（交通运输工程专业论文）通信技术在城市轨道交通中的应用.pdf

摘要 l 城市轨道交通在现代城市公共交通中的地位日益显著。但如何保障轨道交通的 安全、可靠运行是一个复杂的信息运用和管理过程。轨道交通运输是一个完整的大 系统。它的各个部分都离不开通信技术的应用，通信在轨道运输中起着神经系统和 网络的作用。 但是，作为在运输中起神经和网络作用的通信技术，在通信业界和学术界争论 比较激烈，目前也没有统一的规范和标准。为此，笔者根据担任上海莘闵轨道交通 线和明珠轨道交通线通信系统总承包负责人期间的经验，以及在工程实施过程中与 设计、建设、监理等各方面技术专家的研究和探讨，提出了一整套为满足城市轨道 交通安全可靠运行通信系统应达到的目标、系统组成原则以及应采用的技术。y 本论文反映的主要研究成果体现在以下几个方面： 1 、完整、系统地提出了城市轨道交通通信系统包含的主要内容：传输、公务、 无线、专用、监控、广播、时钟、电源、乘客导乘及信息服务等，并提出各予系统 的基本功能和要求以及与自动售检票、f a s 、s c a d a 、火灾自动报警等的技术接口。 2 、针对s d h 、a t m 、o t n 和宽带i p 技术，就骨干网采用何种形式的传输技术、 特点进行了充分的论述和分析研究。围绕传输网这一主线，提出了涉及其他各通信 子系统接口需求和技术要求，在技术上如何容纳接入各子系统的全部信息，符合国 际标准和互相兼容。 3 、网络总体方案的选择比较：针对城市轨道交通的建设投资大，i j , - i l l 跨越长， 分线、分期施工建设的特点，将城市整个通信网分成骨干网和专线网。在骨干网中 如何将各专线网的一个或多个骨干节点组合，实现跨线的业务传输。 在本论文中反映的主要研究结论是： 为了确保城市轨道交通列车运行的安全、可靠、准点、高密度和高效率，实现 列车运营的集中统一指挥，城市轨道交通系统必须配备专用的、完整的、独立的通 信系统。 城市轨道交通通信技术的应用，应围绕s d h 传输技术这一主线，汇接容纳各通 信子系统的信息数据流( 话音、视频、图像) ，选择合理的s d h 传输组网方式和s d h 传输形式。经过实际工程的检验，证明了作者所提出的观点是正确的。 关键词：城市轨遭皇始，通信爱菜，功能妻秉，接口授莱：组河舅式 a p p l i c a t i o no fc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y i n c i t y st r a i lt r a n s p o r t a t i o n a b s t r a c t c i t y st r a i lt r a n s p o r t a t i o nh a sb e e ng a i n i n gi n c r e a s i n gi m p o r t a n c ei np u b l i c t r a n s p o r t a t i o no fm o d e r nc i t i e s h o w t oe n s u r et h et r a i lt r a n s p o r t a t i o nas e c u r ea n d r e l i a b l eo n ei n v o l v e sc o m p l i c a t e di n f o r m a t i o na p p l i c a t i o na n di t sm a n a g e m e n t a sa s o p h i s t i c a t e di n t e g r a t e ds y s t e m t r a i lt r a n s p o r t a t i o n c a n n o td oa w a yw i t ht h e t r a n s m i s s i o no fi n f o r m a t i o n ，w h i c hf u n c t i o n sa st h en e r v o u so rn e t w o r ks y s t e mf o r t r a i lt r a n s p o r t a t i o n h o w e v e r , c o n c e r n i n g c o m m u n i c a t i o nt r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g y , t h e c o m m u n i c a t i o nc i r c l ea n da c a d e m i cc i r c l eh a v eh e a t e dd e b a t e sa n dh a v en o t r e a c h e da n yu n i f b r mn o r m so rs t a n d a r d s b a s e do nh i se x p e r i e n c ew h e nt a k i n g c h a r g e o f s h a n g h a i x i n m i nr o u t ea n dp e a r lr o u t ec o m m u