武广高速铁路通信信号系统集成及工程实施亮点

陈孔东

(北京全路通信信号研究设计院，北京 100073)

1 工程总体概况

武广高速铁路正线全长1 068.6 km，正线共设18个车站，其中武汉、长沙南、广州南为始发站；咸宁北、赤壁北、岳阳东、汨罗东、株洲西、衡山西、衡阳东、耒阳西、郴州西、韶关西、清远、广州北为中间站；乌龙泉东、乐昌东、英德西为越行站。

在武汉和广州两地分别设置调度指挥中心和核心网机房，调度指挥管辖范围以广州南站进站信号机为界，核心网机房管辖范围以鄂湘省界（即武汉铁路局与广铁集团局界）为界。

涉及的跨线列车联络线有武汉跨线联络线、株洲北联络线、株洲南联络线、长沙（株洲）枢纽西北联络线及广州北联络线，在武汉、长沙、广州3地分别设置动车段及动车走行线。

设计速度为350 km/h，运营速度为300 km/h，验收速度为350 km/h，同时满足既有提速线路200 km/h动车组上线运行的需要，满足列车追踪3 min间隔的需要。

2 系统集成总体技术方案

2.1 通信系统集成总体技术方案

2.1.1 传输及接入系统

传输系统采用骨干层和接入层2层结构，在武汉调度所—武汉铁通洪山通信站—武汉通信站—长沙通信站—广州通信站—广州东山铁通机房的主干传输链路节点设置STM-64设备，在沿线车站（不含越行站）及武汉调度所、武汉洪山机房、广州东山机房设置10 G设备构成骨干层；在其他传输节点采用STM-4和STM-1设备，以车站为汇聚节点构成3个2纤自愈环接入层。

2.1.2 电话交换系统

利用既有的程控电话交换网，通过接入网将新增的自动电话纳入既有铁路程控电话交换机。在武汉铁通洪山通信站、长沙通信站、广州铁通流花桥通信站设置OLT设备，在沿线其他主要节点设置ONU设备组成电话交换系统。全线以省界为界对自动电话用户进行划分，分别接入3套OLT设备，纳入本地既有铁路电话网统一编号并管理。

2.1.3 数据网系统

数据网按照调度所管辖范围的核心层、汇聚层、接入层的3级网络拓扑结构组建IP数据网，采用MPLS VPN技术提供业务系统隔离和QoS保证，以MSTP系统作为远程承载平台。数据网网管完成管理信息的交换及安全管理、配置管理、故障管理和性能管理。

武汉调度所按计划将于2010年4月建成，现采取过渡方案开通，在武汉核心网机房设置1台核心路由器和1套数据网网管，在武汉通信站设置1台核心路由器设备。另外，为满足铁道部武汉—北京核心网节点互联互通的要求，分别在核心网机房和武汉通信站各增设1台路由反射器设备与核心路由器连接。

在武汉站、长沙南站、广州南站分别设置2台汇聚层路由器与核心路由器相连构成汇聚层。

沿线车站（不含越行站）各设置1台接入层路由器和1台3层交换机设备，武汉、广州核心网机房分别设置2台接入路由器设备组成接入层。

2.1.4 专用移动通信系统

专用移动通信系统由分别设置于武汉、广州的GSM-R核心网和正线及联络线、动车走行线沿线的无线子系统构成。武汉核心网节点设备包括移动交换网（MSC/TMSC、HLR、SMSC）、智能网（SSP、SCP）、通用分组无线业务网（SGSN、GGSN、RADIUS、DNS）、No.7信令网、网管、SIM卡管理系统、传输系统、电源系统和数据网构成；广州核心网节点设备包括移动交换网（MSC）、智能网（SSP）、通用分组无线业务网（SGSN、GGSN）、No.7信令网、网管、SIM卡管理系统、传输系统、电源系统和数据网构成。

武汉、广州核心网与北京核心网互联互通，大大提高了系统的可靠性。武汉核心网和北京核心网设置的HLR地理冗余，成对配置，北京HLR为主用，武汉HLR为热备，2套HLR设备数据实时同步；TMSC/MSC通过2 M中继互联；短消息、智能网、DNS、RADIUS、GROS、网管、信令网之间也全部实现互联。

2.1.5 调度通信系统

调度通信网采用属地化组网方案，按照2个铁路局的维修管界进行组网。武汉铁路局管内组1个从武汉通信站至赤壁北站的数字环，广铁集团管内组赤壁北至衡阳东、衡阳东至广州北、广州北至广州通信站3个数字环。武汉局调度所和武汉站分别设置1套调度系统主FAS设备双机热备，同时分别与武汉的MSC互联；广州调度所设置1套主FAS设备，利用广深四线调度所FAS设备作为备用，主备FAS分别与广州MSC互联。沿线18个车站和长沙动车所设置调度交换机。

