專用無線通信在地鐵車輛資源共享方面的研究

房 杰

（中鐵通信信號(hào)勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100036）

0 引 言

目前，國(guó)內(nèi)一線城市地鐵建設(shè)基本實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)[1]，二線城市的地鐵建設(shè)也初具規(guī)模，但地鐵車輛都僅供本線路使用，還沒有實(shí)現(xiàn)車輛資源共享，在面臨突發(fā)運(yùn)營(yíng)緊急狀況時(shí)，有必要對(duì)部分地鐵車輛跨線路調(diào)用，以減少地鐵客流組織帶來的運(yùn)營(yíng)壓力。若實(shí)現(xiàn)跨線路調(diào)車即地鐵車輛資源共享，需要調(diào)車線路間具備線路聯(lián)絡(luò)線，而且參與車輛調(diào)度的線路間應(yīng)實(shí)現(xiàn)專用無線通信系統(tǒng)的信號(hào)無縫覆蓋[2]，為此需研究專用無線通信系統(tǒng)在地鐵車輛資源共享領(lǐng)域的應(yīng)用方案。

1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

專用無線通信系統(tǒng)[3]是地鐵固定用戶（控制中心調(diào)度員、車輛段調(diào)度員、車站值班員等）和移動(dòng)用戶（列車司機(jī)、防災(zāi)人員、維修人員）之間語音通信和數(shù)據(jù)信息交換的重要手段，也是在地鐵運(yùn)營(yíng)出現(xiàn)異常和有線通信系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，提供防災(zāi)救援和事故處理所必需的通信手段。

為了實(shí)現(xiàn)車輛資源共享，涉及線路的專用無線通信系統(tǒng)需要互聯(lián)互通，而且這些線路的車輛也需要按照調(diào)入線路的運(yùn)營(yíng)模式運(yùn)營(yíng)。目前地鐵專用無線通信系統(tǒng)很多采用窄帶數(shù)字集群通信[4]（Terrestrial Trunked Radio，TETRA）制式，組網(wǎng)方式多采用數(shù)字集群交換機(jī)和基站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于不同線路的專用無線通信設(shè)備可能來自不同設(shè)備廠商，因此專用無線通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通有以下二種場(chǎng)景。

場(chǎng)景一：涉及車輛資源共享的地鐵線路專用無線通信設(shè)備來自同一廠商。核心網(wǎng)設(shè)備不存在設(shè)備兼容問題，后建線路可擴(kuò)容先建線路的數(shù)字集群核心網(wǎng)，共用同一數(shù)字集群交換機(jī)，管理所有參與調(diào)車線路的基站。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 同一數(shù)字集群核心網(wǎng)互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

場(chǎng)景二：涉及車輛資源共享的地鐵線路專用無線通信設(shè)備來自不同廠商。核心網(wǎng)設(shè)備存在設(shè)備兼容問題，各線路分別組建獨(dú)立的數(shù)字集群核心網(wǎng)；不同廠家數(shù)字集群交換機(jī)相互開放核心網(wǎng)設(shè)備的接口及通信協(xié)議，以便列車在脫離原線路進(jìn)入新線路時(shí)重新注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)；斷網(wǎng)過程中列車需要在行車授權(quán)點(diǎn)等待直至網(wǎng)絡(luò)建立。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 不同數(shù)字集群核心網(wǎng)互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2 調(diào)車實(shí)現(xiàn)

2.1 參數(shù)配置

場(chǎng)景一與場(chǎng)景二在跨線路調(diào)車實(shí)現(xiàn)車輛資源共享的通信過程基本一致。以線路A、線路B為例，首先需要做以下配置：（1）車載電臺(tái)按統(tǒng)一方式進(jìn)行編組（統(tǒng)一編組方案）；（2）調(diào)度服務(wù)器上均要容納線路A與線路B所有的車載電臺(tái)的ID號(hào)；（3）調(diào)度服務(wù)器之間要做到實(shí)時(shí)的信息同步；（4）保證車載臺(tái)在2條不同線路間的工作模式、切換機(jī)制一樣；（5）車載電臺(tái)均通過互可操作性入網(wǎng)認(rèn)證測(cè)試；（6）所有列車配置線路A與線路B的所有基站頻點(diǎn)。

