2004培训教材-城市轨道交通通信系统

2004培训教材-城市轨道交通通信系统 2005培训教材 城市轨道交通通信工程设计概述 编写:通号处 魏祥斌 铁道第四勘察设计院通号处 二00五年七月 目录 1. 概述 ............................................................................................................. 1 1.1. 城市轨道交通概述 .................................................................................. 1 1.1.1 轨道交通,城市建设必由之路 ....................................................... 1 1.1.2 世界城市轨道交通发展简史........................................................... 1 1.1.3 我国城市轨道交通的现状及未来 ................................................... 3 1.2. 城市轨道交通的机电系统 ...................................................................... 7 1.2.1 机电系统概述 .................................................................................. 7 1.2.2 通信系统的定义 .............................................................................. 8 2. 城市轨道交通的通信系统 .......................................................................... 8 2.1. 传输系统 ................................................................................................. 8 2.1.1 系统概述 ......................................................................................... 8 2.1.2 技术体制分析 .................................................................................. 9 2.1.3 几个主要技术问题 .........................................................................13 2.1.4 工程实例 ........................................................................................14 2.2. 公务电话系统 ........................................................................................15 系统概述 ........................................................................................15 2.2.1 2.2.2 系统功能 ........................................................................................16 2.2.3 方案比选 ........................................................................................16 工程实例 ........................................................................................18 2.2.4 2.3. 专用电话系统 ........................................................................................19 2.3.1 系统概述 ........................................................................................19 2.3.2 系统功能 ........................................................................................20 2.3.3 方案比选 ........................................................................................21 2.3.4 工程实例 ........................................................................................22 2.4. 无线通信系统 ........................................................................................23 2.4.1 系统概述 ........................................................................................23 2.4.2 系统功能 ........................................................................................24 2.4.3 系统制式 ........................................................................................24 2.4.4 系统构成 ........................................................................................25 2.4.5 几个主要技术问题 .........................................................................27 2.5. 