2.1.6 会议电视系统

会议电视系统基于H．323制式，通过数据网承载，采用星形组网结构，会议电视系统按路局管辖范围组网。主会场设备与铁路局既有会议电视系统的视讯终端进行模拟转接互通。

武汉调度所设置主会场设备，沿线车站（越行站为后来追加）、动车所设置分会场设备，通过数据网FE接口与MCU设备连接，直接采用站房照明电供电。

广州调度所复用广深港主会场设备，为配合武广高铁开通运营，广深港会议电视主会场设备提前供货，安装于广州既有调度所。

2.1.7 应急救援指挥通信系统

应急救援指挥通信系统主要为了满足武广高速铁路事故现场应急通信的需要，为事故现场提供语音、图像应急救援指挥通信，同时纳入全路应急救援指挥系统。

中心接入设备设置于武汉调度所，接入由铁道部统一规划建设的应急救援指挥通信网。全线设置5套现场设备，出险时由事故抢修人员携带至现场使用。本工程为长沙综合维修段、广州综合维修段、咸宁维修工区、乐昌维修工区提供现场设备，武汉综合维修段设备与合武客专合设，由合武客专项目负责设置。

2.1.8 通信综合网管系统

在武汉调度所、广州调度所各设置1套综合网管系统中心及综合网管本地维护终端，在武汉调度所、广州调度所、武汉局通信科、广铁集团的通信科、长沙综合维修段各设置1套综合网管系统远程终端。将传输、接入网、数据网、专用移动通信、调度通信、会议电视、同步及时钟分配、通信电源及通信信号机房环境监控、综合视频监控等9个系统接入综合网管系统，通过结合地理信息系统技术和大型数据库，网管系统可以直观地管理各系统网络资源，并进行分析。

2.1.9 同步及时钟分配系统

在武汉调度所、长沙南、郴州西和广州南通信站设置二级节点时钟及本地维护终端，连接至既有铁通传输网，主用时钟源与铁通既有PRC/LPR同步。

在武汉调度所设置二级时间同步设备，完成时间同步信号的分配，同时设置GPS作为时间同步源。

2.1.10 电源系统

电源系统分为交流和直流两种供电方式。交流供电采用UPS方式，当外电源停电后，系统靠蓄电池供电。本工程光纤直放站按3 h电池保证供电时间考虑，其他节点按1 h电池保证供电时间考虑。直流供电采用高频开关电源供电方式，同时高频开关交流输入要求具备2路切换功能。

2.1.11 综合视频监控系统

综合视频监控系统采用网络化、数字化视频监控技术和IP传输方式构建，为铁路各业务部门和信息系统提供所需的视频信息，实现对车站重点区域、公跨铁立交桥、通信机房、信号机房、牵引供电机房内外、电力供电机房内外的实时监控。在控制中心和分控中心实现对其管辖范围内分专业、分区域进行远程监控。视频监控系统存储采取分散与集中结合的方式，具有治安防范的摄像头及车站咽喉区设置的摄像头图像按15天存储，其他摄像头图像按3天存储。

2.1.12 通信线路

线路两侧分别敷设1条32芯干线光缆，引入沿线基站、信号中继站、牵引变电所、电力配电所等通信机房。在车站、信号中继站、牵引及供电有人值守节点的光缆终端设置在传输设备机柜内的ODF子架上。通信与信号、牵引及供电设备的光纤接口分界点为ODF子架的用户侧，用户侧至信号、牵引及供电设备间的跳纤由相应专业自行布放。

2.1.13 通信电源及环境监控系统

一级监控中心装置暂时设置在武汉通信站，二级监控中心在武汉、长沙和广州各设1套，其他节点的机械室内设置远端监测单元（SU），并在信号机械室内设置采集器。与视频监控系统、SCADA系统的联动在一级监控中心实现，与照明系统的联动在监控站单元实现。

2.1.14 车站、段所综合布线

综合布线系统由工作区子系统、水平子系统、垂直干线子系统、管理子系统、设备间子系统组成。楼宇间综合布线主要考虑光缆及防护砖槽/水泥槽、钢管等的预埋。

2.2 信号系统集成总体技术方案

2.2.1 列控系统

CTCS-3级列控系统主要采用基于GSM-R的无线通信方式，实现列车和地面的双向通信，同时由地面无线闭塞中心（RBC）向列车发送行车许可来控制列车运行。由于它采用了无线信息传输，信息量大大增加，控车精度非常高。同时还配备了CTCS-2级列控系统，作为350 km/h高速动车组降级备用系统，可在CTCS-3级相关设备故障时作为备用系统使用，满足最高速度300 km/h运营要求，并满足速度200 km/h及以上本线动车组和跨线动车组混合运行的要求。CTCS-3级列控系统由地面和车载设备构成，关键技术和装备包括无线闭塞中心、列控车载设备、应答器、临时限速服务器，以及既有信号系统地面列控中心（TCC）、自动闭塞、联锁、CTC等设备面向CTCS-3级应用的适配技术。