n i c a t i o n s y s t e m c o n s t r u c t i o n ，a n dr e s e a r c ha n da n a l y s i ss h a r e dw i t he x p e r t so nm a n a g e m e n t ， d e s i g n i n g ，c o n s t r u c t i o na n dm o n i t o r i n ga sw e l l ，t h ea u t h o rp r o p o s e saw h o l es e to f o v e r a l lr e q u i r e m e n t s o b j e c t sa n dp r i n c i p l e so fc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yt om e e t t h es a f e t yr u n n i n go ft h ec i t y st r a i l s y s t e m c i t y st r a i lc o m m u n i c a t i o nt r a n s m i s s i o n s y s t e mm a i n l yc o n t a i n s ：k e yt e c h n o l o g yo fc i t y st r a i lc o m m u n i c a t i o nt r a n s m i s s i o n ， c h o i c eo ft r a n s m i s s i o n m o d u l e ，c h o i c e o f b u i l d i n g t r a n s m i s s i o nn e t w o r ka n d r e c t i f i c a t i o ni np r a c t i c a lp r o j e c t s t h i st h e s i sh a sp r i n c i p a l l yc o n d u c t e dr e s e a r c hi nt h e f o l l o w i n ga s p e c t s ： 1 i th a sr a t h e r t h o r o u g h l ya n ds y s t e m a t i c a l l yd e l i n e a t e dt h em a j o rc o n t e n t si n c i t y 。st r a i lt r a n s p o r t a t i o nc o m m u n i c a t i o ns y s t e m ：t r a n s m i s s i o n ，b u s i n e s s ，w i r e l e s s ， s p e c i a l i s t ，m o n i t o r , b r o a d c a s t ，c l o c k ，p o w e r ，c a b l e ，g r o u n d ，a u t ot i c k e ts e l l i n ga n d c h e c k i n g ，f a s ，s c a d a ，a u t of i r es i r e ne t c 2 c o n c e m i n g t h ec h o i c eo ft r a n s m i s s i o nm o d u l e so fb a c k b o n e n e t w o r k ，i th a s g i v e na m p l ea c c o u n ta n dh a sc o n d u c t e da n a l y t i c a l r e s e a r c ho nv a r i o u sf o r n l s0 f t r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g ya n df e a t u r e si nt e r m so fs d h ，a t m o t na n d w i d e b a n di p t e c h n o l o g y t h a th a v eb e e na c c r e d i t e d b y c o m m u n i c a t i o nc i r c l e s b e s i d e s t r a n s m i s s i o nn e t w o r kw h i c hc o n s t i t u t e st h em a i ni m p o r to ft h i st h e s i s 。