闭路电视监视系统 .................................................................................28 2.5.1 系统概述 ........................................................................................28 2.5.2 系统功能 ........................................................................................29 2.5.3 系统方案 ........................................................................................30 2.5.4 系统构成 ........................................................................................31 2.5.5 工程实例 ........................................................................................32 2.6. 广播系统 ................................................................................................33 2.6.1 系统概述 ........................................................................................33 2.6.2 系统功能 ........................................................................................33 2.6.3 系统构成 ........................................................................................34 2.6.4 工程实例 ........................................................................................35 2.7. 车站信息显示系统 .................................................................................36 1 2.7.1 系统概述 ........................................................................................36 2.7.2 系统 架构 酒店人事架构图下载公司架构图下载企业应用架构模式pdf监理组织架构图免费下载银行管理与it架构pdf ........................................................................................36 2.7.3 系统配臵 ........................................................................................37 2.8. 车载信息传输系统 .................................................................................38 2.8.1 系统概述 ........................................................................................38 2.8.2 数据传输通道方案 .........................................................................38 2.9. 时钟同步系统 ........................................................................................39 2.9.1 系统概述 ........................................................................................39 2.9.2 系统功能 ........................................................................................39 2.9.3 系统构成 ........................................................................................40 2.9.4 工程实例 ........................................................................................41 2.10. 