城市轨道交通通信系统设计

2022-09-12

对于在轨道交通中占据重要地位的通信系统来说, 它的可靠、稳定和安全对轨道交通的下常运营以及乘客的人身安全有着不可替代的重要意义。本文结合已完成的新线路城市轨道通信系统的建设, 对通信系统的设计与实现进行了分析与研究。

1 通信系统总体设计

轨道交通的通信系统, 承载着运营管理中的语音、数据、图像和文字等各种信息, 为确保行车安全、提高运输效率和现代化管理水平、提升旅客舒适度以及突发情况下提供应急处理手段等方面, 提供重要的通信保障。考虑到实际工程中的轨道交通建设线路为分段开通及今后延伸的特点, 该线路的通信系统, 应该建设成为一个安全可靠、功能合理、技术先进、经济实用并易于扩展的通信网络。

2 传输子系统设计

2.1 设计准则

传输子系统用于控制中心与车站/车辆段、车站与车站/车辆段、与其他线路控制中心、公安指挥中心之间各种信息的传递 (包括数字视频、音频信息、低速数据信息、及高速数据信息、等各种信息的传输) , 是城市轨道交通专用通信网的基础。对于传输子系统的设计, 必须严格遵循以下原则。

(1) 可靠性。在系统设计时必须采用网络保护、设备保护、冗余配置等多种手段保证系统的可靠性。

(2) 先进性。传输网络系统应该是一个先进的开放型网络, 支持各种协议的互联。选用国际先进的技术标准, 保证系统具有较长的生命力和扩展能力, 满足将来系统升级和扩容的要求。

(3) 实用性。网络系统选用的硬件设备和软件系统应当具有良好的性能价格比, 网络系统的日常管理和维护简单方便, 经济实用, 网络拓扑结构和技术符合实际应用的要求。

2.2 MSTP 2.5G双纤保护环设计方案

(1) 需求分析。在控制中心到公安指挥中心建立点对点链路, 在控制中心到其它线路控制中心建立点对点链路。需要完成各个节点之间的图像、广播、公务、调度、无线、时钟、以太网、电话等多种业务的传输。

(2) 系统架构。在城市轨道交通建设中采用MSTP技术的先进性在于集成度更高, 稳定性更高, 对以太网业务的保护性能更好, 同时相比SDH技术增加了动态分配带宽, 对总线型宽带数据业务的支持能力强。

(3) 网络保护技术选择。由于选用基于SDPHE/MSTP方案, 网络保护方式可以采用通道保护, 也可以采用复用段保护。针对目前的传输方式来看, 这两种保护方式均为倒换时间短 (小于50ms) , 可靠性高的先进技术。通道保护普遍用于网络总线型业务量较小的环形保护网络, 对于网络总线型业务量较大的情况, 应用复用段保护就比较合理。

3 公务电话子系统设计

3.1 设计准则

公务通信系统主要用于在建线路一期工程内部各部门间的电话联系, 服务范围包括控制中心、车站、车辆段、公安派出所及沿线区间风井。公务电话系统采用数字程控交换机组网, 与城市公用电话网连接, 向地铁用户提供内部交互及国内、国际长途和传真、数据等多种电信业务。公务电话是城市轨道交通中应用最广泛的业务之一, 它的设计关键是高可用性。

3.2 用户交换机模式组网的设计方案

控制中心提供一套公务数字程控交换机, 在各车站和车辆段设置具有交换能力的远端模块。各车站和车辆段通信系统采用2M数字中继星型连接到控制中心数字程控交换机。

4 专用电话子系统设计

4.1 设计准则

专用通信系统是控制中心调度员和车站/车辆段值班员指挥列车运行和指导设备操作的重要通信工具, 主要包含调度电话、局部电话、区间电话、站间行车电话和车站紧急电话五种应用, 整个系统设计关键是高可靠性。

4.2 设计方案

(1) 星型组网的系统架构。

专用电话子系统由于车站的调度业务较多, 需要组成车站级的调度网, 因此采用二级调度方案组网, 调度主机应选择公共部分全冗余热备份。专用电话子系统分为三大部分:枢纽主系统MU、车站分系统BU和网管系统。MU设置在控制中心, BU位于沿线的各个车站、车辆段及停车场, 两者之间通过数字传输通道组成调度专用通信系统网络, 为了避免某车站的设备失败对全系统的影响, 选用星型网络拓扑连接中心与各站设备;这种组网方式安全性较高, 不会因为一条传输通道的中断或某个车站设备出现故障而影响其它车站的通信。

(2) 语音与数据业务时隙分配。

采用星型的组网方式后, 每个车站分系统对应于主系统都有自己独立的2M通道去完成它们之间所有的语音和数据业务。固定通信时隙。系统内部通信检测及数据传送所占用。调度时隙。系统对数字调度采用专用调度时隙的方式实现。

5 视频监控子系统设计

5.1 设计准则

视频监控系统包括运营视频监控系统和公安视频监控系统两个独立的系统。是调度员和车站值班员监视列车运行、掌握客流大小和流向、提高行车指挥透明度的辅助通信工具, 是列车司机在车站停车后监视旅客上下车、掌握开关车门时间的重要手段。当车站发上述灾情时, 电视监视系统可作为防灾调度员指挥抢险的指挥工具。

5.2 二级监控中心的设计方案

各站摄像头图像经前端转换盒处理后, 在字符时间发生分配器对图像进行站名、地理信息、时间信息的字符异加, 之后经过画面合成后进入视频矩阵, 可以通过车站车控室的监视器调用, 同时输入硬盘录像机进行存储。本站在车控室或警务室设置控制键盘和监视器以满足车控室或警务室的调用图像要求。对于系统而言, 各个车站的车控室构成了第一级的监控中心, 在车控室中可以控制、调用本站的前端摄像机视频图像, 具有独立的电视监视系统所应具有的所有功能和特点;运营控制中心则构成了第二级的监控中心, 同样可对各个车站的前端摄像机进行控制、调用和选择记录。

6 系统可靠性设计

从通信系统的网络层次结构来说, 可以分为:系统和网络、子系统、设备、电路板等层面。可靠性的设计可以从各个层面来体现:系统和网络层面:采取网络层面的拓扑结构等保护措施。子系统层面:各子系统从网络架构和设备的冗余机制来保证系统的可靠性, 通过“故障弱化”提高可靠性。设备层面:选用的设备应在城市轨道交通领域中具备良好的业绩和质量。电路板层面:设备和电路板适应地铁环境的设计, 例如电磁兼容性、防雷、温度、振动等。

摘要：城市轨道交通以其便利快捷, 成为市民出行的首选交通工具。为城市轨道交通设计和构建一个高性能、高可靠性的通信系统至关重要。论文结合城市轨道交通新建线路通信系统集成项目, 在总体设计方案的基础上, 对相关子系统进行了通信系统的详细方案设计, 旨在为类似设计提供参考。

关键词：城市轨道交通,通信系统,设计