i th a sa l s o t o u c h e d u p o n t h e i n t e r f a c i n gt e c h n o l o g y a n d r e q u i r e m e n t s o ft h er e l a t e d c o m m u n i c a t i o ns u b s y s t e m si no r d e rt om e e tt h ei n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d sa n db e c o m p a t i b l e 3 i nt h ea s p e c to ft h ec h o i c eo ft h ec o m p r e h e n s i v en e t w o r ks c h e m e s ，i t p r o p o s e st o h a v et h ew h o l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r kc a t e g o n z e di n t ob a c k b o n e n e t w o r k sa n ds p e c i a l i s tn e t w o r k s 。d u et ot h ef a c tt h a t c i t y s t r a i l t r a n s p o r t a t i o n i n v o l v e sv a s ti n v e s t m e n ta n dl e n g t h yc o n s t r u c t i o na n dm u s tb ei m p l e m e n t e dl i n e a f t e rl i n e ，p e r i o da f t e rp e r i o d 。e t c h o wt oc o n n e c tp o t so fs p e c i a l i s tn e t w o r k st o b a c k b o n en e t w o r ks oa st oe f f e c tb u s i n e s st r a n s m i s s i o na c r o s si i n e sh a sa l s ob e e n d i s c u s s e d t h i st h e s i sh a sr e a c h e dt h e f o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ： c i t y s t r a i l t r a n s p o r t a t i o n m u s tb e e q u i p p e d w i t h s p e c i a l ，c o m p l e t e a n d i n d e p e n d e n t c o m m u n i c a t i o n s y s t e mi no r d e r t oe n s u r et h e t r a n s p o r t a t i o n 。ss e c u r i t y ， r e l i a b i l i t y , p u n c t u a l i t ya n de 衔c i e n c y ta n da l s o t oe n a b l ea nu n i f o r md i r e c t i o no v e ra l l r u n n i n g s i nt h e a s p e c to ft h ea p p l i c a t i o n o fc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yi n c i t y s t r a i l t r a n s p o r t a t i o n ，t r a n s m i s s i o nt e c h n i q u eo fs d hf u n c t i o n sa st h em o s tp r i n c i p a l m e t h o d t oa c c o m m o d a t ei n f o r m a t i o nd a t af l o w ( v o i c e ，v i s u a la n dg r a p h i c ) f r o m v a r i o u sc o m m u n i c a t i o ns u b - s y s t e m s ，t oc h o o s ea p p r o p d a t em e a n so fb u i l d i n g s d hn e t w o r k sa n ds d ht r a n s m i s s i o nm o d u l e s c o n s t i t u t et h e k e y s t ot h e a p p l i c a t i o no fc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yi nc i t y st r a i lt r a n s p o r t a t i o n m o r e o v e r , t h e v i e w sp r o p o s e dh e r eh a v eb e e np r o v e nr i g h tt h r o u g hp