上海城市軌道交通通信系統布局規劃研究*

朱 俊 張 郁 曾貴華

(1.上海申通地鐵集團有限公司， 201103， 上海； 2.上海地鐵維護保障有限公司通號分公司， 200235， 上海；3.上海交通大學電子信息與電氣工程學院， 200240， 上?！蔚谝蛔髡撸?工程師)

為適應上海城市軌道交通超大規模網絡化運營的要求，上海地鐵維護保障有限公司通號分公司(以下簡稱“通號分公司”)積極構建與超大規模網絡相匹配的“安全至上、開放合作、創新進取、追求卓越”的平臺化生態管理體系，完善以智能運維平臺為核心、各專業網絡級平臺為架構、設備統型為基礎的設備管理模式，以推動對各專業設施、設備最終形成網絡級、綜合性的管控能力，實現對各子系統的垂直管控。本文對上海城市軌道交通通信系統的現狀進行了全面分析，對通信系統的網絡節點布局進行針對性的調整和優化，并對通信系統各子系統的建設進行統一規劃。

1 上海城市軌道交通通信系統現狀分析

1.1 通信系統構成

城市軌道交通的通信系統是指揮列車運行、負責公務聯絡和傳遞各種信息的基礎手段，是保證列車安全、快速、高效運行不可缺少的重要保障。通過通信系統，城市軌道交通內部各系統能夠緊密聯系，提高城市軌道交通的整體運行效率。上海城市軌道交通通信系統主要包括傳輸子系統、公務電話子系統、專用電話子系統、專用無線子系統、技術防范子系統、廣播子系統、乘客信息子系統、時鐘子系統等。根據各子系統的技術特征，可以按照線網級系統和線路級系統進行分類，如表1所示。

表1 上海城市軌道交通通信系統的分類

1.2 通信系統潛在的管理風險點

1) 目前上海城市軌道交通通信系統多個線網級專業的主備核心設備分散在6個OCC(運營控制中心)內，不利于故障的及時搶修和設備的集中管理，且需要占用較多的資源(如供電資源、人力資源和配套用房等)。

2) 根據上海申通地鐵集團有限公司(以下簡稱“上海申通地鐵集團”)的規劃方案，至2025年底，上海城市軌道交通共有23條運營線路，這已經超出了上海軌道交通網絡運營調度指揮大樓(以下簡稱“3C大樓”)線網級系統機房的承載能力。此外，部分既有線路在3C大樓的線路級系統機房容量已接近滿負荷，沒有額外的空間可用以承擔大修改造期間所需要的設備輪轉。

3) 部分線路分時、分段建設，造成了同一條線路通信系統的技術方案和設施設備不統一，設備品牌雜亂，這既影響了廠家研發設計和維護支持能力，還對通號分公司的設備維護和線路更新改造帶來了困難。

4) 缺乏跨供應商的線網級綜合網管，各線路設備狀態信息割裂，不同供應商提供的網管界面及功能差異較大，智能運維接口不清晰，缺乏可擴展性。

隨著上海城市軌道交通網絡規模的持續增大，對設備的可靠性要求也不斷提高，既有通信系統的架構和布局已不能滿足新形勢下的要求。由于通信系統引起的各類故障有可能導致客流積壓、造成較大的運營影響，還可能會影響到正常維護工作的開展。為此，必須以上海申通地鐵集團“國內領先，國際一流”的戰略目標和“三個轉型”的發展要求為指導，著眼于謀劃超大城市軌道交通通信系統的整體戰略布局，統籌各通信子系統的發展需求，將通信系統建設成為引領高質量城市軌道交通發展的重要橋梁，推進上海城市軌道交通的數字化轉型。

2 上海城市軌道交通通信系統的發展規劃

2.1 整體布局

根據相對集中、邏輯收斂、因地制宜、負載勻衡、統一配置的原則，同時綜合考慮3C大樓的容量現狀及“十四五”期間大修改造線路的機房輪轉需求，擬建立以3C大樓為線網級和線路級的設備主中心，以東寶興路OCC大樓、金橋停車場和隆德路OCC大樓作為設備分中心的通信系統新布局。設備主中心和設備分中心統稱為設備中心，是全線網各類通信子系統核心設備的物理集中點，可部署各子系統的線網級核心設備和線路級中央設備。

考慮到運營需求、維護需求、技術需求、安全防災需求和管理成本的平衡，同時更好地匹配智慧維保的邏輯架構，通號分公司擬以設備中心布局和原維護部配置為基礎，設置多個數字化的運維中心，以部署各類網管監控設備，負責線路級和線網級系統設備的運維監管，以及智慧維保底層數據的統一治理和應用，并對接線網級智慧維保系統，實現通信系統全專業網絡級監管的管理理念。上海城市軌道交通通信系統的整體布局如圖1所示。

圖1 上海城市軌道交通通信系統的整體布局圖

2.1.1 設備中心線網級通信子系統的布局規劃

如表2～3所示，經核算，各線網級通信子系統的主、備核心設備分別需要75個和72個機柜安裝位置。其中：主用核心設備放置于3C大樓內，需要250 m2的機房面積；備用核心設備放置于東寶興路OCC大樓內，需要240 m2的網管室面積。

表2 3C大樓通信線網級系統核心設備機房數量測算表

當前，通信系統大部分線網級的既有核心設備所在的物理節點已逐步向3C大樓和東寶興路OCC大樓這2個節點匯聚，只有公務電話、專用電話和TETRA(泛歐集群無線電)3個子系統的核心設備分設在他處。TETRA的線網級主核心設備雖然部署于西藏北路專用無線TETRA系統交換中心內，但TETRA將逐步退出上海城市軌道交通，后續的新線建設及老線改造中均不再使用TETRA子系統，因此TETRA的線網級主核心設備無需再行搬遷。

