了比較高的要求。同時(shí)在城市地鐵建設(shè)過程中對(duì)于數(shù)字集群通信系統(tǒng)的利用研究工作還有待進(jìn)一步深入。本文筆者以沈陽地鐵二號(hào)線作為案例，分析了數(shù)字集群通信系統(tǒng)的應(yīng)用狀況，地鐵無線通信系統(tǒng)的構(gòu)成及相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】 漏泄同軸電纜 TETRA 光纖直放站 越區(qū)切換 DXT DMO

作為地鐵通行系統(tǒng)的重要組成元素，無線通信技術(shù)因其的特殊優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用與重視。數(shù)字集群通信為用戶提供了資源共享的可能性同時(shí)又為用戶帶來了更多高效、自動(dòng)化的服務(wù)，方便用戶進(jìn)行室內(nèi)操作指揮工作、為系統(tǒng)調(diào)度工作的有效進(jìn)行提供可能性，這一技術(shù)在地鐵交通建設(shè)中也發(fā)揮著積極的作用。筆者在本文，以沈陽地鐵二號(hào)線作為案例，分析了數(shù)字群通信系統(tǒng)在其中的應(yīng)用狀況。

一、工程概況

沈陽地鐵二號(hào)線總長度數(shù)值是 27.16公里，共有車站22座，全部為地下車站。該條線路進(jìn)行調(diào)控的管理中心有一個(gè)，停車場（上深溝）1 處。在地鐵行車過程中，無線通信技術(shù)能夠?yàn)槠浒踩\(yùn)行提供最基本的通話、呼叫、數(shù)據(jù)傳送等業(yè)務(wù)的服務(wù)，同時(shí)對(duì)這個(gè)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)體系進(jìn)行管理。沈陽地鐵二號(hào)線無線系統(tǒng)覆蓋范圍為全部地下車站、隧道區(qū)間，以及停車場區(qū)域。地下車站的設(shè)備區(qū)、站廳、出入口采用室內(nèi)天線進(jìn)行場強(qiáng)覆蓋，地下車站的站臺(tái)及隧道區(qū)間采用漏泄同軸電纜（簡稱漏纜）進(jìn)行場強(qiáng)覆蓋。停車場采用室外定向天線進(jìn)行場強(qiáng)覆蓋。

二、系統(tǒng)應(yīng)用

沈陽地鐵二號(hào)線專用無線系統(tǒng)使用的是 800 M 頻段陸地集群無線電（TETRA）數(shù)字集群裝備作為主要的通信系統(tǒng)，在一號(hào)線專用無線系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行的系統(tǒng)擴(kuò)容，在十三號(hào)街車輛段控制中心建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)各路設(shè)備的無線交換，而這些設(shè)備與基站之間是通過星型模式完成連接的。控制中心同時(shí)設(shè)置集群網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備，以完成系統(tǒng)參數(shù)和用戶參數(shù)的設(shè)置管理及系統(tǒng)設(shè)備故障告警、事件存檔記錄的功能。數(shù)字集群通信系統(tǒng)其實(shí)是對(duì)數(shù)字時(shí)分多址（TDMA）技術(shù)的應(yīng)用。通過對(duì)數(shù)字集群系統(tǒng)應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)同一技術(shù)平臺(tái)上指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸和電話溝通等工作的同步進(jìn)行。該調(diào)度系統(tǒng)包括 5 個(gè)調(diào)度子系統(tǒng) ：行車調(diào)度、防災(zāi)調(diào)度、環(huán)控調(diào)度、維修調(diào)度和車輛段調(diào)度。系統(tǒng)采用歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)的 TETRA 設(shè)備。本工程無線通信系統(tǒng)在沿線的 22個(gè)地下車站設(shè)置 22套集群基站，停車場設(shè)置一套集群基站。全線共設(shè)置 23套集群基站，完成對(duì)全線車站、隧道區(qū)間及停車場的無線場強(qiáng)覆蓋。因醫(yī)學(xué)院站至師范大學(xué)站區(qū)間較長，為了保證信號(hào)覆蓋強(qiáng)度，在師范大學(xué)站設(shè)置光近端機(jī)，將光遠(yuǎn)端機(jī)設(shè)置在醫(yī)師區(qū)間，利用光纖將信號(hào)拉遠(yuǎn)，以完成此區(qū)間的場強(qiáng)覆蓋。