电源及接地系统 ....................................................................................41 2.10.1 系统概述 ........................................................................................41 2.10.2 系统功能 ........................................................................................41 2.10.3 电源系统构成 .................................................................................42 2.10.4 通信电源及环境监控系统 .............................................................42 2.10.5 接地 ................................................................................................42 综合网络管理系统 .................................................................................43 2.11. 2.11.1 系统概述 ........................................................................................43 2.11.2 系统功能 ........................................................................................43 系统构成 ........................................................................................43 2.11.3 2.12. 通信线路 ................................................................................................45 2.12.1 通信光缆 ........................................................................................45 2.12.2 通信电缆 ........................................................................................45 2.12.3 线路防护 ........................................................................................45 3. 商业和公安通信系统 .................................................................................46 3.1. 商业通信系统 ........................................................................................46 3.1.1 主要设计思路 .................................................................................46 3.1.2 移动电话引入系统构成 .................................................................46 3.1.3 光纤出租 ........................................................................................47 3.1.4 预留IC卡公用电话 .......................................................................47 3.2. 公安通信系统 ........................................................................................48 3.2.1 主要设计思路 .................................................................................48 3.2.2 公安视频监控系统 .........................................................................48 3.2.3 警用无线通信指挥调度系统..........................................................50 3.2.4 计算机网络系统 .............................................................................50 3.2.5 公安专用电话系统 .........................................................................51 2 1. 概述 1.1. 城市轨道交通概述 1.1.1 轨道交通,城市建设必由之路 随着我国国民经济的持续增长和城市化进程的加快～城市人口日益膨胀～小城镇发展为城市～大城市发展为大都市,加之城市机动化的飞速发展～城市人均拥有机动车的比率呈指数上升～“走路难、乘车难、行车难、停车难”的矛盾日益激化～城市交通拥堵问题已成为当前我国各大城市经济社会发展和城市各项功能建设的“瓶颈”。 借鉴世界发达国家的 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 ～从解决问题的前瞻性、保证交通的安全性和可靠性、减少对城市空气和环境的污染及可持续性发展等各方面综合考虑～在城市中心区采用地铁形式～是解决城市交通拥堵的根本措施～是我国大城市走出交通困境的必由之路。 