表3 東寶興路OCC大樓通信線網級系統核心設備機房數量測算表

此外，線網級系統的特點是其核心設備需要經高速數據網連接各線的線路側設備。當前上海城市軌道交通高速數據網絡拓撲結構方案如圖2所示，2個核心入口節點分別位于東寶興路OCC大樓和3C大樓。因此，東寶興路OCC大樓和3C大樓具備了成為各通信子系統線網級核心設備節點的條件。因此，未來的通信系統的線網級設備中心可選擇以3C大樓為主、東寶興路OCC大樓為輔，形成主備異地冗余的模式。圖2中，其余的高速數據接入點均為既有線路側的高速網入口。

圖2 上海城市軌道交通高速數據網拓撲結構圖

2.1.2 設備中心線路級通信子系統的布局規劃

1) 3C大樓：作為綜合型設備的維護主中心，涵蓋了所有線網級系統主用核心設備以及大部分線路(1號線、2號線、5號線、7號線、14號線、15號線、17號線、18號線、19號線、20號線、21號線、23號線和崇明線)系統級核心設備的部署。由專業化的業務管理團隊負責指導、監督全線網相關設備的運維及應急搶修，以及3C大樓內線網級系統核心設備及線路級系統核心設備的日常維護。

2) 東寶興路OCC大樓：目前東寶興路OCC大樓是3號線、4號線的OCC，后續將作為綜合型設備維護副中心，用以部署線網級系統備用核心設備，以及3號線、4號線、8號線的線路級系統核心設備。依托維護部負責3號線、4號線、8號線線路級核心設備的日常維護。

3) 金橋停車場：擬將金橋停車場作為線路級設備維護副中心，用以部署6號線、9號線、12號線的線路級系統核心設備，并由維護部負責其日常維護。

4) 隆德路OCC大樓：目前11號線、13號線、16號線的線路級系統核心設備均部署于此大樓。未來保持現有配置不變，由維護部負責其日常維護。

遠期建成的新線可按相對集中、因地制宜的原則，增設線路級設備維護副中心，以部署線路級系統的核心設備，并成立維護部負責其日常維護。

2.1.3 通信系統數字化運維中心的布局規劃

結合通號分公司既有的維護部配置，未來的通信系統擬在3C大樓(線網級子系統維護)、東寶興路OCC大樓(線網級子系統及3號線、4號線、8號線線路級子系統維護)、金橋停車場(6號線、9號線、12號線線路級子系統維護)、新閘路OCC(1號線、2號線、17號線線路級子系統維護)、陳太路停車場(7號線、14號線、15號線線路級子系統維護)、澄江路車輛段(5號線、19號線、23號線線路級子系統維護)、川楊河車輛段(18號線、20號線、21號線線路級子系統維護)和隆德路OCC大樓(11號線、13號線、16號線線路級子系統維護)共8個點設置數字化運維中心。這些數字化運維中心也是各維護部的駐點，負責所轄線路的具體運維工作。數字化運維中心以專業復合為基礎、遠程監控為依托，以合理集約化為目標，采用集中化跨區域維護指揮、屬地區域化管理的維護模式。

2.2 通信各子系統的建設原則

1) 通信系統設備應做到型號相對統一。各子系統在平臺化建設過程中，應嚴格規范設備準入標準，使得供應商的數量限制在2～3家，以形成良性競爭，確保更新改造的設備可以適應各子系統平臺建設體系，以進一步提升設備的規范性和相互兼容性。此外，線路級設備統型應能滿足全線網跨線整站替換的要求，以提高備品備件的通用性、降低維護成本。

2) 線路級通信子系統存在二次開發需求的，需進行深度協同，形成標準規范。為了確保二次開發設備能夠在全線網內通用，需要明確規范二次開發設備之間的通信協議，以及對外接口的形態和協議。

3) 線網級通信子系統的核心設備應基于半生命周期進行建設。線網級核心設備由至少2家供應商提供，并保證不同供應商提供的2套核心設備能夠互聯互通，以形成供應商之間的良性競爭，避免單個供應商中斷服務造成的惡性影響。同1個供應商的1套核心設備應采用“1主+1備”的異地災備冗余配置方式，以提高系統的可靠性。當某套核心設備的生命周期過半時，應引入第2套主備核心設備，以降低核心網改造和線路改造之間的相互影響，保證信號大修改造期間線路的平穩過渡，同時分擔全網線路負載，減少故障及檢修的影響范圍。

4) 設置通信各子系統的綜合網管。綜合網管應具備在運營期間跨供應商全網絡動態監測設備狀態和業務運行的能力，實現對其專業系統設備狀態的監控，以及故障的實時診斷、顯示、存儲、查詢及信息上報等功能，為系統設備浸入式的平臺化管理提供基礎。

5) 通信系統應對接智能運維系統。通信各子系統需進一步提升平臺化、浸入式的管理能力，對接智能運維平臺，以實現各子系統平臺在智能運維平臺體系中的統籌建管，推進各子系統的智慧運維工作。通信各子系統運維工作應圍繞智能運維平臺進行，使維護工作逐步從分散型向網格化管理過渡，并通過智能運維平臺的大數據分析，指導優化維護策略。

3 結語

為了適應上海城市軌道交通超大規模網絡化運營的發展，制定通信系統乃至整個運維體系的整體規劃已迫在眉睫。本文研究分析了上海城市軌道交通通信系統的現狀和潛在風險點，按照相對集中、邏輯收斂、因地制宜、負載均衡、統一配置的原則，對通信系統進行了整體布局的規劃，并對通信各子系統的建設規劃提出了具體要求，以期促進上海城市軌道交通通信系統的持續發展。