沈陽地鐵采用的是在隧道中間將兩根漏纜連接的模式，使用這種設(shè)計(jì)規(guī)劃的原因主要是：在越區(qū)切換前后信號(hào)均較強(qiáng)，越區(qū)切換平穩(wěn) ；缺點(diǎn) ：切換點(diǎn)不可控。經(jīng)測試，在隧道區(qū)間較短的情況下，會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)在下一站車站進(jìn)行越區(qū)切換的現(xiàn)象，上一站信號(hào)經(jīng)直通漏纜傳輸至下一站車站后才降低至切換門限電平以下，最終采用降低基站發(fā)射功率、調(diào)高切換門限電平值的方式將切換點(diǎn)調(diào)整至隧道中部。還有一點(diǎn)需要注意，在使用隧道間漏纜直接連通的方式時(shí)，依次排列的 A、B、C 三站中，除 B站與 A、C 兩站信號(hào)不能相同外，A、C 兩站信號(hào)也不能相同。否則，當(dāng) A、C 兩站信號(hào)相同時(shí)，如果基站發(fā)射信號(hào)較大，容易在 B 站造成越站或同頻干擾。

三、降級(jí)運(yùn)行

為了保證在特殊緊急情況下，基站與交換機(jī)通信中斷時(shí)仍能保證有限的指揮調(diào)度通信，歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)的TETRA基站還能提供故障弱化功能，即獨(dú)立地為本基站內(nèi)的用戶提供基本的通信服務(wù)。交換機(jī)DXT和基站都會(huì)監(jiān)測彼此的通信狀況，一旦通信中斷，且通信中斷持續(xù)了一段時(shí)間后（時(shí)間長度可設(shè)定），基站會(huì)自動(dòng)進(jìn)入單站模式，并將單站模式的信息廣播給基站下的所有移動(dòng)臺(tái)。收到本站進(jìn)入故障弱化模式的廣播信息后，基站下的移動(dòng)臺(tái)會(huì)自動(dòng)搜尋按廣域集群工作且信號(hào)強(qiáng)度足夠相鄰小區(qū)進(jìn)行登記。如果無線終端找不到按廣域集群工作且信號(hào)強(qiáng)度足夠的小區(qū)，則它應(yīng)停留在原基站上。

在單站故障弱化狀態(tài)下，支持移動(dòng)臺(tái)臨時(shí)登記，移動(dòng)臺(tái)的轉(zhuǎn)組、組呼、緊急呼叫、遲后進(jìn)入、優(yōu)先級(jí)掃描和通話方識(shí)別等功能。

四、結(jié)語

綜上所述，地鐵無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的良好運(yùn)行，必須要借助于數(shù)字集群通信系統(tǒng)。數(shù)字集群通信系統(tǒng)為地鐵固定用戶與移動(dòng)用戶之間、移動(dòng)用戶與移動(dòng)用戶之間提供可靠的通信手段，對(duì)于行車安全、提高運(yùn)營組織效率和管理水平、改善服務(wù)質(zhì)量、應(yīng)對(duì)突發(fā)事件提供了重要保證。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]鄭祖輝. 數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)（第2版）.電子工業(yè)出版社

[1]王永明. 簡述數(shù)字集群通信系統(tǒng)在地鐵通信中的應(yīng)用[J]. 鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2013，05：67-68+93.

[2]扶宗文，李遠(yuǎn)行. 數(shù)字集群系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 無線互聯(lián)科技，2013，10：137.