r a c t i c a lp r o j e c t s k e yw o r d ：c i t y s t r a i lt r a n s p o r t a t i o n ，c o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g y 4 f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s i n t e r f a c i n gt e c h n o l o g y ，m e a n so fb u i l d i n g n e t w o r k 5 z h o n gz h i g u o ( ) d i r e c t e db yz h a o g a n , q 引言 世界上轨道交通很早就作为公共交通在城市中出现，随着科学技术和城市化的 发展，大运量的轨道交通在现代大城市中越来越起着重要的作用。城市轨道交通的 建设，在我国正面临着前所未有的发展机遇，将成为我国大中城市有史以来最大的 基础设施建设项目。由于我国城市轨道交通的应用技术和基础理论都还处于开拓阶 段，工程实施的大多数情况是要引进新技术和新设备。迄今为止，我国尚无城市轨 道交通通信系统技术的施工规范和验收标准，没有统一的通信技术整体内容和功能 性能指标。这已成为大规模建设城市轨道交通的瓶颈，制约了城市交通建设的发展。 因而提高我国城市轨道交通的通信技术和信息应用能力，规范技术标准，降低工程 造价已是健康发展大运量轨道交通的关键。 社会的进步与交通运输的发展是密切相关的。人类的智慧推动了交通运输的发 展，交通运输的发展又促进了人类精神文明和物质文明的建设。随着科学技术和城 市化的发展，大运量的轨道交通作为公共交通在现代大城市中越来越起着重要的作 用，经济发达国家城市的交通发展历史告诉我们，只有采用大客运量的地铁和轻轨 交通系统，采用最先进的信息管理系统，爿是从根本上改善城市公共交通状况的有 效途径。 随着我国经济的发展和城市化进程的加快，我国越来越多的城市，尤其是百万 人 1 以上的大城市，交通需求迅速增长。尽管近年来城市道路及车辆拥有量都有了 大幅度的提高，但交通问题依然日益突出，表现为交通阻塞、车速降低、车祸频繁、 停车困难、废气和噪音危害严重。城市交通问题已经严重制约和影响了城市的发展， 影响了人们的生活质量的提高。综观国内外城市交通发展的经验教训，已经形成了 共识，即解决大城市交通问题的根本出路在于建立一个以轨道交通系统为骨干，以 公共交通为主体相互协调的综合交通系统。 但如何保障轨道交通的安全、可靠运行是一个复杂的信息运用和管理过程。轨 道交通运输是一个完整的大系统，它的各个部分都离不开通信，通信主要是完成各 种信息的传输。通信在轨道系统运输中起着神经系统和网络的作用。具体的说，它 主要完成以下三个方面的任务： l 、保证指挥列车运行的各种调度命令信息的传输 2 、为旅客提供各种服务的通信 3 、为设备维修及运营管理提供通信条件 为完成上述三个方面的任务和功能，通信系统设置了传输、公务、专用电话、 无线通信、电视监控、广播、时钟、电源、乘客引导显示等系统。为此，笔者结合 在上海城市轨道交通通信系统总承包中积累的现场施工经验，较为全面、系统地阐 述了城市轨道交通中通信技术的应用和总体技术要求。为了确保轨道交通运行的安 全，就要提高和规范通信系统的主要内容和功能技术要求，吸取和借鉴当今电信网 中些实用而先进的技术成果。本论文论述了城市轨道交通通信系统的组成，分析 了：下同传输技术和技术接口的技术性能，从而提出了在城市轨道交通通信中应采用 的通信技术。本课题的研究在确保轨道交通的安全运行方面具有实际应用价值。 第一章国内外轨道交通发展及通信技术应用概况 第一节国内外城市轨道交通发展概况 一、国外城市轨道交通发展概况 鉴于信息系统在城市轨道交通中的过程，是伴随着城市化的发展历程而发展， 为此，我们有必要对城市轨道交通的发展和现状作一剖析。 城市轨道交通的诞生和发展已有1 0 0 多年的历史。但重视和大规模修建城市轨 道交通系统则是在二次世界大战结束以后。2 0 世纪下半叶以来，伴随着世界范围内 城市化发展进程，世界各国的城市区域逐渐扩大，城市人口也逐渐上升。据预测， 进入2 1 世纪，世界上将有一半的人口在城市与城镇，1 0 0 0 万人口以上的特大城市 将达到2 0 个以上，1 0 0 万人口以上的大城市也将达到3 5 0 个左右。在这样个背景 下世界各国纷纷开始采用立体化的快速轨道交通系统来解决日益恶化的城市交通 问题，并且逐步形成了目前以地下铁道和轻轨铁路为主体，多种轨道交通类型并存 的l 见代城市轨道交通发展格局和趋势。 1 8 6 3 年1 月，世界上第一条地下铁道在英国伦敦建成投入运营，开始时是采用 蒸汽牵引，到1 8 9 0 年时改为电力牵引。据有关资料统计，从1 8 6 3 年到1 8 9 9 年， 世界上有7 个城市修建了地下铁道，从1 9 0 0 年到1 9 4 9 年，世界上又有7 个城市修 建了地下铁道，到2 0 世纪9 0 年代初期，全世界已有8 0 多个城市建成了地下铁道， 线路总长度超过了5 0 0 0 k m ，轻轨线路总长约有1 3 0 0 k m 。表1 2 1 列出了世界各大 州发展地铁比较早的城市。 