轨道交通以其运送量大、快速、正点、低能耗、少污染和乘坐舒适方便等优点～常被称为“绿色交通”～城市轨道交通的建设～可以提高市民生活质量～缓解交通拥挤,可以促进经济社会发展～改善投资环境,可以带动沿线土地开发利用和促进大城市的各相关领域的发展～这对于21世纪实现城市可持续发展具有重要的战略意义。 城市快速轨道交通历经发展～种类、形式繁多。按不同的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ～可以分为轮轨系统与磁悬浮系统～双轨系统与独轨系统～还有跨座式和悬挂式～从客运能力的大小～可以分为大运量、中运量和小运量交通系统等等～不一而足～在此不展开解释～亦不严格区分叙述～将各种系统均统称为城市轨道交通系统或地铁。 1.1.2 世界城市轨道交通发展简史 1863年1月10日～城市轨道交通的诞辰。这一天～英国首都伦敦～世界上第一条用蒸汽机车牵引的地下铁道线路,6.5km,建成通车～至今已有140多年的历史。由于是蒸汽机车在地下隧道内运行～所以隧道里烟雾弥漫～但当时的伦敦市民甚至皇亲显贵～都乐于乘坐地下列车～因为在拥挤不堪的伦敦地面街道上 1 寸步难行～其条件和速度都不如地铁列车。 伦敦自1863年创建世界上第一条地下铁道以来～历经百年的发展～通过不断提高技术水平～伦敦地铁系统已成为当今世界上的先进技术范例之一～特别是1879年电力驱动机车研究成功后～伦敦地铁几乎每年都有新发展。目前～伦敦地铁线路总长度约410km～其中地下隧道171km～共设臵车站275座～地铁车辆保有量总数约4139辆～年客运总量已突破8亿人次。 受伦敦成功建设地铁的影响～美国纽约也于1867年建成了第一条地铁。现在纽约已发展成为世界上地铁线路最多、里程最长的一座城市～目前～纽约地铁线路总长度约421km～其中地下隧道258km～共设臵车站476座～地铁车辆保有总数约6561辆～年客运总量已突破10亿人次。 世界上较早建设地铁的国家和城市还有法国巴黎,1900年,、德国的柏林,1902年,和汉堡、美国的费城以及西班牙的马德里,1919年,等～之后～除“二战”期间地铁建设处于低潮期外～世界上地铁建设蓬勃发展～加拿大多伦多和蒙特利尔、意大利罗马和米兰、美国旧金山和华盛顿以及前苏联的莫斯科和列宁格勒等等著名的城市都修建了地铁～整个亚洲地区也有日本、韩国、新加坡、马来西亚、印度及我国北京、上海、广州及香港地区等相继修建了地铁。 日本东京的第一条地铁线路于1927年建成通车。虽然日本的地铁是效仿欧洲技术建设而成～但他们在修建地铁的同时～着重开发主要车站及其邻近的公众聚集场所～这些场所能促进地下商业中心的建设～而且与地下车站连成一片～使地铁这一公益性基础设施获得了新的活力～取得了较好的经济效益和社会效益。截止1996年～东京地铁已拥有12条地铁线路～线路总长度约237km～共设臵车站196座～车辆保有总数约2450辆～年客运总量已突破25亿人次～是当今世界上地铁客运量最大的城市之一。 世界上修建速度最快和最繁华的地铁是莫斯科地铁。1932年～莫斯科的第一条地铁开始动工～这条长11.6km～13座车站的地铁线路～到1935年5月建成通车～所耗时间仅三年有余～建设速度空前。发展至今～莫斯科已拥有地铁线路9条～总长度约244km～年客运量已突破26亿人次。莫斯科地铁的建筑风格和客运效率举世闻名～每个车站都由著名的建筑师设计～并配有许多精美雕塑～使乘客有身临宫殿之感。 2 世界上唯一能通过公司内部资产运作获得盈利的地铁运营公司可能在香港。由于80,的香港居民都居住或工作在依山傍水的窄小走廊地带～要想在地面通过大规模拆除房屋、拓宽道路来减轻交通拥挤不太可取～因此～港府大力推进地铁工程。目前～香港的地铁和轻轨交通已形成布局合理、换乘方便、四通八达的地铁网～覆盖港岛主要地区～并与大陆铁路相连。香港地铁的运输效率和巨大的经济效益举世闻名 1.1.3 我国城市轨道交通的现状及未来 随着我国改革开放的不断深化和社会经济的持续发展～进入到20世纪90年代～以北京、上海和广州为代表的国内大城市～从改善城市交通状况、促进城市协调发展的目的出发～分别修建了城市轨道交通线路。此后～国内其它一些大城市也相继制定了各自的城市轨道交通规划～目前我国48座百万人口以上的特大城市中～已有30多座城市开展了城市轨道交通的建设或建设前期工作。城市轨道交通已成为我国城市基础设施建设领域的一个热点。 我国城市轨道交通工程建设方兴未艾～虽然目前国家从缓解“通货膨胀”压力的角度出发～控制我国城市轨道交通的建设规模～比如杭州、苏州等许多城市的轨道交通建设项目均未得到国家的立项批准～城市轨道交通建设的热度有所消退。但毕竟需求巨大:北京,2008年奥运会～到2008年将建设242.2km城市轨道交通线路～每年新建不少于40km,上海,2010年世博会～到2010年将建设406km的轨道交通线路～每年新建40，50km,广州,2010年亚运会～到2010年每年要建成20km以上的轨道交通线路。还有其它一些大城市～包括武汉～为了缓解交通压力、提升城市形象、获得可持续发展能力～也在建设或规划城市轨道交通系统。 北京～是国内最早开始城市轨道交通建设的城市～第1条地铁于1969年10月建成通车～线路长度为23.6km,第2条地铁环线于1984年9月建成通车～全长19.9km。根据北京地铁线网规划～到2010年北京地铁将建成并投入运营的线路有一号线,包括八通线,、二号线、四号线、五号线、十号线、十三号线、奥运支线、机场客运专线等。目前～一、二、十三号线和八通线已建成并投入运营～四、五、十号线正在建设之中。下图为北京市2008年城市轨道交通线网规 3 划示意图。 上海～从地铁1号线工程于1993年5月建成通车～经过10年左右的建设～ 4 已经建成并投入运营的轨道交通1、2、3号线～形成了总长65km左右、“十字加环”的“申”字形初始线路～日均承担客运量120万人次～约占公交客运量的11,～初步显示了轨道交通快速和大运量的优势。计划在“十五”期间～上海要建设9条总长达188km的轨道交通线路～除1、2、3号线外～5号线已于2003年底开始试运营～4号线工程建设正在实施之中～其它线路:2号线西延伸段、3号线北延伸段、6号线、7号线、8号线和9号线～即将开工建设。 广州～到2010年将有一号线，八号线及广佛线,广州段,共9条线路～累计建成189.7km、128座车站投入运营～预计有141万人次/日左右的客流。