城市轨道交通通信概述.pdf

城市轨道交通通信概述 一、城轨通信系统的作用 首先，城轨通信系统与信号系统共同完成行车调度指挥，并为城轨的其它各子系统提供信息传输通道和时标(标准时间)信号。此外，通信系统是城轨交通内部公务联络的主要通道，使构成城轨交通内部的各个子系统能够紧密联系，以提高整个系统的运行效率。当然，通信系统也是城轨交通内、外联系的通道。城轨通信系统在发生灾害、事故或恐怖活动的情况下，是进行应急处理、抢险救灾和反恐的主要手段。城市轨道交通越是在发生事故、灾害或恐怖活动时，越是需要通信联系，但若在常规通信系统之外再设置一套防灾救护通信系统，势必要增加技资，而且长期不使用的设备亦难以保持良好的运行状态。所以，在正常情况下，通信系统能为运营管理、指挥、监控等提供通信联络的手段，为乘客提供周密的服务；在突发灾害、事故或恐怖活动的情况下，能够集中通信资源，保证有足够的容量以满足应急处理、抢险救灾的特殊通信需求。二、城市轨道交通对通信系统的要求 城市轨道交通对通信系统的要求是能迅速、准确、可靠地传递和交换各种信息。(1)对于行车组织，通信系统应能保证将各站的客流情况、工作状况、线路上各列车运行状况等信息准确、迅速地传输到控制中心。同时，将控制中心发布的调度指挥命令与控制信号及时、可靠地传送至各个车站及行进中的列车上。(2)对于城轨运行的组织管理，通信系统应能保证各部门之间、上下级之间保持畅通、有效、可靠的信息交流与联系。(3)通信系统应能保证本系统与外部系统之间便捷、畅通的联系。(4)通信系统主要设备和模块应具有自检功能，并采取适当的冗余配置，故障时能自动切换和报警，控制中心可监测和采集各车站设备运行和检测的结果。三、城轨通信的分类 1按业务分类(1)专用通信 专用通信是附内组织与管理所使用的通信网络，包括：行车、电力、维修、公安和防灾调度以及站内、区间、相邻车站的通信。平时，主要用于直接组织、指挥列车运行；紧急情况下，可进行应急调度指挥，是城轨中最重要的业务通信网。(2)公务电话通信 公务电话通信是城市轨道交通内部的电话网，相当于企业总机。供一般公务联络使用，以及提供与外界通信网的连接。(3)有线广播通信 有线广播通信是城市轨道交通运行组织的辅助通信网。平时，向乘客报告列车运行信息，扩放音乐；在紧急情况下，可进行应急指挥和引导乘客疏散。(4)闭路电视 闭路电视是城市轨道交通的现场监控系统，用以监视车站各部位、客流情况及列车停靠、车门开闭和启动状况；在紧急情况下，用以实时监视事故现场。(5)无线通信 无线通信提供对位置不固定的相关业务工作人员以及列车司机的通信联络，作为固定设置的有线通信网的强有力的补充。(6)其他通信 时钟系统，使整个系统在统一的时间下运转；会议通信系统，提供高效的远程集中会议通信，如电话会议、可视电话会议等；数据通信系统，用以传送文件和数据。2按传输媒介分类 城轨通信按传输媒介可分为有线通信和无线通信。有线通信的传输媒介为光缆、电缆。有线通信包括：光纤传输、程控交换、广播、闭路电视等。无线通信利用空间电磁波进行传输。无线通信包括：无线集群通信、无线局域网(WLAN)、移动电视和公众移动通信网等。四、城轨通信网 城市轨道交通通信系统应是一个能够承载音频、视频、数据等各种信息的综合业务数字通信网。一般情况下一条城轨线路建立一个独立的通信网，一个城市建立多条线路的情况下，可通过数字交叉连接设备(DXC)和中继线路连接各条城轨线路的通信网。1城轨通信网的基本结构 城轨通信网由光纤数字传输系统、数字电话交换系统、广播系统、闭路电视监控系统、无线通信系统等组成。上述系统通过电缆、光缆、漏泄电缆和空间电磁波等传输媒介，在控制中心与各车站、列车之间构成多个互相关联、互相补充的业务网，为城市轨道交通提供综合通信的能力。构成通信网的基本要素是传输设备、交换控制设备和终端设备。将传输设备(链路)和交换控制(节点)设备按照适当的方式连接起来，就可构成各种通信网。若为一种业务网建立一个专用的传输网，会造成线路与传输设备的浪费。