表1 2 1世界特大城市轨道交通发展状况统计 城市名称范围轨道交通类型开通营业里线路占城市客统计 年份程( k m )条数运量比例年份 伦敦市区地铁1 8 6 34 0 893 6 1 9 8 7 市区轻轨1 52 大伦敦市郊铁路6 5 01 9 8 6 巴黎市区地铁1 9 0 03 0 01 55 0 1 9 8 5 大巴黎快速铁路( r e r )2 7 431 3 2 1 9 8 5 r 大巴黎市郊铁路9 7 02 81 9 8 5 里昂市区地铁1 9 7 81 6 431 9 8 7 东柏林市区地铁1 9 0 21 7 621 9 8 4 西柏林市区地铁1 9 0 21 0 19 1 9 8 6 郊区快速铁路s - b a h n2 9 51 9 4 5 9 多特蒙德 市区轻轨1 9 8 6 1 0 0 471 9 8 6 莫斯科市区地铁 1 9 3 52 1 29 1 9 8 6 市区有轨电车 1 9 8 6 纽约市区地铁 1 8 6 84 3 23 0 4 7 2 1 9 8 7 大城市区市郊地铁 3 6 3 01 1 2 1 9 8 6 城费市区轻轨 1 9 0 7 4 l31 9 8 7 市区地铁1 9 6 9 6 231 9 8 6 多伦多市区地铁 1 9 5 46 131 9 8 7 东京都区部地铁 1 9 2 72 1 91 02 5 5 1 9 9 6 都区部市郊铁路 5 6 56 1 1 9 9 6 都区部有轨电车 1 2 2l1 9 8 2 都市圈市郊铁路 2 l l o4 2 7 1 9 9 2 大阪市区地铁 1 9 3 39 9 161 9 8 7 汉城市区地铁 1 9 7 41 1 6 541 9 8 7 釜山市区地铁 1 9 8 52 1 311 9 8 8 薪加坡市区地铁 1 9 8 86 821 9 9 0 加尔各答市区地铁 1 9 8 61 6 4l1 9 8 8 里约热内市区地铁 1 9 7 92 1 611 9 8 7 占 突尼斯市区轻轨 1 9 8 51 0l1 9 8 6 香港市区地铁1 9 7 93 8 631 9 8 8 二、国内城市轨道交通发展概况 北京是我国最早建设地铁的城市，于1 9 6 9 年开始运营第一条地铁。改革开放以 后，随着我国经济的发展和城市化进程的加快，我国大城市的数量和规模增长较快， 百万以上人口的大城市有3 4 个，其中超过了3 0 0 万人口的城市有8 个。大城市人 口的增长和规模的不断扩大，使城市交通需求迅速增长。目前已有北京、香港、天 津、上海和广州五个大城市拥有轨道交通，其中香港有完整的轨道交通网络，其他 城市的轨道交通网络仍在规划和建设之中。我国城市轨道交通建设状况统计资料见 t 表1 2 2 。 表1 2 2我国城市快速轨道交通发展状况统计 线路名称建设阶段近期预备注 ( 建成年份)测客流 年限线路长度车站数量 已北京地铁一期工程1 9 6 9 矩2 3 61 7 建香港地铁系统1 9 7 9 1 9 8 5 年4 3 2 3 8 北京地铁环线1 9 8 1 年1 6 11 2 天津地铁一期工程1 9 8 4 证7 48 香港屯门轻便铁路1 9 8 8 1 9 9 5 在3 1 7 55 7 上海地铁一号线1 9 9 5 年2 0 1 31 6 3 61 3 上海地铁一号线延伸线 1 9 9 6 年 5 2 53 香港机场快速铁路1 9 9 8 薤 3 47 北京地铁复- - a 线 2 0 0 12 0 1 51 2 7 1 1 已上海地铁二号线 1 9 9 81 3 6 l o 建广州地铁一号线通车 2 0 2 31 8 4 71 6 筹北京地铁八一通线施工设计 2 0 2 81 5 8 9i o 备广州地铁二号线施工设计 2 62 2 建深圳地铁一号线一期工程施工设计2 0 2 3 2 5 2 92 2 南京地铁南北线一期工程部分已施工 2 0 2 51 6 9 91 3 青岛地铁一号线初步设计 2 0 2 41 6 4 31 3 重庆地下轻轨一号线初步设计 2 0 2 01 6 41 3 北京地铁西单南北线在建 2 0 3 02 0 4 41 8 北京地铁东单南北线 工可2 0 3 02 7 72 4 北京地铁3 号线预可 2 0 2 51 81 4 北京地铁1 1 号支线预可 2 0 2 51 0 27 北京一十三陵快轨交通预可 2 0 2 53 4 41 4 上海莘闵轻轨2 0 0 3 试运行 2 0 1 61 3 1 71 0 上海明珠线2 0 0 1 廷仃 2 0 2 02 4 9 72 2 广州i 黄浦轻轨预可 3 l2 2 武汉轻轨一号线一期工程在建 2 0 1 81 5 91 2 重庆轻轨二号线预可 1 7 4 71 7 沈阳轻轨一期工程总体设计 2 0 2 52 2 31 9 天津地铁南北线续建工程在建 2 0 2 2l o 89 大连快轨交通一期工程在建 2 0 2 51 3 71 3 佛山一广州快速轨道交通预可 2 0 2 02 0 1 51 4 杭州快轨交通一期工程预可 2 0 2 01 4 11 3 成都地铁一期工程预可 2 0 2 51 4 7 71 5 西安地铁一号线工程预可2 0 2 3 1 9 7 41 6 鞍山轻轨一号线工程预可1 1 5 第二节国内外轨道交通中通信技术应用概况 一、国外城市轨道交通通信技术应用概况 ( 一) 国外城市轨道交通通信技术应用功能 通信应具有高可靠性，以保证列车的安全运行。 