城市轨道交通跨线运营集群调度系统互通方案

占三毛，郑儆醒，陈驰骋

（1.北京中兴高达通信技术有限公司，南京 210012；2.温州市铁路于轨道交通投资集团有限公司，浙江温州 325000）

1 引言

集群调度系统是在城市轨道交通行车安全类业务中，为调度员、车站值班员等与列车司机、站务、防灾、维修等移动用户之间提供迅速、有效的通信手段。在城市轨道交通建设早期，列车调度业务基本采用欧州标准的陆上集群无线TETRA（Terrestrial Trunked Radio）系统，但TETRA 系统存在造价贵、需求响应慢以及不开放互联接口等问题。2014年8 月，温州市域S1 线一期工程开始采用TD-LTE（TD-SCDMA Long Term Evolution）技术替代TETRA实现宽带集群调度系统。2016 年，城市轨道交通LTE-M（Long Term Evolution-Metro）行业标准发布，该标准明确采用我国自主知识产权的B-TrunC（Broadband Trunking Communication）标准宽带集群实现列调业务[1]，到目前为止B-TrunC 宽带集群系统已是各城市轨道交通的新建新路和老线改造优先选项。随着我国城市轨道交通智能化发展，跨线运营，互联互通需求日益增加，因此，目前新建线路和老线改造时在跨线运营场景下如何实现集群系统之间的互联互通是目前城轨建设迫切需要解决的问题。

2 集群调度系统互联需求

综合目前国内城市轨道交通列车调度集群系统的建设情况，目前主流制式有LTE-M 集群和TETRA集群系统，新建线路逐步采用LTE-M 集群。以新建项目跨线运营互通需求为出发点，探讨在工程建设方案设计中跨线运营场景下集群系统跨线的互通方案，在线路之间均采用LTE-M 集群系统的情况下，需要实现LTE-M 和LTE-M 系统之间互通，即LTE-M_LTE-M 场景；在对接线路采用TETRA制式无线集群调度系统时需要实现LTE-M 和TETRA系统集群业务之间倒切，即LTE-M_TETRA场景；TETRA集群系统之间的互通方案[2]已有相关的研究成功，本文不再赘述。

3 LTE-M_LTE-M场景集群互联互通方案

LTE-M 集群功能遵从国内宽带集群B-TrunC 标准，B-TrunC 标准从2012 年立项以来，发展到目前的互联互通成熟应用阶段，B-TrunC 标准定义了集群业务跨系统漫游互通的架构、功能和接口。可通过集群核心网之间接口互通、终端和基站空口互通以及终端和核心网之间接口互通实现跨线的集群和数据业务的连续性。相对于TETRA系统接口不开放，互联互通困难，这是B-TrunC 集群的绝对优势。

B-TrunC 集群系统包括核心网、基站和集群终端等部分，根据B-TrunC 协议跨核心网的组网架构[3]实现跨线集群业务的互联互通，满足跨线运营的实施方案如下：

1）通过集群空口对接实现集群终端接入互通线路的无线基站；

2）通过集群终端和核心网之间接口对接实现终端接入互通线路LTE-M 系统的核心网

3）拉通互通线路之间的核心网物理链路，实现核心网接口S10/S5/S6a/Tc2 逻辑接口对接调试；

4）线路无线系统覆盖要求线路间无线网络在切换区的重叠覆盖（如在联络线附近）满足集群业务跨系统的切换可靠性要求；

5）集群功能要实现跨系统编组，线路1 的群组能配置线路2 系统用户作为组成员；

6）调度的二次开发系统和信号列车自动监控ATS（Automatic Train Supervision）系统对接，实现跨线的自动转组；

7）终端和系统的IP 地址的规划避免重复。

4 LTE-M_TETRA场景集群互联互通方案

TETRA和LTE 通信制式完全不同，不能实现空口的互通，且多数场景下TETRA系统交换中心互联互通接口开放不够，也无法实现集群交换中心和异系统互联对接。跨线运营场景下，跨线移动的集群终端主要是车载台，下面主要介绍采用不同模式双模车载台实现不同制式集群系统跨线运营场景下集群业务实现跨线倒切解决方案。

按城市轨道交通的集群调度系统行业建设习惯，无论是TETRA系统还是LTE-M 系统，对于车载台终端都是由相应的通信模块和二次开发部分组成，调度台部分是集群通信系统提供二次开发接口由二次开发厂家按调度使用进行二次开发，本文下面的方案也基于此模式展开描述。