在城轨通信中，通常的做法是建立一个大容量的公共光纤传输网，利用复用、解复用设备和数字交叉连接设备(由软件控制的数字配线架)为城轨各种业务网提供骨干传输通道。目前，城轨传输网的物理网络均采用图 1-1(a)所示的光纤环网拓扑结构，其主要优点是在光纤中断或传输节点故障时仍能保证正常的通信，故亦称为光纤自愈环。在光纤环路中，根据所传送业务的不同，城轨各通信网的逻辑网络(承载在物理网络上)。拓扑结构有总线形和星形等拓扑结构组成，在图 1-1(b)所示的总线形结构中，控制中心与各车站的业务节点设备均连接在总线上；在图 1-1(c)所示的星形结构中，控制中心与各车站业务节点设备以点对点方式相连接。根据城轨通信的需求，要求城轨传输网络能够承载音频、视频和数据等综合业务。目前，城轨传输网多数采用基于 SDH 的多业务传输平台(MSTP)。MSTP环路可以提供电路和分组两种传输通道。在分组传输中，因每个数据包均带有地址信息，故网络拓扑以总线方式为主；在电路传输中利用信令连接通信电路，故网络拓扑以点对点方式(星形)为主，但对音、视频和数据的广播信息以及在电路数据通道中传送带地址编码的数据时，网络拓扑也可采用总线方式。传统的数字音频和视频均通过电路通道传输，随着 IP 电话、IP 视频技术的进展，城轨通信的音、视频业务已开始进入分组通道传输。预计未来的城轨通信网将会演进为一个全 IP 网络。2通信网的基本设备 由上述讨论可知，在城轨中各类业务网络采用同一个公共的传输网。在该传输网的节点上安装不同类型的业务节点设备，则组成不同类型的业务网络。1-1 城轨通信网的物理网络与逻辑网络的拓扑结构 无论哪一种城轨业务网，在控制中心和各车站均应配备相应的业务节点设备，组网原理及通信控制过程基本相同。城轨通信网(其中包含多个业务网)的设备组成如图 1-2 所示。对光纤环路而言，其物理网络的拓扑结构为环形结构，各通信节点与环直接相连，物理环网在光纤切断或环内传输节点设备故障时，信号可从另一方向环回，故有很好的抗毁性。在传输电路分析中，对环形结构的可视为总线型结构，故在图 1-2 中控制中心与各车站所组成的逻辑网络的拓扑结构表示为总线结构。在控制中心和各个车站配置的业务节点设备主要包括：公务和专用电话交换设备、广播设备和闭路电视设备。在控制中心的公务电话交换设备，通过光纤传输系统连接车站交换机或中心交换设备的远端模块。在车站电话交换节点设备上可以连接普通电话机、传真机、电路数据终端。控制中心与各车站的交换设备之间，在逻辑上一般采用点对点的星形连接方式，构成公务电话子系统。在控制中心的调度电话交换设备，通过光纤传输系统和 PCM 接口设备连接各车站的调度电话机。中心调度交换设备与车站调度终端之间，在逻辑上一般采用点对点的星形连接方式，构成专用电话子系统。图 1-2 通信网设备组成图 B 一广播设备；C 一闭路电视设备；E 一交换设备；O 一光纤传输系统；M一话筒；LS 一扬声器；P 一摄像机；S 一监视器；Tel 一电话机；FAX 一传真机；DTE 一数据终端；Dis.Tel-调度电话；DSD 一数字信号分配器。控制中心的广播设备通过光纤传输系统与车站的广播设备相连接，中心广播设备与各车站广播设备之间，逻辑上一般以总线方式连接，构成有线广播子系统。控制中心的闭路电视设备通过光纤传输系统与车站的闭路电视设备相连接。中心 CCTV 设备与各车站 CCTV 设备之间采用点对点的星形连接方式，构成闭路电视子系统。由于传输网的物理网络采用总线形(环网)结构，控制中心送出的各种信息必须按需在各个车站从总线上分出来，送到相应的车站设备，各车站送给控制中心的信息及各车站之间互相传递的信息又必须插入到总线上去，因此在各车站需配备数字信号分配器(DSD)，以实现信息的分/插与连接功能。有了数字信号分配器，控制中心和各车站送出的各种信息能够汇集在同一个光纤传输系统中进行传输，并能顺利到达各自的目的地。典型的数字信号分配器为 SDH 环网中的传输节点设备 ADM。ADM 串联在环中，将光信号转换为电信号，并进行解复用。解复用后的电信号经数字配线模块(DXC)让大部分承载信号复用和电/光转换后直通，小部分承载信号提供上下车站业务(落地)。