全线9套无线闭塞中心设备全部设置在武汉站。

2.2.2 联锁系统

全线车站及长沙动车运用所采用DS6-K5B计算机联锁设备，联锁功能满足铁道部有关运营的要求，其中武汉站普速场和高速场各采用1套联锁设备。对联络线引起的白马垄站、十里冲站及郭塘站进行了既有联锁改造。

车站联锁设备采用信号安全专用光纤局域网进行数据传输，网络采用专用4芯光纤及主备冗余结构，具有较高的安全性和可靠性。对于计算机联锁系统，该网可与TCC共用1个网络进行联锁←→联锁、列控←→列控、联锁←→列控的信息传输。

2.2.3 调度集中系统

调度集中系统由中心、车站及广域网系统组成，调度集中系统通过连接GSM-R无线传输和RBC为CTCS-3级列控系统提供运营支持。武汉调度中心管辖武汉站至广州南站进站信号机，广州调度中心管辖广州南站及广州动车段。广州调度中心可复视全线各车站，便于设备运营维护。各自管辖范围内的列车作业、调车作业均纳入列车运行调度管理。

2.2.4 信号集中监测系统

信号集中监测系统由调度中心、车站、综合维修段、综合工区以及广域网数据传输系统组成。武广高铁在武汉综合维修中心设置1套监测终端及网络设备；在沿线18个车站、长沙动车所，白马垄、十里冲、株南和株北线路所及信号中继站设置监测采集机、站机及相应的网络通信设备。

信号集中监测系统对列控、联锁及信号基础设备（含转辙机、道岔表示缺口、轨道电路、电缆绝缘、电源屏、主副熔丝转换装置等）进行实时监测，当检测到故障信息时，通过网络将相关信息传输至综合维修段和综合维修工区，重要报警信息将传输至调度中心，构成信号集中监测系统。实现对车站信号设备的远程监督、测试和诊断。

2.2.5 电源系统

采用一级负荷贯通线作为主供，综合电力贯通线作为备供，两路外电为沿线信号节点进行供电，各车站、信号中继站、综合维修段和调度中心均通过可自动进行两路切换的智能电源屏为列控、联锁、调度集中、信号集中监测等所有信号设备提供统一的信号电源，同时配备双套不间断电源（UPS）为设备提供断电保护。

3 武广高速铁路通信信号工程实施亮点

3.1 CTCS-3级列控系统的成功运用

武广高速铁路项目最能代表中国高速铁路科技水平的是CTCS-3级列车运行控制系统技术，被誉为是高速铁路皇冠上的明珠，是控制列车高效、高可靠、高安全行车的中枢神经系统。武广高速铁路在试运行期间跑出重联列车世界最高速度394.3 km/h，创下了“贴地飞行”的神话，而CTCS-3系统则是为高铁项目保驾护航的最核心技术。CTCS-3系统的成功应用，昭示着中国铁路一个崭新时代的到来。

3.2 整体协调指挥的管理模式在各个阶段成效显著

武广OPM是近两年对西门子管理理念的消化吸收再创新，同时结合国内高铁工程建设及中国铁路通信信号集团公司自身“三位一体”的特点而确定的全新管理模式，整体协调指挥、实施步调一致，使工程设计、物资进场及调配、设备安装、子系统调试、联调联试等各个阶段始终保持个体利益服从整体利益的原则，确保了武广高速铁路项目最终目标的实现。

3.3 严格执行全线统一的标准化施工，打造精品工程

（1）在咸宁项目部驻地按照1∶1的比例建设信号设备安装试验基地，通过模拟室外安装培训统一全线安装标准。

（2）坚持“样板引路”的原则指导施工，“首件定标”成为每种设备安装之前必不可少的一道工序。

（3）优化提升，编制发布客专项目施工安装标准，目前已成为铁道部指导所有在建客运专线的标准，并在全路实施。

3.4 信号系统设备的工厂化施工安装调试

武广高速铁路首次推行信号中继站一体化机房工厂化安装调试，可谓实现了几代信号人的梦想，列控中心、轨道电路、信号集中监测等系统的设备在工厂进行安装调试后，将一体化机房整体搬运至现场信号中继站所在地，彻底解决了站前征地、机房基础制作以及外电引入等工期延后等对信号设备安装调试工作的影响。一体化机房就位后，将电缆引入，仅需要再进行简单的复测即可进行站间调试，实现了信号设备安装、现场调试等多项工期的飞跃。