通信应保证运营管理的高效率，确保行车调度指挥、运营管理以及为旅客的各 种服务能够高效率地进行，因此国外在城市轨道交通中都采用了各种先进的通信技 术，增大通信容量等，以保证信息的传输、存储、处理能高效率地进行。 通信和信号系统紧密结合，形成一个高级自动化的通信、指挥、控制和信息系 统。 通信与计算机和计算机网相结合，形成一个现代化的运营、管理、服务系统。 通信应完成多种信息的传输和提供多种通信服务，除了电话语音信息的传输 外，还有数据、图象、监控信号的传输与处理、综合业务数字通信网( i s d n ) 等。 多种通信方式结合形成统一的轨道交通通信网。除了站间和地区的有线电话和 数据通信网外，与运行中的列车实现通信联系，应用无线通信技术，卫星通信和移 动通信，室内无线通信等与光纤通信、程控交换等相结合，形成一个多种方式和手 段的通信网，它将大大提高通信的可靠性，充分发挥通信保证行车安全和提高运输 效率的作用。 ( 二) 通信的技术类别： 按照通信的技术类别可划分成： 语音通信主要传输人的语音信号 控制信号通信主要传送各种控制信号 数据通信主要传送各种信息系统的数据信号 图像通信主要传送传真图像信号 运输调度通信主要是控制中心调度和各站调度之间的通信联系 ( 三) 轨道交通对通信的使用要求 按照城市轨道交通对通信的使用要求可分成三类： 1 、有关行车安全与提高效率的通信系统 1 ) 列车自动控制( a t c ) 用的通信 2 ) 变电所遥控( o s c ) 用的通信 3 ) 风速雨量监视用的通信 4 ) 沿线电话 5 ) 列车运转调度电话 6 ) 列车集中控制( c t c ) 用的通信 7 ) 传真电话 8 ) 防护无线电话 1 2 9 ) 站内无线电话 1 0 ) 站间行车专用电话 2 、为旅客服务的通信系统 1 ) 预售通信 2 ) 站内旅客向导通信 3 ) 客运调度电话 4 ) 列车公用电话 5 ) 值班电报 3 、设备维修及运营管理用的通信系统 1 ) 移动无线电话 2 ) 无线呼叫 3 ) 直通专用电话 4 ) 沿线电话 5 ) 传真电报 从上述国外城市轨道交通应用的通信技术概况可以看出，它是一个种类繁多 技术先进的系统，包含了各种通信方式和手段，没有这样一个现代化的通信系统 实i 见列车的安全、可靠运行是难于想象的。 二、国内城市轨道交通通信技术应用及研究现状 为实现城市轨道交通列车运行的安全、可靠、准点、高密度和高效率，列车运 营的集中统一指挥、行车调度自动化和列车运行自动化，城市轨道交通系统必须配 合专用的、完整的、独立的通信系统。城市轨道交通专用通信系统，根据目前在国 内9 个城市建设中的情况汇总按其功能来分为： 1 、供一般公务联系用的自动电话通信子系统 2 、直接指挥列车运行的专用通信子系统 3 、向乘客报告列车运行信息的广播显示子系统 4 、用于监视车站各部位、车流情况及列车停靠、车门开闭和启动状况的闭路 电视子系统 5 、用以传送文件和数据传真及数据通信子系统 6 、为通信、信号、电力等专业的设备提供统一的定时信号和时间信息的时钟 子系统 7 、为通信系统提供可靠、稳定的通信电源和接地子系统 8 、可实现公司本身的运营管理，内部各种信息快速传递，收集、处理以及资 源共享的运营信息管理子系统 9 、为乘客提供服务的自动预售票子系统 系统 l o 、能将指挥中心内所有话音、数据视频设备的布线综合在一起的综合布线子 1 1 、为监视车站及区间隧道的灾害而设置的防灾报警子系统( f a s ) 1 2 、为解决列车调度、人员管理、设备维修以及和公安、消防建立专线联系而 设置的无线通信子系统 1 4 第二章城市轨道交通通信系统主要内瘩和功能分析 第一节城市轨道交通通信系统总体技术要求 城市轨道交通通信系统总体要求是： l 、技术先进、成熟 为了使得系统能够满足发展的需要， 的技术，坚持开放原则，采用国际标准。 2 、安全可靠 技术先进、运行安全可靠和经济。 综合国外情况，应采用国际上先进而成熟 基于城市轨道系统信息特点，传输的语音、数据、图像等应具有高度的敏感性， 因此系统需要有严密的安全措施，对数据存储、传输等均应采取安全有效的技术手 段，安全保密性要求也更加严格，必须使用防火墙等安全措施。 系统的可靠性同样重要，安全、便捷是轨道交通建设的基本原则。作为轨道交 通“神经系统”的通信骨干网络，如何保持可靠、永不停顿的运行至关重要。即使 产生故障，网络仍能瞬间自愈，保证各种应用正常进行。 3 、低时延 城市轨道交通系统的安全运行，要求许多应用应有极小的时延，对通信骨干网 络而言，必须在最短的时间内将应用信号传送到目的地。 4 、接口丰富 在城市轨道交通中，各种语音通信( 公务电话、调度电话、紧急电话等) ，信 号系统、公共广播、s c a d a 系统，乘客信息系统、列车监控、售票系统、闭路电视 监控系统等的应用，都通过一个单一可靠的通信骨干网络来传输。因此通信系统接 口的丰富性及标准适用性，显得极为重要。 5 、简单 简单的结构、便捷的安装、简便的维护是轨道交通通信网络理想的特性。同时， 要做到单个网管系统兼管多个网络的性能及所有网络的应用端口。 