2.2 調(diào)車流程

2.2.1 可提供實(shí)時(shí)位置信息的聯(lián)絡(luò)線

若信號(hào)系統(tǒng)在聯(lián)絡(luò)線[5]可以提供實(shí)時(shí)位置信息，線路A、線路B的分界點(diǎn)在聯(lián)絡(luò)線某處C，如圖3所示。

圖3 可提供實(shí)時(shí)位置信息的聯(lián)絡(luò)線

線路B對(duì)線路A的具體調(diào)車流程如下。

當(dāng)列車由C處離開時(shí)，需要線路A的信號(hào)系統(tǒng)給線路A的調(diào)度服務(wù)器發(fā)送一個(gè)離線位置信息；當(dāng)線路A的調(diào)度服務(wù)器收到后，自動(dòng)將該車輛的數(shù)據(jù)信息從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除。線路A的行車調(diào)度臺(tái)收到服務(wù)器更新后，將不會(huì)在行車調(diào)度臺(tái)界面上顯示該列車的相關(guān)信息，自動(dòng)失去對(duì)該車輛的指揮調(diào)度權(quán)。

當(dāng)該車輛離開C處進(jìn)入線路B時(shí)，線路B的信號(hào)系統(tǒng)給線路B的調(diào)度服務(wù)器發(fā)送一個(gè)列車上線位置信息；線路B的調(diào)度服務(wù)器收到后，自動(dòng)將該車輛的數(shù)據(jù)信息添加到線路B的調(diào)度服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中。線路B的行車調(diào)度臺(tái)收到服務(wù)器更新后，會(huì)在調(diào)度臺(tái)界面上自動(dòng)添加顯示該列車的運(yùn)行狀態(tài)和位置信息，并會(huì)給車載臺(tái)下發(fā)換線信息，統(tǒng)一指揮調(diào)度該車輛。

2.2.2 不可提供實(shí)時(shí)位置信息的聯(lián)絡(luò)線

若信號(hào)系統(tǒng)在聯(lián)絡(luò)線無法提供實(shí)時(shí)位置信息，聯(lián)絡(luò)線CD段，如圖4所示。

圖4 不可提供實(shí)時(shí)位置信息的聯(lián)絡(luò)線

線路B對(duì)線路A的具體調(diào)車流程如下。

當(dāng)列車從線路A正線上離開進(jìn)入聯(lián)絡(luò)線時(shí)，需要線路A的信號(hào)系統(tǒng)給線路A的調(diào)度服務(wù)器發(fā)送一個(gè)離線位置信息；當(dāng)線路A的調(diào)度服務(wù)器收到后，自動(dòng)將該車輛的數(shù)據(jù)信息從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除。線路A的行車調(diào)度臺(tái)收到服務(wù)器更新后，將不會(huì)在行車調(diào)度臺(tái)界面上顯示該列車的相關(guān)信息，自動(dòng)失去對(duì)該車輛的指揮調(diào)度權(quán)。

聯(lián)絡(luò)線CD段在任意時(shí)刻僅可容許一趟列車通過，專用無線通信在通過聯(lián)絡(luò)線時(shí)可保持不中斷，車輛可緩慢通過聯(lián)絡(luò)線。

當(dāng)該車輛離開聯(lián)絡(luò)線進(jìn)入線路B正線上時(shí)， 線路B的信號(hào)系統(tǒng)給線路B的調(diào)度服務(wù)器發(fā)送一個(gè)列車上線位置信息；線路B的調(diào)度服務(wù)器收到后，會(huì)自動(dòng)將該車輛的數(shù)據(jù)信息添加到線路B的調(diào)度服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中。線路B的行車調(diào)度臺(tái)收到服務(wù)器更新車輛信息后，會(huì)在調(diào)度臺(tái)界面上自動(dòng)添加顯示該列車的運(yùn)行狀態(tài)和位置信息，并給車載臺(tái)下發(fā)換線信息，統(tǒng)一指揮調(diào)度該車輛。

線路A對(duì)線路B的調(diào)車流程與線路B對(duì)線路A的調(diào)車流程相同。

3 結(jié) 論

本文提供了專用無線通信技術(shù)在地鐵資源共享方面的解決方案，后續(xù)將繼續(xù)研究該方案的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，尤其是信號(hào)系統(tǒng)與專用無線通信的對(duì)接，以及不同生產(chǎn)廠商設(shè)備的互聯(lián)互通，為未來實(shí)現(xiàn)跨線運(yùn)營(yíng)提供基礎(chǔ)研究。