浅谈城市轨道交通专用通信系统设计总体.doc

1、浅谈城市轨道交通专用通信系统设计总体目 录摘 要 .IAbstract.II第 1 章 前言 .1第 2 章 城市轨道通信系统总体设计 .2第 3 章 城市轨道交通专用通信系统的组成及功能 .33.1 传输系统 .33.1.1 传输制式比较 .43.1.2 传输线路在上下行轨道均敷设一条单模光缆和一条电缆。 .63.1.3 系统构成 .63.2 无线通信系统 .63.2.1 采用无线数字集群方式： .73.2.2 无线通信系统以专用频道方式: .73.3 公务通信系统 .73.4 闭路电视监视系统 .83.5 专用通信系统 .103.5.1 控制中心主系统设备 .113.5.2 站段分系统设备

2、 .113.6 广播系统广播系统 .113.7 时钟分配系统 .123.8 车站信息显示系统 .133.9 综合信息网络系统 .133.10 通信电源及接地系统 .143.11 集中监视告警系统 .143.12 民用通信引入系统 .143.13 其他一些要说明的问题: .15第 4 章 结论 .16结 束 语 .17参考 文献 .18摘 要为了保证城市轨道交通系统能可靠、安全、高效运营，并有效地传输地铁运营、维护、管理相关的语音、数据、图像等各种信息，就必须建立可靠的、易扩充的、独立的通信网。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，城市轨道交通专用通信系统应该建设成为一个

3、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。城市轨道交通专用通信系统是直接为轨道交通运营、管理服务的，是保证列车及乘客安全、快速、高效运行的一种不可缺少的智能自动化综合业务数字通信网。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、高可靠行的通信系统至关重要。论文结合城市轨道交通通信系统的集成项目，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，并介绍了城市轨道交通专用通信系统的功能、组成及各子系统的设计解决方案。旨在为类似的设计提供参考。关键词：轨道交通 运营 维护AbstractIn order to ensure

4、 the urban rail transit system is reliable, safe and efficient operation, and effective transmission of subway operation, maintenance, management of voice, data, images, and other information, it is necessary to establish a reliable, easy to expand, independent of the communication network. Consider

5、ing practical engineering in the construction of rail transit line is opened in segments and the future extension of the characteristics and dedicated communication system of urban rail transport should be built into a safe and reliable, functional, reasonable, technologically advanced, economical a

6、nd practical and easy to expansion of the communication networks.Dedicated communication system of urban rail traffic is directly to the rail transit operation and management services, is to ensure the train and passenger safety, rapid and efficient operation of a kind of indispensable automation in

7、telligent integrated service digital communication network.Urban rail transportation to its convenient and fast, as the preferred means of transport for public travel. The design and construction of urban rail transit system is essential for a high performance and reliable communication system. Comb

8、ining urban rail transit communication system integration projects, on the basis of the general design scheme of, a detailed scheme of communication system design of the system, and introduces the solution for the design of dedicated communication system of urban rail transport functions, components

9、 and subsystems. Designed to provide a reference for similar design.浅谈城市轨道交通专用通信系统设计总体解决方案设计第 1 章 前言随着我国国民经济持续稳定向前发展，工业化进程加快，致使我国城市化速度不断加速，城市规模急剧扩张，人口飞速增加。居民出行频繁导致客运需求急剧增长。而我国大中城市交通设施建设却严重滞后，束缚和限制了城市经济的发展。在这种大环境下，发展“安全、便捷、准点、舒适”的城市轨道交通就成为了解决经济发展和民生问题瓶颈的重要手段。 发展城市轨道交通不仅能有效改善城市的交通环境，而且还有助于城市建设和经济的发展。为

10、了保证建成后的轨道交通能安全、高效的运营，就必须建立可靠的、易扩充的、独立的通信网，传输和处理轨道交通运营所需的各种信息。基于上述考虑，依据“安全可靠、升级灵活、面向运营”的总原则，城市轨道交通的专用通信系统必须基于可靠性、先进性、维修性、安全性等四方面进行系统设计和优化，同时在实施过程中依托专业项目管理，从工期、分包商供应商和接口管理角度，加强风险控制，才能建设安全可靠、高效实用的轨道交通通信系统。第 2 章 城市轨道通信系统总体设计设计城市轨道交通专用通信系统应紧密围绕着为运营相关人员以及系统设备提供可靠的信息交互手段，保障轨道交通系统“安全、可靠、正点”运送乘客的目标。整个系统的设计应该