6 、集成c c t v 功能 通信骨干网络系统能够集成c c t v 的接入、传输和切换。 7 、投资保护 今天的投资，明天还能使用，在城市轨道领域，通信系统必须顾及到今后的技 术进步，应用拓展和网络扩容的需求。简单的系统升级、无限的网络长度延伸和灵 活的功能扩展，是通信系统总体要求中很重要的内容。 8 、带宽容量 有足够的带宽容量，完全满足现有的业务需要，并为将来的系统扩展留下一定 冗余。网络带宽应结合实际应用需求以及将来可能的发展需求。 第二节通信系统主要内容和功能分析 一、传输系统 传输系统是轨道交通通信系统中的骨干系统，各种信息都依靠传输系统进行传 递，如：各种调度( 列车调度、电力调度、防灾调度、公安调度) 电话的语音信息， 公务、区间及站间电话的语音信息；控制中心无线调度台至各车站基站的语音和控 制信息；各种低速数据通道，包括列车信号系统( a t s ) 、电力s c a d a 、时钟等系统 所需的数据信息：控制中心至各车站的自动售检票( a f c ) 、办公自动化( o a ) 、 1 0 一i o o m b s 以太网接入；控制中心至各车站的广播语音、控制信息；控制中心至各 车站的电视监控视频信息、控制信息；以及其他一些控制信息。所有这些信息都是 为列车正常运行服务的，其中一些信息如果中断会影响到列车的运行，甚至会威胁 到行车安全。因此传输系统应是一个实时、透明、无阻塞、可靠性高的系统，且当 出现紧急情况时，本系统应能迅速及时地为防灾救援和事故的指挥提供通信联络。 当本系统发生故障时，应具有降级使用功能和对重要通道的备用手段，以保证系统 基本功能。 基于以上要求，传输系统在组网时应以组成自愈网为首选，主要通道和主要设 备应有备份。在选用传输技术时，应首先考虑的是列车行车安全，同时还要考虑到 传输技术的先进性。 目前传输技术一般采用s d h 、a t m 、o t n 等制式，通过本文第二章的分析论证， 目前轨道交通通信系统宜采用i po v e rs d h 和综合接入技术，这样既考虑到传输技 术的先进性，又考虑到了轨道交通行车安全对通信系统安全可靠运行所提的要求。 这样的传输网具备以下特点： l 、网络自愈：当传输网络中的传输媒质或组成网络的其中个节点设备发生 1 6 故障时，网络能通过自身的功能实现网络的自愈。 2 、大容量：组成该网络的媒质是光纤，其带宽完全满足轨道交通的需要。s d h 技术的带宽也是相当大的。 3 、多业务：此网络提供各种各样的接口，完全满足轨道交通各种使用需要。 4 、先进性：组成此网络的s d h 技术、i p 技术、综合接入技术都是现有先进技 术。 二、公务系统 公务电话系统主要用于轨道交通线内部一般公务通信，并与市话网及相关轨道 交通线公务电话网相连。 公务电话系统一般由设在控制中心的程控交换机和设在各站的远程交换系统 组成。在轨道交通线内部，各分机间可以直接拨号通话。若轨道交通内与公用电话 网的用户间通话，则通过全自动或半自动的出入局呼叫进行。各站间的交换机以及 本系统内部交换机与公用网交换机间借助于传输系统提供的2 m 数字或模拟通道传 递信息。各交换机本身具备现代程控交换机所具有的一切功能。如 热线服务延时热线服务呼叫限制追查恶意呼叫 转移呼叫遇忙回叫用户会议电话免打扰服务 缩位拨号无应答转移呼叫等待等 同时还应有普通程控交换系统所没有的功能，如本系统应与时钟系统的时间同 步。本系统应提供区间电话业务功能，即各区间之间通过特有的话机能够通话，且 话机具有延时热线功能，即摘机不拨号，延时一段时间后，自动转接至本管辖区的 车站值班室数字话机上。 三、专用电话系统 专用电话系统是为轨道交通行车指挥、系统正常运行专设的通信系统，是轨道 交通系统专用的，主要负责控制中心和各车站的列车、电力、防灾及公安的调度， 提供调度电话、站间电话、紧急电话业务。其主要由设于控制中心的数字式程控调 度交换机的主设备、调度总机( 调度台) 和设于各车站的调度分设备、调度值班台、 1 7 调度分机等组成。站内集中电话业务由设在车站控制室的值班台和车站各部门的分 机提供。 专用子系统的主要功能是：调度电话、站间电话、集中电话、紧急电话等功能。 调度电话功能 通话功能：提供控制中心调度员与各车站值班员之间的直接通话以及控制中心 调度员之间的通话。 呼叫功能： 录音功能：在控制中心设置录音设备，可实时完成对调度总机与调度分机之间 的通话内容及通话时间、分机号等信息，以数字方式记录在多信道录音设备上。 站问电话功能：站间电话是直接为行车服务的，相邻两车站值班员之间通话利 用调度程控交换机热线电话功能提供；用户摘机即能及时、迅速沟通两车站值班 员之间通话联络。 站内集中电话功能：站内集中电话用于车站内值班台和各分机之间的通话。其 功能类似调度电话；值班台对其各分机之间的通话可进行监听、插话、强拆。集中 电话分机与公务电话分机之间相互不能呼叫。 紧急电话功能：紧急电话是在紧急状态下供乘客或车站工作人员或驾驶员使 用，每台电话都设置成热线电话，用户按键即连接至车控室值班台上。 四、无线通信系统 无线通信予系统包括列车无线通信、公安无线通信和消防无线通信。 ( 一) 列车无线通信系统 列车无线通信系统一般设置列车调度、紧急呼叫、设备维修等3 个无线通信子 系统，采用专用信道方式，由控制中心设备、车站基台、手持台和漏泄同轴电缆等 组成，其基本功能有： 通话功能：能根据用户的性质、功能不同，组成相互独立的通话组，各通话组 内的用户应能完成如下几种通话方式：( 表2 2 1 ) ( 表2 2 1 ) 通话方式 、 被叫调度台车载台手持台 主n 调度台半双工半双工 车载台半双工单工单工 手持台半双工单工单工 编组转换功能：能接受车载台的编组转换信息，当车载台由车辆段进入正线时， 驾驶员手动操作车载台“登录”按钮，完成由车辆段通话组至正线通话组的转换。 用户台识别号编制：有用户识别号( 系统内每一个用户都应分配有不同的身份 识别号l i d 号) 和用户台组识别号( 系统为每一个用户台分配组识别号组i d 号) 。 呼叫功能：调度台与移动台之问可根据使用要求实现选呼、组呼及全呼等呼叫 连接，同时移动台具有对相应的调度台发出紧急呼叫，列车调度员可按车次号、车 号呼叫列车司机。 越区切换功能：当车载台从一个车站的场强覆盖区进入另一个车站的场强覆盖 区范围时，系统具有越区切换控制功能，保证车载台的通话不中断。 对车载台的环境监听功能。 自诊断功能：控制中一心能对中一心设备及车站基台的运行状态进行自动检测，具 有故障定位报警能力。 呼叫记录存储及通话录音功能：可对通话台的识别号、呼叫类型、通话内容、 日期、通话起止时间等进行显示和存储，必要时进行打印输出。 调度台功能：调度台具有呼叫和连接功能，并可显示组内的所有用户号和组号、 工作方式、呼叫类型( 紧急呼叫应有明显的声光显示) 以及其它必要的相关信息， 其中车载台可显示身份识别号及相应的车次号、车组号、司机号等功能号。 具有区域呼叫选择功能：调度员可对一个选择区域内的所有用户进行通话。 列车调度员可选择运行中的全部或部分列车，通过车载台，启动列车广播系统， 对车内乘客进行广播。 具有强拆、强插功能，对强拆、强插用户应有提示音告警。 车载台功能：车载台具有选呼、紧急呼叫等功能。车载台设有紧急通话按钮， 当紧急按钮按下后，车载台将自动进入与控制中心列车调度员的双向通话模式，此 时调度台及车载台上均有声光告警显示，控制中心调度员可通过车载台，控制列车 广播系统，对列车内乘客进行广播。 ( 二) 公安无线通信系统 公安无线通信系统的主要功能是公安调度，其系统的主要功能有： 各通话台之间具有选呼、组呼及紧急等呼叫联接方式，其中包括本基站呼叫和 跨基站呼叫。 动态分配信道功能。 多级优先功能。 遇忙排队自动回叫功能。 控制信道和系统故障弱化功能。当控制信道出现故障时，其它话音信道均可作 为控制信道，继续控制系统工作；每个集群信道机均可独立运行，任何部位的故障 只影响部分功能，不影响系统的所有功能。 呼叫限时功能。 私密通话功能。 控制信道短数据传输功能。 电台遥毙功能。 系统网络管理功能：系统应具有完善的网络管理功能，控制中心网络管理设备 能完成移动台登记、通话时间设置、显示通话信道工作状态和主叫方、被叫方号码、 完成自动检测、故障定位和故障报警等功能。 ( 三) 消防无线通信系统 消防无线通信系统的主要功能是实现消防时间的全范围、全时间调度，其主要 功能有： 1 、当某个车站发生灾情时，控制中心值班人员通过操作控制盘，打开控制中 心链路电台及各相关车站的转发基台，建立地面与地下的联系通道。在地下区域消 防人员之间的手持机，可通过车站转发基台的转发进行通话。 2 、地下区域消防人员手持台，可通过打开车站转发基台至地铁控制中心链路 2 0 台通道，实现与消防指挥中心进行通话，同时经消防指挥中心电台转发，可与地面 消防手持台进行建立呼叫和通话。 3 、消防指挥中心通过链路台、车站转发基台可对地下区域消防人员的手持机 进行全呼。 4 、地铁控制中心消防值班员通过通话手柄、链路电台可与现场消防指挥员及 消防指挥中心值班员进行通话。 5 、地铁控制中心的监测终端能监测中心链路电台、车站通话电台和电源设备 的工作状态，具有故障报警功能。 6 、利用系统配置的1 1 9 链路仿真台和手持台，可定期进行车站内部、车站与 地铁控制中心链路台之间以及链路台与消防指挥中心之间通话功能的仿真测试。 7 、系统冗余：链路电台在控制中心主备( 冷备用) 冗余；链路电台和转发基 台的电源单元均为主备( 热备用) 冗余。 8 、应采取措施避免各车站出入口区域及出洞口区域与地面区域所有消防移动 台艺间的同频干扰。 五、广播系统 车站广播系统供控制中心的总调、列调、防灾调及各车站的值班员使用，为旅 客播放列车到发信息、向导及紧急状态的安全等服务信息，为工作人员播放作业命 令及管理信息。平时以车站广播为主，紧急情况按优先级顺序： 第级控制中心防灾调度员 第二级车站值班员、 第三级站厅付值班员 第四级站台付值班员 第五级控制中心总调度员、列调度员 六、电视监视系统 电视监视系统一般由各车站、控制中心、列车司机、地铁公安分局监控室四部 分组成。车站主要监视本站与行车安全、客流量有关的现场，控制中心监视全线各 2 i 车站客流量、行车安全及与防火灾相关的场面，列车司机监视本侧站台乘客的安全， 如列车的关门等，公安监控室集中监视各车站人流集中场所的治安情况。 系统采用分散控制及远程集中控制方式，控制权的优先级别可根据需要设定。 第一级车站 第二级控制中心防灾调 第三级控制中心列调、总调 ( 一) 车站监视 车站监视控制本站摄像机的视频信号，对图像进行切