数字集群通信系统在地铁中的应用

卢山 窦海波

【摘要】 经济的发展繁荣推动了城市交通事业的发展，全国范围城市地铁建设活动正在大规模地开展之中。由于地铁交通网络建设工作在环境以及施工技术上的特殊性，所以对于与之相关的地铁通信系统的构建提出了比较高的要求。同时在城市地铁建设过程中对于数字集群通信系统的利用研究工作还有待进一步深入。本文笔者以沈阳地铁二号线作为案例，分析了数字集群通信系统的应用状况，地铁无线通信系统的构成及相关功能的实现。

【关键词】 漏泄同轴电缆 TETRA 光纤直放站 越区切换 DXT DMO

作为地铁通行系统的重要组成元素，无线通信技术因其的特殊优势得到了广泛的应用与重视。数字集群通信为用户提供了资源共享的可能性同时又为用户带来了更多高效、自动化的服务，方便用户进行室内操作指挥工作、为系统调度工作的有效进行提供可能性，这一技术在地铁交通建设中也发挥着积极的作用。笔者在本文，以沈阳地铁二号线作为案例，分析了数字群通信系统在其中的应用状况。

一、工程概况

沈阳地铁二号线总长度数值是 27.16公里，共有车站22座，全部为地下车站。该条线路进行调控的管理中心有一个，停车场（上深沟）1 处。在地铁行车过程中，无线通信技术能够为其安全运行提供最基本的通话、呼叫、数据传送等业务的服务，同时对这个运行网络体系进行管理。沈阳地铁二号线无线系统覆盖范围为全部地下车站、隧道区间，以及停车场区域。地下车站的设备区、站厅、出入口采用室内天线进行场强覆盖，地下车站的站台及隧道区间采用漏泄同轴电缆（简称漏缆）进行场强覆盖。停车场采用室外定向天线进行场强覆盖。

二、系统应用

沈阳地铁二号线专用无线系统使用的是 800 M 频段陆地集群无线电（TETRA）数字集群装备作为主要的通信系统，在一号线专用无线系统基础上进行的系统扩容，在十三号街车辆段控制中心建立联系，实现各路设备的无线交换，而这些设备与基站之间是通过星型模式完成连接的。控制中心同时设置集群网络设备及网络管理设备，以完成系统参数和用户参数的设置管理及系统设备故障告警、事件存档记录的功能。数字集群通信系统其实是对数字时分多址（TDMA）技术的应用。通过对数字集群系统应用，可以实现同一技术平台上指挥调度、数据传输和电话沟通等工作的同步进行。该调度系统包括 5 个调度子系统 ：行车调度、防灾调度、环控调度、维修调度和车辆段调度。系统采用欧洲宇航防务集团的 TETRA 设备。本工程无线通信系统在沿线的 22个地下车站设置 22套集群基站，停车场设置一套集群基站。全线共设置 23套集群基站，完成对全线车站、隧道区间及停车场的无线场强覆盖。因医学院站至师范大学站区间较长，为了保证信号覆盖强度，在师范大学站设置光近端机，将光远端机设置在医师区间，利用光纤将信号拉远，以完成此区间的场强覆盖。

沈阳地铁采用的是在隧道中间将两根漏缆连接的模式，使用这种设计规划的原因主要是：在越区切换前后信号均较强，越区切换平稳 ；缺点 ：切换点不可控。经测试，在隧道区间较短的情况下，会出现移动台在下一站车站进行越区切换的现象，上一站信号经直通漏缆传输至下一站车站后才降低至切换门限电平以下，最终采用降低基站发射功率、调高切换门限电平值的方式将切换点调整至隧道中部。还有一点需要注意，在使用隧道间漏缆直接连通的方式时，依次排列的 A、B、C 三站中，除 B站与 A、C 两站信号不能相同外，A、C 两站信号也不能相同。否则，当 A、C 两站信号相同时，如果基站发射信号较大，容易在 B 站造成越站或同频干扰。

三、降级运行

为了保证在特殊紧急情况下，基站与交换机通信中断时仍能保证有限的指挥调度通信，欧洲宇航防务集团的TETRA基站还能提供故障弱化功能，即独立地为本基站内的用户提供基本的通信服务。交换机DXT和基站都会监测彼此的通信状况，一旦通信中断，且通信中断持续了一段时间后（时间长度可设定），基站会自动进入单站模式，并将单站模式的信息广播给基站下的所有移动台。收到本站进入故障弱化模式的广播信息后，基站下的移动台会自动搜寻按广域集群工作且信号强度足够相邻小区进行登记。如果无线终端找不到按广域集群工作且信号强度足够的小区，则它应停留在原基站上。

在单站故障弱化状态下，支持移动台临时登记，移动台的转组、组呼、紧急呼叫、迟后进入、优先级扫描和通话方识别等功能。

四、结语

综上所述，地铁无线通信系统网络的良好运行，必须要借助于数字集群通信系统。数字集群通信系统为地铁固定用户与移动用户之间、移动用户与移动用户之间提供可靠的通信手段，对于行车安全、提高运营组织效率和管理水平、改善服务质量、应对突发事件提供了重要保证。

参 考 文 献

[1]郑祖辉. 数字集群移动通信系统（第2版）.电子工业出版社

[1]王永明. 简述数字集群通信系统在地铁通信中的应用[J]. 铁路通信信号工程技术，2013，05：67-68+93.

[2]扶宗文，李远行. 数字集群系统的关键技术研究[J]. 无线互联科技，2013，10：137.