11、充分考虑系统安全可靠，消除各子系统的隐患以及由于各子系统间的接口匹配而可能产生的故障。在各个子系统功能和接口的设计中，应充分考虑到如下设计准则技术先进性、高可靠性、易维护性、易扩展和升级。这些子系统在设计上能协调工作，在不同的运营环境下能正确地相互作用。各个子系统能对各自子系统内的故障进行检测和报警 保证整个系统的可靠性。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。此外，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三期延伸的特点，该线路的通信系

12、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。 城市轨道交通通信系统由传输系统、公务电话子系统、专用电话子系统、视频监控子系统、时钟子系统、广播子系统、乘客导乘子系统、专用无线子系统、公安/消防无线子系统组成。其中传输系统是整个通信系统的核心，承载了其他的业务子系统的业务传输功能。它的可靠性直接关系着整个系统的稳定性和其他子系统业务是否可以正常运行。因此在系统设计中，传输系统的设备和方案选择成为重中之重。第 3 章 城市轨道交通专用通信系统的组成及功能城市轨道交通专用通信系统包含以下子系统:传输系统、无线通信系统、公务通信系统、调度及专用电话系统、闭路电视监视系

13、统、广播系统、车站信息显示系统、时钟分配系统、综合信息网络系统、集中监视告警系统、民用通信引入系统、通信电源及接地系统。3.1 传输系统传输系统是专用通信系统的骨干,是最重要的子系统,作为通信系统主体的传输网络必须具备传输语音信号、数据信号、图像信号等信息的能力,为其它通信子系统和信号、SCADA、FAS、EMCS、AFC、主控系统及轨道交通信息管理系统等提供可靠、灵活的信道。因此需设置一个多功能、多用途、大容量和集中维护、统一管理的综合业务数字传输系统。以保证城市轨道交通正常运行所需信息准确无误地传递。为满足地铁专用通信各子系统和信号、综合监控、门禁、电力监控、防灾、环境与设备监控及自动售检

14、票等信息传输的要求，应建立以光纤通信为主的专用通信传输系统。传输系统应采用基于光同步数字传输制式及设备或其他宽带光数字传输制式及设备，并应满足各系统接口的需求。传输系统容量应根据各系统对传输通道的需求及延伸需要确定，并应留有余量。系统主备用光通道应按 1+1 或 11 设置，分设于上、下行区间侧的光缆中构成自愈保护环，设备应具有自动切换和网络管理功能。干线光缆容量应满足地铁通信、信号、综合监控等对光纤容量的需求，并应按远期发展需求预留余量。地铁光缆网的建设宜按线网规划和建设需求，统筹设置光缆数量、容量和光缆径路。通信电缆、光缆在区间隧道内宜采用沿隧道壁架设方式，进入车站宜采用隐蔽敷设方式；高架

15、区段电缆、光缆宜敷设在高架区间通信槽道内或托板、托架上；地面电缆、光缆的敷设宜采用直埋或管道敷设方式。通信电缆、光缆应与强电电缆分开敷设。光缆与电力电缆同径路敷设时，宜采用非金属加强芯。地铁地下线内通信电缆、光缆应采用低烟、无卤、防鼠、阻燃的线缆，并应具有抗电气化干扰的防护能力。地铁地上线的通信电缆、光缆应采用低烟、低卤、防鼠、阻燃的线缆，并应具有防雨淋和抗阳光辐射的能力。 地铁敷设光缆不宜设屏蔽地线，但接头两侧的金属护套及金属加强件应相互绝缘，光缆引入室内应做绝缘处理，并应做光缆终端。干线光缆的光纤应采用单模光纤，光纤的几何尺寸、光学、传输特性等应符合国家现行标准的相关规定。在控制中心、各车

16、站、车辆基地之间应在区间的上、下行侧分别敷设一条高抗干扰音频干线电缆。光缆、电缆进入终端设备之前，应设配线架，并应有足够的容量及保安设备。3.1.1 传输制式比较根据传输系统的功能、传输业务类型以及当前通信技术的发展,并结合城市轨道交通的通信传输系统的具体要求,目前城市轨道交通通信传输网络的技术采用较多的有一体化 SDH 和 OTN 两种制式。(1)一体化 SDH 制式。以 SDH 传输体制为基础,以宽带为开放平台,承载话音、数据、图像接入等多业务平台,多种业务在单台设备上接入、交叉、映射和传输。图3-1 所示是基于 SDH 的多业务平台，在城市轨道交通专用通信中有很重要的应用图 3-1 基于