4.1 B-Tr unC+TETRA双模车载台方案

跨线运营场景存在B-TrunC 和TETRA两种制式集群系统互通需求时，可通过B-TrunC+TETRA 双模车台的方式实现车地集群业务的跨线的倒切，相关组网架构示意图如图1所示，具体方案如下。

图1 B-Tr unC+TETRA双模车载台跨线组网示意图

图2 专网集群+VoI P 集群对讲双模组网示意图

1）跨线运营的各线路车辆的车载台均需要安装B-TrunC+TETRA的双模车载台，车载天线和合路器要支持两种制式，和既有开通运营线路互通时需要完成对运营车辆的改造。

2）双模车载台的集群应用二次开发的App 实现B-TrunC和TETRA两种制式模块的业务兼容，使得人机操作界面对通信模块工作的无线网络的切换无感知。

3）在线路间的联络线处实现TETRA和LTE-M 网络采用交叠覆盖，保障车辆上下行行车在转换调度权时相应制式的模块能充分入网，此时车载台的TETRA通信模块注册在TETRA集群系统，B-TrunC 集群模块注册到B-TrunC 集群系统。

4）列车行驶在交叠区，二次开发的调度系统根据列车自动监控ATS 系统提供的位置和行车的方向等因素实现自动转组功能，转换到目标线路的工作组中。

4.2 专网集群+VoI P 集群对讲双模车载台方案

既有运营线路B-TrunC+TETRA 双模车台方案车辆改造比较大，工程实施难度较高，车辆的改造主要困难还是车载天线等天馈部分的改造，而车台主机部分可以按既有尺寸和接口开发，整机替换相对比较容易实施。在解决了车地无线数据跨线互通的前提下，本文提出车载台借道车地无线的数据通道实现专网集群+VoIP 集群对讲双模方案，组网架构示意图如2 所示，具体方案如下。

1）车载台集群二次开发App 在对接B-TrunC 或TETRA 的同时，实现VoIP 集群对讲应用。

2）线路的控制中心部署VoIP 集群对讲应用服务器，VoIP集群对讲应用服务器提供二次开发接口供二次开发；VoIP 集群不受限于终端设备和地面应用服务器之间的无线通信管道的通信制式，可以是WLAN、2/3/4/5G 移公众网络或LTE-M分组数据网络等。本方案采用车地无线数据通道，将车载台主机通过以太网口接入车载数据终端，通过车载数据终端和地面的数据通道实现车载台和控制中心应用服务器之间通信。

3）二次开发的调度系统根据列车自动监控系统（ATS）提供的位置和行车的方向等因素实现跨线专网集群应用的切换，某列车从TETRA 网络切换到LTE 网络下实现从TETRA 集群切换为VoIP 集群，该车回到TETRA 网络覆盖，要从VoIP 集群切换为TETRA 集群模式，同时实现自动转组功能。

4）二次开发的调度系统通过TETRA 系统开放的调度接口实现可同时调度TETRA 和VoIP 集群用户，通过在二开调度台实现群组派接，从而实现TETRA 和VoIP 用户的混合编组呼叫。

5）二次开发的调度系统通过LTE-M 的B-TrunC 系统开放的调度接口实现可同时调度B-TrunC 和VoIP 集群用户，通过在二开调度台或着B-TrunC 系统实现组派接，从而实现B-TrunC 和VoIP 用户的混合编组呼叫。

此外，本方案解决跨线运营的同时，可以考虑在本线路下，启用VoIP 对讲作为专网集群对讲的备份模式，提升集群对讲的可靠性。

4.3 方案对比分析

两个方案有较大的相通之处，也存在车辆改造需求和地面系统改造的不同，优劣势如表1 所示。

表1 LTE-M_TETRA场景互通方案对比分析表

5 结语

城市轨道交通跨线运营集群调度系统互联互通的方案的选择，除了技术因素外，还涉及管理模式、运营模式和建设条件等不同的因素，解决互通技术问题是互通的前提和基础，单一通信制式下的互联互通相对复杂度要低，不同制式的互联互通难度较大，但从保护既有投资的角度出发，兼顾考虑降低对既有运营线路的改造工程对线路运营和安全的影响，实现跨制式的集群系统互通意义重大，值得深入研究和实践摸索。