新型公共交通工程通信系统标准研究

■ 冯敬然 阎中印

1 概述

城市轨道交通系统按照运输能力大致可划分为地铁、轻轨、有轨电车三大类。不同类型的城轨交通工程由于运营模式、业务需求不同，通信系统的设置和标准也有区别。

以城市新型公共交通系统建设为例，研究探讨主要通信系统的建设标准。假定线路全长16 km，全线共设16座车站，其中地下站5座，地面站4座，高架站7座，设车辆段及综合维修基地1 处，全线封闭运行。根据客流和运营需要，划分为轴心站（4座）和卫星站（12座），主要的运营管理设备和人员均设于轴心站。车辆采用低地板新型有轨电车系统，直流750 V接触网授流。本线最高运行速度80 km/h，站台有效长度40 m。

由上述情况可知，该工程建设标准介于普通有轨电车和轻轨工程之间，线路和车站按照轻轨标准建设，运营标准高于有轨电车但低于轻轨。根据该线设置轴心站和卫星站，主要的运营管理设备和人员设于轴心站的特点，需要对通信系统的方案和结构进行针对性优化设计，以实现在满足工程需求的基础上，降低工程投资，便于运营维护管理的系统目标。

2 通信系统建设标准

通信系统应为新型公共交通系统运营提供语音、文字、数据、图像及计算机网络等各种信息通道，满足多功能、多用途、高可靠性的要求。通信系统在正常情况下应保证列车安全运营；在灾害情况下，应能迅速转为防灾救援和事故处理的指挥通信系统。

2.1 传输系统

传输系统是通信网中最重要的子系统，可为其他通信子系统和信号、电力监控（SCADA）、防灾报警（FAS）、机电设备监控（BAS）、自动售检票（AFC）等专业提供安全、可靠的传输通道，为运营管理提供有效的通信手段。传输系统方案的合理性，直接影响整个通信系统建设方案合理性、可靠性和经济性。

为适应轴心站和卫星站的运营需求，本线FAS、BAS、AFC系统按照控制中心、轴心站、卫星站三级设置，在轴心站设车站级管理设备，卫星站的数据通过传输系统提供的数据通道汇聚到轴心站，再上传控制中心。传输系统业务需求见表1。

根据传输业务统计，本线传输系统采用基于SDH的MSTP技术。在系统构成上可采用两种方案。

方案一：在控制中心设10G MSTP传输设备，各车站设2.5GMSTP传输设备，构成两个以控制中心为切点的2.5G两纤双向复用段保护环（见图1）。

表1 传输系统业务需求

方案二：本工程通信传输系统初期业务容量较小，考虑到满足公共交通线网建成后信息系统传输的需求，最大限度地节省投资，在控制中心设10G MSTP设备，在本条线路轴心站设2.5G MSTP设备，采用两纤双向复用段保护环结构，构成本线骨干传输网络。在标准车站设622M MSTP设备，轴心站2.5G设备与管辖范围内标准车站622M设备采用两纤双向复用段保护环结构，构成接入层网络（见图2）。

以上两个方案均能够满足本工程信息传输需求。考虑到目前2.5G设备较622M设备投资增加不大，为简化网络结构，传输系统推荐采用方案一。

2.2 公务通信系统

公务通信系统为轨道交通行车管理、运营及维修等部门工作人员进行内部联系及外部公务联系提供必要的通信手段。该系统采用软交换技术组网，对于简化通信网络结构，减少运营维护成本具有较大的优势，逐渐成为目前大多数城市轨道交通工程的首选技术方案。

公务通信系统在控制中心设核心交换机、呼叫服务器、网关等设备，在各轴心站设接入网关（AG）。考虑到卫星站无人值守，电话用户较少的特点，卫星站不设车站交换设备，其电话用户通过传输设备接入所属轴心站车站设备，以降低投资，减少运营维护工作量。

图1 以控制中心为切点的2.5G两纤双向复用段保护环

图2 轴心站2.5G设备与管辖范围内标准车站622M设备采用两纤双向复用段保护环结构

2.3 专用电话系统

专用电话系统是为控制中心调度员、车站、车辆段的值班员组织指挥行车、运营管理及确保行车安全而设置的。主要包括调度电话，站间行车电话，车站、车辆段、停车场内直通电话以及区间电话。该系统采用数字专用通信系统，在控制中心设数字专用通信主系统，在各轴心站设数字专用通信分系统，通过传输系统提供的2M传输通道，构成全线调度电话系统。

在控制中心调度大厅设调度台；在车辆段信号楼、各轴心站车控室设车站值班台和环控（防灾）调度分机，在变电所设电力调度电话分机。站（段）内设置专用直通电话，接入本站数字专用通信分系统设备。

考虑卫星站无人值守，站内可不设置专用直通电话，但考虑到运营管理可能存在的需求，可预留设置车站临时值班台直通电话，并在站台上设紧急电话，车站变电所内设电力调度电话分机，通过传输设备接入所属轴心站数字专用通信分系统设备。