目前～广州地铁一号线和二号线已建成并开通运营～线路长度总计36.1km,三号线、四号线大学城专线段和黄，黄段正在建设之中,五号线和广佛线设计已经开始～工程建设即将启动,六号线和二、八号线拆解工程也正在筹划中。 5 武汉～远景规划的轨道交通线网～由7条线路构成～总长约220km～将承担全市主要的过江交通。7条轨道线将设站182座～设臵跨长江线路3条、跨汉江通道3条～并配套规划汉口火车站、汉口中心区、洪山广场、武昌火车站、武汉火车站、汉阳十里铺等主要客运枢纽。这7条线路将分为三个层次。第一层为三镇间骨架线路100km～由2、3、4号线构成～跨越两江～连通三镇,第二层为镇内主干线路60km～由1、5号线沿镇内客流主流向布设～分别贯穿汉口、武昌地区的东西方向,第三层为线网辅助线路60km～由6、7号线构成～其中6号线沟通汉口、汉阳旧城～7号线联系汉口北部与武昌东南部。 武汉轨道交通远期规划 线路 起止路段 类型 线路长度(km) 站点数 1号线 吴家山—堤角 轻轨 30.5 26 2号线 常青花园—流芳 地铁 39.8 31 3号线 沌口—三金潭 地铁 32.2 27 4号线 永安堂—青山 地铁 29.3 22 5号线 青山—青菱 地铁 33 27 6号线 老关村—堤角 地铁 25.3 24 7号线 古田—野芷路 地铁 32.7 25 6 1.2. 城市轨道交通的机电系统 1.2.1 机电系统概述 城市轨道交通属于集多工种、多专业于一身的复杂系统～在过去的100多年中～从单一的线路布臵～发展到采用先进技术组成的复杂而通畅的地下和高架网络。充分利用现代高新技术成就～是实现高度现代化城市轨道交通系统安全运转的保证。 从基本原理而言～城市轨道交通与干线铁路,城市间铁路、大铁,是一脉相承的～是同一领域的衍生分支。城市轨道交通具有客流量大、行车密度高、服务时间长、体量狭小等主要特点。因为这些特点～基于微电子技术、信息传输技术和计算机网络技术的行车控制技术,车辆、信号及控制系统、无线通信系统,被广泛应用～行车安全度和准点率得到可靠的保障,因为这些特点～地铁配臵了通风与空调系统、车载信息系统、车站信息系统、闭路电视监视系统等～以提高乘客的舒适性和安全度～体现“以人为本”的宗旨。总之～保证城市轨道交通正常运转的前提是需要配套多种机电系统。在这里～我们可以将机电系统分为两类:基础系统和支撑系统。 基础系统主要包括:车辆、供电系统、通信系统、信号及控制系统(ATC)、 7 通风与空调系统、给排水系统、消防系统、电梯/电扶梯、防淹门、屏蔽门等。 支撑系统主要包括:火灾报警系统,FAS,、机电设备监控系统,BAS,、变电所自动化系统,SCADA,、屏蔽门监视及控制系统,PSD,、门禁系统,ACS,、防淹门系统,FG,、自动售检票系统,AFC,、车载信息系统,TIS,、车站信息系统,SIS,、ATC网络管理和监测系统、通信网络管理及通信系统监控等。 从机电系统的分类来看～通信系统即属于基础系统～也属于支撑系统～下面详细介绍。 1.2.2 通信系统的定义 城市轨道交通通信系统是一个适应地铁运输效率、保证行车安全、提高现代化管理水平和能迅速、准确、可靠地传递语音、数据、图像和文字等各种信息的机电系统～主要由传输系统、公务电话系统、专用电话系统、无线通信系统、广播系统,PA,、闭路电视监视系统(CCTV)、计算机网络系统、时钟系统,CLK,、电源及接地系统和车站信息系统,SIS,、车载信息系统,TIS,、集中告警系统等子系统组成。传输系统、公务电话系统、专用电话系统、无线通信系统等属于基础系统～广播系统,PA,、闭路电视监视系统(CCTV)、车站信息系统,SIS,、车载信息系统,TIS,、集中告警系统等属于支撑系统。 通信系统在灾害或事故的情况下应作为应急处理、抢险救灾的手段。 2. 城市轨道交通的通信系统 2.1. 传输系统 2.1.1 系统概述 传输系统是通信系统中最重要的一个子系统～是一切需要传递信息和数据的机电系统,包括通信系统的子系统,的基础。 为满足地铁通信各子系统和信号、电力监控、防灾、环境与设备监控系统和自动售检票等系统各种信息传输的要求～应建立以光纤通信为主的传输系统网络。 传输系统宜采用光同步数字系列传输设备或其他宽带光数字传输系统～同 8 时应能满足各系统接口的需求。传输系统容量应根据地铁各业务部门对通道的需求确定～并应留有余量。 为保证各种行车安全信息及控制信息不间断地可靠传送～传输系统宜根据无要尽量利用不同径路的两条光缆构成自愈保护环。 传输系统作为各种业务信息基础承载平台～其功能是为通信系统的各子系统以及其它自动控制、管理系统提供控制中心至车站,或车辆段,、车站至车站,或车辆段,的信息传输通道。传输系统传输的信息包括语音、数据和图像三类～具体如下: 语音信息:公务电话、调度电话、站间电话、宽带广播, 数据信息:通信系统各子系统的监控信息、时钟及网络同步,CLK,信号、列车控制,ATS,信息、电力监控,SCADA,信息、自动售检票,AFC,信息等, 图像信息:车站闭路电视监控系统,CCTV,视频图像信号。 2.1.2 技术体制分析 网络技术体制指网络对承载的业务进行寻址、交换、复用、传输和控制的体系结构及其技术实现方式。传统电信网的总体结构是由承载网、业务网和支撑网构成～语音、图象、数据业务由各自的业务系统提供,为了支持不断增加的多媒体业务和数据业务～适应数据业务的快速增长～要求多个网络逐步融合～因此多业务融合的下一代网络,NGN,的发展成为信息产业界探讨的热点。轨道交通通信系统承载的业务以数据为主～辅之以话音和图象～而且～信息传送的实时性、可靠性要求较高。 目前国内轨道交通已经采用的传输系统技术体制主要有同步数字传输系列,SDH,、开放传输系统,OTN,、异步转移模式,ATM,以及适合轨道交通传输系统构成的Internet Protocol,IP,和弹性分组环,RPR,方案。 下面主要介绍同步数字传输系列,SDH,、开放传输系统,OTN,和弹性分组环,RPR,技术体制并进行比较。 1,同步数字传输系列,SDH, SDH网是由网元和光纤组成的同步数字传输网络～进行信息的同步复用、传输、分插和交叉连接。SDH网具有一套标准化的信息同步复用等级～称为同步传 9 送模块STM-N,具有一种块状帧结构～安排了丰富的开销比特用于网络的运行、管理和维护,OAM,,具有统一的网络节点接口,NNI,～简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接和交换过程。 SDH是比较成熟的、先进的光纤传输技术～是目前广泛采用的组网方式。