17、 SDH 的多业务平台SDH 具有国际统一的网络节点接口标准,具有信号互通、传输、复用、交叉连接的功能;具有标准化的信息结构等级(STM-1、STM-4、STM-16)和块状帧结构,丰富的开销比特有利于网络的维护管理;具有统一的光接口,能够实现横向兼容,允许不同厂商的设备在光路上互通;采用软件进行网络配置和控制,易于增加新功能和新特性,适于将来的不断发展;组网灵活,网络结构和设备简单,可组成点对点、链形、环形等拓扑结构的网络;扩容能力强,易于从 155Mb/s 升级至 622Mb/s 及更高速率;通过与接入设备配合能够提供丰富的接口;设备国产化程度高;接入透传:原有 SDH 基础上,增加宽带接

18、口功能,实现数据业务的透明传输,IP/ATM 捆绑成 Nx2M 或直接映射进 VC4,独占 VC4 通道,点对点透传,将各类的通讯信息传输在一个平台上,如话音、音频、数据、视频及 LAN 业务等;交换汇聚:节点具有以太网/ATM 二层交换功能,支持数据业务的汇聚。(2)OTN 制式。OTN 是一种高速度、全透明、无阻塞的数字同步传输网,特别适用于封闭式专用传输网络。OTN 网由中心控制设备、节点机和光纤组成,通过连接节点机的光纤构成环路。OTN 是全透明的传输网,多用户(设备)的不同速率可同时传送。可避免数据访问时间过长。可执行对实时性要求较高的系统。OTN 可提供丰富的接口,如话音、数据、图

19、像、以太网等。带宽分配灵活,所有的带宽分配由网管 NCC 完成。网络修改简便,模块化结构易于扩展。图 3-2 国内某轻轨电视监控系统图3.1.2 传输线路在上下行轨道均敷设一条单模光缆和一条电缆。3.1.3 系统构成(1)一体化 SDH 方案。在控制中心、各车站、车辆段均设一套光分插复用设备,光纤传输网络分别以控制中心为起点,通过主备用光缆中各 2 根光纤相连组成一个二纤通道自愈保护环。将公务中继通道、调度、视频、广播信息、以及其他各专业所需信息传输至控制中心。至其它既有线控制中心的通道可通过换乘站设备与其它既有线的传输设备连通来实现。(2)OTN 方案。在控制中心、车辆段(综合基地)及各车站

20、均设置 OTN2.5Gb/S节点机,以控制中心为起点,通过连接各站点节点机光收发器的一主一备 2 根光纤构成一个环网。各站点所需语音、数据、视频、2Mbit/s 中继线及以太网信息由节点机界面卡直接引出。3.2 无线通信系统无线通信系统为轨道交通内部固定工作人员与流动工作人员之间提供高效短信息和话音通信。系统为运营控制指挥中心的行车调度员、环境控制调度员、公安值班员、维修调度员等对列车司机、运营人员、维护人员和现场工作人员等无线用户分别实施无线通信；为车辆段值班员对段内的无线用户实施无线通信；以及相应的无线用户之间必要的无线通信。同时还具有相应的呼叫、广播、录音、存储、显示、检测和优先权等功能

21、。系统以调度组为通信为主，同时还可实现用户间一对一的单独通信。系统可以传递数字信息，根据列车的需要实时的传递列车状态信息。地铁线网无线通信系统应统一规划、分期实施、合理利用频点资源，并有利实现地铁线网无线通信系统互联互通及资源共享。多条线路合用的控制中心无线通信系统宜采用多线合设中央无线交换机，且应由先建线路负责设计和实施，以及预留后续线路接入的条件和扩容能力。无线通信系统采用的工作制式应符合国家相关技术标准的规定，所采用的工作频段及频点应经重庆市无线电管理部门批准。无线通信系统宜采用数字集群移动通信系统。无线通信系统应采用有线、无线相结合的传输方式。中心无线设备应通过光数字传输系统或光纤与车站、车辆基地的无线基站连接。各基站应通过天线空间波传播或经漏缆的辐射构成与移动台的通信。无线系统基站设置方式可选择单基站大区制方式、多基站中区制方式和多基站小区制方式等多种方