站间行车电话功能通过数字专用通信分系统实现，仅在轴心站之间设站间行车电话。

沿线不设区间电话，区间电话的功能由无线通信系统实现。

通过优化设计，减少了卫星站的数字专用通信分系统设备，同时通过取消区间电话，节省了区间电缆的敷设，实现降低投资及设备维护工作量的目的。

2.4 无线通信系统

无线通信系统为轨道交通系统固定用户（控制中心、车辆段调度员、车站值班员等）和移动用户（列车司机、防灾人员、维修人员）之间的语音和数据信息交换提供可靠的通信手段。

无线通信系统对行车安全、提高运输效率和管理水平、改善服务质量提供了重要的保证。同时，在轨道交通运营出现异常情况和有线通信系统出现故障时，能迅速提供防灾救援和事故处理等紧急通信手段。

无线通信系统采用TETRA数字集群通信系统。

为了降低工程投资，本线采用多基站中区制（基站＋直放站）覆盖方案。

在控制中心设无线集群交换机，满足本工程全线使用需求，并预留后续线路接入条件；在车辆段、轴心站设置基站，在卫星站和区间设光纤直放站，满足车站、车辆段、区间场强覆盖要求。

2.5 电视监视系统

电视监视系统作为轨道交通运营的重要工具，主要用于车站值班员、控制中心调度员监视站台站厅，辅助指挥机车安全进站出站，及当发生灾情或突发事件时监视疏导客流。

电视监视系统视频图像采用全IP传输方案。各摄像机摄取的图像信号经数字视频编码后接入本地网络交换机，全线控制中心、各车站的网络交换机通过传输系统提供的传输通道构成IP网络，完成本线视频监控图像的传输、控制功能。

由于本线卫星站均采用无人值守方式运营，电视监视系统在控制中心设中心电视监视系统，在轴心站设车站电视监视系统，在轴心站和卫星站站台、客流汇集区域、主要通道出入口、重要设备用房设摄像头；在轴心站设视频存储设备，满足全线图像存储、调用需求；在控制中心设监控管理终端和监控设备；在轴心站设监控设备，负责本站及所管辖卫星站的视频监控。

2.6 广播系统

车站广播系统供控制中心各调度员和车站值班员使用，为乘客播放列车信息，对上、下车乘客提供安全提示、向导及紧急状态的安全服务，为工作人员播放作业命令及管理等信息。

广播系统采用数字语音广播技术，可以避免模拟处理传输过程中带来的音质变化。

广播系统在控制中心设中心广播系统，在控制中心值班员坐席设广播控制台；在车辆段、轴心站设车站级广播系统，车站（车辆段）值班员处设广播控制台；在卫星站仅设置扬声器和功放设备，通过传输系统提供的传输通道，接入归属管辖的轴心站广播主机。

2.7 时钟系统

时钟系统为全线运营组织、客运管理各部门、车站及其他系统提供统一的时间信息。

时钟系统采用控制中心/车站两级组网方式，在控制中心设GPS接收机、一级母钟；在车辆段、轴心站设二级母钟；在控制中心、车辆段、轴心站主要管理用房设子钟。

各车站公共区不设置子钟，利用PIS系统显示屏显示标准时间信息。

2.8 乘客信息系统（PIS）

PIS系统以计算机网络为主体，以LCD、背投、等离子电视、LED条屏、大屏等为显示终端，在满足新型公共交通服务功能信息化、多元化需求的同时，满足乘客对多信息的需求。为旅客及工作人员提供多方面的、实时性的信息显示，如时刻表及票价信息，文字、图片、动画和视频等，为工作人员和旅客提供全方面的信息服务。

PIS系统采用控制中心和车站两级组网方案，通过传输通道连接控制中心局域网和车站局域网。

PIS系统采用实时播控模式，在控制中心设中央级播控设备，实现PIS系统所有设备的运行、监控和管理功能；在轴心站设车站级设备，实现本站及所管辖的卫星站PIS系统设备的监控、管理功能；在轴心站和卫星站设现场播控设备。

鉴于本线介于有轨电车和轻轨的建设标准，而且主要为地面、高架线路，因此本线不设车载PIS系统的地车无线传输设备。车载PIS可采用DVB-T技术接入城市移动电视台的视频节目；控制中心调度员对列车发布的文字信息通过无线通信系统中的数据传输业务功能解决。

3 结束语

根据本线卫星站无人值守的运营特点，在常规通信系统设计方案的基础上主要对公务通信系统、专用通信系统、电视监视系统、广播系统、时钟系统及乘客信息系统进行了优化，在满足运营需求的前提下取消了卫星站部分车站级设备，达到了降低工程投资和减少运营维护工作量的效果。

随着经济的发展，我国城市轨道交通工程正在大规模建设，一些中等城市为了缓解地面交通压力也正在筹建包括地铁、轻轨、有轨电车等各种不同标准的城轨项目，在通信系统设计时应该根据项目的建设标准、运营管理需求，确定合理的建设标准，制定经济合理的系统方案，以组建与之相匹配的、安全、可靠、有效的通信网。