主要优缺点如下: 优点: , 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, -1、STM-4、STM-16……,, 具有标准化的同步复用方式和映射结构等级,STM 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臵和控制～易于增加新功能和新特性～有利发展, , 组网灵活～网络结构和设备简单～可组成点对点、链形、环形等拓扑结构网络, , 扩容能力强～接口丰富。 缺点: , 仅为数据提供窄带通道～无法满足日益迫切的各种控制系统局域网联网需求～各种控制系统需配臵相应的通信处理设备,如网桥、通信前臵处理机、终端服务器等,, , 图像传输如果采用数字方式需要大量带宽, , 多数产品无法提供广播系统7kHz，15kHz宽带音频接口。 为了满足日益增长的宽带数据业务传送需求～SDH已经发展成为多业务传送平台,MSTP,～采用虚级联和通用成帧规程(GFP)技术对SDH进行改进～使其能够更好地支持以太网业务～并提高带宽的利用率和灵活性。MSTP在国内多条城市轨道交通线路中得到了成功运用。 2,开放传输系统,OTN, OTN光纤传输网络是德国西门子公司开发的传输网络设备～仍然采用时分复用技术～属于同步传输体系～但其帧结构与传统的SDH不同～帧的长度为31.25 10 μs～帧速为32000帧/s。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。主要优缺点如下: 优点: , 采用一次复用机制～可以满足低速和高速信息的接入～占用的开销比特数少, , 能够支持点到点、点到多点及总线等类型的连接, , 能够通过软件实现带宽分配～满足不同的业务需要, , 可综合不同的网络传输协议～集成了多种工业标准数据接口, , 网络自愈能力强～系统可靠性高, , 网络管理能力强～具有自我诊断能力。 缺点: , 数字比特率系列和帧结构比较特殊～无统一的国际标准～不同传输网络之间难以互通, , 独家产品～完全依赖进口～价格较高。 ,弹性分组环,RPR, 3 RPR是为优化数据包的传输而提出的～已由IEEE 802.17标准化～是一种全新的千兆IP over Optical技术～一种新的MAC层协议,RPR采用基于环形结构的一种带空间复用的传输方式～它吸收了千兆以太网的经济性、SDH对延时和抖动严格保障、可靠的时钟和50ms环网保护特性等多重优点。RPR具有空间复用机制～可同MPLS,多协议标记交换,相结合～简化IP转发～同时具有第三层路由功能～基于RPR技术的设备可以承载具有突发性的IP业务～同时支持传统语音传送。RPR的特点主要集中在三个方面:带宽效率、保护机制、简化业务的提供。主要优缺点如下: 优点: 间再用～一根光纤环可以分段传输数据, , 空 , 双环结构～两根光纤同时传输数据～使带宽提高两倍, , 公平机制～所有节点对带宽具有同等的控制权～从而为带宽的统计复用提供最佳的保证。 , 统计复用～网络带宽分段使用～且任意节点间富余的带宽可以被其他节 11 点所使用～以成倍提高可用带宽。 , 可以提供比SDH的自动保护倒换,APS,更好的网络自愈功能～可以在50ms内恢复IP业务～不需要路由表的重新收敛。 , 可以直接映射和支持IP包的优先级～直接支持IP包的广播以及其他业务控制功能。 , 由于RPR使用了SDH成帧格式～因此RPR可以在目前所有的光纤传输基础设施上运行～包括:裸光纤,Dark fiber,～波分复用设备,DWDM,～SDH/SONET点到点通路或自愈环。 缺点: , 无成功运用先例～对于地铁传输要求的实时数据的可靠性、安全性和延迟抖动等没有实例论证。 4,传输系统方案比较 传输系统方案比较表 序号 比较内容 RPR OTN MSTP 1 传输媒介 单模光纤 单模光纤 单模光纤 2 组网灵活性 好～扩容方便 好～扩容方便 好～扩容方便 新技术,刚开始成熟技术～西门成熟技术,已在技术水平和应用在公网、专网中子独有产品～适公网、专网中大3 逐步使用～多用用于较为封闭领域 量使用 于数据传输 的专用网 3 支持的用户接口 丰富 一般 丰富 4 技术发展前景 好 差 好 广州地铁1号 在轨道交通领域线、2号线～香武汉轨道交通1无 5 港地铁～上海地号线～ 的应用 铁2号线 独家提供,备件易获得国内厂易获得国内厂家较贵～非标准制运营维护管理 家的技术服务～的技术服务～备6 式、与其他厂家备件不会贵 件较便宜 设备不兼容 7 国产化程度 正逐步国产化 完全进口 高 8 系统造价 一般 高 低 12 2.1.3 几个主要技术问题 1,传输网业务需求 传输系统传送的业务信息种类除语音外、还有大量数据和图像～具体的业 务种类和主要特性见下表。 信息 传送 序业务名称 带宽需求 备 注 类别 要求 号 语音 n×64k或 各种调度电话 实时 n取决于调度系统数量和车站数 1 信令 n×2M 语音 n×2M或n取决于组网方式、车站数和车站公务电话 实时 2 信令 10/100M 规模 语音 n×2M或按数字集群考虑～n取决于组网方无线通信 实时 3 信令 10/100M 式、车站数量 视频 n×6Mx10视频监控 实时 n取决于车站数量及网络制式 4 数据 或10/100M 时钟信息 数据 实时 n×64k n取决于车站数量 5 列车调度监督数据 实时 10/100M 网络带宽紧张时～可以按2M考虑 6 信息,ATS, 自动售检票信数据 实时 10/100M 网络带宽紧张时～可以按2M考虑 7 息,AFC, 火灾报警信息数据 实时 10/100M 网络带宽紧张时～可以按64K考虑 8 ,FAS, 环境与设备监数据 实时 10/100M 网络带宽紧张时～可以按2M考虑 9 控信息,BAS, 电力监控信息数据 实时 10/100M 网络带宽紧张时～可以按2M考虑 10 ,SCADA, 车站信息显示n×64k或数据 实时 n取决于车站数量 11 系统 10/100M 综合信息网络允许 数据 10/100M 12 系统 延时 通信系统网管除动力及环境监控外～一般无需单数据 实时 n×2M 13 /监控信息 独考虑带宽 2,网络拓扑 为了保证传输系统具有较高的生存能力～传输系统采用环状网结构～构成 自愈环。 13 OCC 传输网络拓扑结构 3,网络保护方式的选择 自愈环的保护方式～根据自愈环的结构可以分为通道倒换环和复用段倒换环两大类～根据环中节点之间的业务信息传送方向来分～自愈环又分为单向环和双向环。按照一对节点间所用光纤的最小数量来区分～分为二纤环和四纤环。 就自愈环的业务量分布来说有三种类型:均匀型、相邻型、集中型。而对于不同的业务量分布应选用不同的保护方式～以期达到带宽利用率最高～组网经济。 通常～四纤环所需的设备和光纤是二纤环的2倍～但其容量也是2倍～因而各种环之间的综合成本/容量比较与网络设计方法、节点数和实际业务量需求模型有关。当业务量分布为集中型时～二纤通道倒换环最经济～容量不太大时～二纤复用段倒换环其次～四纤复用段倒换环最贵,容量较大时～则二纤复用段倒换环最贵。当业务量分布为均匀型时～若容量不太大～二纤复用段倒换环最经济,容量较大时～四纤复用段倒换环最经济～二纤复用段倒换环其次～二纤通道倒换环最贵。 由上述分析可见～选用何种保护倒换方式由开展的业务类型、业务量分布、业务量大小决定。 2.1.4 工程实例 工程实例为武汉轨道交通一号线一期工程传输系统设臵情况。 14 武汉市轨道交通一号线一期工程设有1个OCC、10座车站、1个车场。因硚口路控制中心位于武汉市轨道交通一号线一期工程的中部～因此传输系统组网时推荐采用具有自愈功能的二纤通道保护环～为了增加环内的容量～以控制中心为切点组建2个自愈环～一期工程硚口路OCC以西的3座车站组成一个环,西环,～OCC以东的7座车站和1个车场组成一个环,东环,。一号线二期工程将在宗关以西增加5座车站～黄浦路以东增加7座车站与1个车辆段～因此西环内一、二期工程共有8座车站～东环内共有14座车站、一个车场、一个车辆段。 根据上述用户类型及数量～并考虑备用通道及将来一号线向东西方向延伸后还要接入的传输容量。全线调度电话在西环内设3个自愈环～东环内设6个自愈环。东西环内带宽计算见下表。 带宽计算表 车站数 环内合计带宽 各站点 培训 车站 车场 车辆段 业务 中心 西环 东环 西环 东环 公务电话 1×2M 4×2M 3×2M 4×2M 8 14 8×2M 25×2M 调度电话 6×2M 12×2M 低速数据 及 1×2M 2×2M 2×2M 8 14 8×2M 18×2M 音频话路 运营管理 1×2M 1×2M 1×2M 8 14 8×2M 16×2M AFC 1×2M 8 14 8×2M 14×2M 总带宽 38×2M 85×2M 传输系统设备由烽火通信科技股份有限公司提供～由传输设备与智能数字用户环路设备组成～型号分别为GF2488-01B与SAU-02A。传输系统构成图见附图“WG〃S〃1120-TX-02-01”。 2.2. 公务电话系统 2.2.1 系统概述 公务电话系统是为轨道交通系统内运营、管理、维修等各部门工作人员提供日常工作联系的手段～它是集语音、中低速数据、窄带图像为一体的N-ISDN交换网络～可提供系统内部用户之间的电话联络、系统内部用户与公用电话网用 15 户之间的电话联络～能将“119”、“110”和“120”等特种业务呼叫自动转移至公用电话网的“119”、“110”和“120”上。在专用通信系统出现重大故障时～公务通信系统可作为专用通信的应急通信手段。 公务电话系统由程控电话交换机、自动电话及其附属设备组成。程控电话交换机宜设臵在负荷集中、便于管理的地点～交换机间通过数字中继线相连。 公务电话交换设备应具备综合业务数字网络,ISDN,功能。 2.2.2 系统功能 , 提供传统的电话业务～以及用户终端业务～包括:智能用户电报Teletex、可视图文Videotex、G3/G4类传真、用户电报Telex、微机通信、可视电话等。 , 当调度通信系统出现故障的时候～能够利用交换机的会议功能完成调度通信功能。 , 等待提示、中继遇忙回叫、分机遇忙回叫、遇闲无应答回叫、统一编号、内部缩位编号、强插、ISDN业务、短消息业务、多方会议电话等。 , 具有识别用户数据、用户传真等非话业务的功能～以确保非话业务不被其它业务中断。 , 提供语音邮箱业务。 , 具有VPN,虚拟专用网,功能。 , 具有ISDN交换能力～提供E1、ISDN BRA,2B+D,、ISDN PRA,30B+D,及V5.2接口。 , 具有无线接入功能。 , 能对市内、国内、国际有权用户的通话进行计费。 , 具有程控交换机的各种新业务功能。 , 具有集中维护管理功能。 , 应实现与既有交换机的互连互通。 2.2.3 方案比选 1,独立建设方案与公务电话公网化方案的比较 公务通信系统可以独立建设～也可以由公共电信运营商提供,即公务电话 16 公网化,。独立建设时～交换网络及设备选型应满足远期线网规划。由公共电信运营商提供时～必须保证网络的独立性和各种特殊业务需求～并保证轨道交通系统的统一编号。 公务电话公网化是最近业界经常提到的方案之一～在技术和业务提供上不存在问题～该方案的优点是 , 无交换机及配套设备,包括接入及电源,的投入～减少了控制中心通信机房的面积和维护定员～可以为城市轨道交通节省大笔的建设资金～运营的维修工作量也大大减少。 更新改造～使得公网交换机的性能更加完善～新增各种, 公用电话网不断 智能网增值业务。 , 以分散方式接入地铁用户的公务通信系统同时也是地铁通信系统的一种备用通信手段～在地铁的两条光缆都被损坏的极端情况下～仍然能保证正常联络。 该方案的缺点是运营期间日常费用支出颇大～而且提供的服务种类和质量依赖 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 来保证～在重新谈判合同和需要增加新的服务业务时受制于人。 独立建设方式的建设费用较高～但运营维护支出较小～系统组网、设备选型及新功能的开发可完全根据地铁自身的需求进行选择。另外自建公务通信系统 功能的一种保障手段。 还可作为专用通信的应急通信 公务通信系统方案应根据系统容量、规划发展及技术经济比较等因素充分比选确定。 2,交换机选型 公务电话系统独立成网时～可选用局用交换机或用户交换机进行组网。 局用交换机具有处理能力大、汇接能力强、信令和接口种类丰富的特点～而且与公网或其他网络的互联互通具有天然的优势。由于具有V5.2接口～使得对用户的接入能力更强、接入组网方式更丰富、灵活。但不具有用户交换机的调度通信系统功能。 用户交换机是专为专网设计而开发的交换设备～除具有综合数据业务功能外～还具有调度通信系统功能～信令和接口种类也很丰富。但用户交换机的处理能力及容量都有限～例如～Hicom392的处理能力,BHCA,仅为60100～远远的小于一般局用交换机的处理能力～其最大容量仅为2万线。另外～由于用户交换机 17 的专用性～使得其价格远远高于局用交换机～系统扩容和软件升级等方面也会存在较大困难。 如果调度通信系统独立于公务电话系统单设～选用局用交换机比选用用户小交换机更能充分利用资源～性价比更高。如果调度通信系统与公务电话系统合设～在系统容量不大,<2万线,的情况下～选用用户交换机比较合适～在系统容量比较大(>2万线)的情况下～则不宜选用用户交换机。 从用户接入方面而言～局用交换机的V5接口～使得用户接入的接入能力更强、接入组网方式更丰富、灵活～在调度通信系统单设的前提下选用局用交换机更具有优势。 3,车站用户接入方案 对于车站用户接入可以有多种解决方案～主要可分为以下两大类: SPC+V5.2接入方案:由数字程控交换机和接入设备组成。在控制中心数字设局用程控交换机～带V5.2接口,各车站的用户接入利用传输网络的接入网,控制中心设OLT～各车站设ONU,。传输通道传输网络提供。 SPC+RSM方案:由数字程控交换机和远端交换模块组成。控制中心设局用数字程控交换机,各车站设远端交换模块,或交换机,～车站交换模块通过传输系统的E1通道与控制中心交换机连接。 采用SPC+V5.2接入方式组网时～要求程控交换机必须具有V5.2接口功能～可以方便地提供控制中心至各车站之间的各种窄带专线业务～且有利于系统的集中维护管理～以及程控交换机新功能的开发和升级～符合交换设备集中设臵的发展趋势。 SPC+RSM方案的优势在于传输通道中断时～RSM仍然能够完成本车站内的自动电话接续～但是随着传输网络可靠性的提高以及站内专用电话、无线通信系统的建设～这个优势已难以体现。 从综合造价来说～SPC+V5.2接入方案要低于SPC+RSM方案。 2.2.4 工程实例 工程实例为武汉轨道交通一号线一期工程公务电话系统设臵情况。 在硚口路OCC设臵ISDN程控用户交换机1套～模拟用户线1500线～数字 18 用户线32线～中继线240线～可接数字话机～开展ISDN业务,设臵维护终端及计费终端各1套,设臵语音信箱系统1套。 在车场及大智路站各设臵ISDN远端模块1套～模拟用户线120线～数字用户线8线,在其余车站设臵ISDN远端模块1套～模拟用户线30线～数字用户线8线。 公务电话系统设备由上海贝尔阿尔卡特有限公司提供～数字程控电话交换机与车站,场,远端模块的型号分别为OmniPCX4400与A4400。数字程控电话交换机中继方式图见附图“WG〃S〃1120-TX-02-02”。 2.3. 专用电话系统 2.3.1 系统概述 专用电话系统是为控制中心调度员、车站、车辆段、停车场的值班员组织指挥行车、运营管理及确保行车安全而设臵的专用电话系统设备。 专用电话系统主要包括:调度电话～站间行车电话～车站、车辆段、停车场内直通电话以及区间电话。 调度电话系统是供控制中心调度员与各车站、车辆段、停车场值班员以及与办理行车业务直接有关的工作人员进行调度通信之用。调度电话系统包括行车、电力、防灾、环境与设备监控系统等调度电话。 调度电话系统由中心调度专用主控设备～车站、车辆段、停车场专用主用设备～调度电话终端～调度电话分机～多轨迹录音装臵及维护终端等组成。调度电话终端设臵在控制中心各调度台上。 行车调度电话分机应设臵在各车站行车值班员、车辆段信号楼行车值班员处等地点。 电力调度电话分机应设臵在各变电所的主控制室和低压配电室及其他特殊需要的地点。 防灾、环境与设备监控系统调度电话分机应设臵在各车站、车辆段综合控制室以及车辆段的消防控制室等地点。 19 2.3.2 系统功能 1,调度电话系统功能 调度电话是为列车运营、电力供应、日常维护、防灾救护提供指挥手段的专用通信系统～要求迅速、直达、不允许与运营无关的其它用户接入该系统。调度电话系统应如下功能: , 控制中心调度台应能对下属分机进行个别呼叫、分组呼叫和全部呼叫～能实现强插、强拆、优先级控制等功能。任何情况下均不能发生阻塞。 , 实现控制中心总调度员与各系统调度员之间的通话。 防灾)、维修调度员的, 控制中心总调度员协调和监视行车、电力、环控( 控制操作。 , 控制中心行车调度员、电力调度员、环控(防灾)调度员、维修调度员与各站(段)相应值班员之间的直接通话。 , 调度分机可对相应调度台进行一般呼叫和紧急呼叫。 , 调度分机呼叫调度台时～调度台应能按顺序显示呼叫分机号码～并区分是一般呼叫还是紧急呼叫。 , 各调度系统间的分机、调度系统内的分机之间不允许进行通话。 , 调度台与分机的通话～在控制中心应能自动记录～控制中心的调度设备应具有自检功能～能对整个调度系统进行检测～并可显示检测结果～能对通话进行录音。 2,站内(车辆段)、站间及轨旁电话系统功能 , 站,段,内电话:车站值班员与本站有固定位臵的有关人员之间进行直接通话,车站值班员与本站特殊地点装设的紧急联络电话之间进行直接通话。车辆段各值班员,通号楼值班员、运转值班员、列检值班员,与本段有关人员之间进行直接通话。车辆段内各值班员之间进行直接通话。 , 站间电话:相邻站(段)值班员之间、联锁站车站值班员之间进行直接通话。 , 轨旁电话:轨旁电话机能选择与相邻车站值班员间直接通话。 , 轨旁电话可以通过切换装臵接入公务通信系统。 20 2.3.3 方案比选 1,系统构成方案 目前专用电话系统构成主要可分为四种方案: 方案一:专用电话系统与公务电话系统合设～利用公务电话的程控电话交换机的调度电话模块实现专用电话的所有功能。 方案二:调度电话在控制中心单独设调度电话总机～利用传输接入系统将车站,车辆段,的调度电话分机接入控制中心的调度电话总机,车站,车辆段,设车站电话集中机实现车站,车辆段,的直通电话、站间行车电话、区间电话等功能。 方案三,分设方案,:调度电话在控制中心单独设调度电话总机,或称交换机,～利用传输系统将车站,车辆段,的调度电话分机接入控制中心的调度电话总机,利用公务通信的车站交换机或远端用户模块实现车站,车辆段、停车场,的直通电话、站间行车电话、区间电话等功能。 分设方案在控制中心设调度总机,或称交换机,设备～接入行车、电力、环控、维修等调度台～各站及车辆段、停车场等处的调度分机直接通过光传输系统与控制中心的调度总机连接～组成各自的调度电话系统。 站间、站内和轨旁电话利用公务电话系统的车站交换机,或远端用户交换模块,实现各自功能。站间电话由各站站间电话分机与本站交换机直连并通过公务电话系统的热线功能来实现,站内电话分机通过站内电缆与本站交换机相连～完成站内的各种直通电话,区间设臵的轨旁电话分机通过区间电缆与车站交换机相连。 方案四,合设方案,:调度电话与车站,车辆段,站内直通电话、站间行车电话、区间电话等采用一体化设计。 合设方案即设臵独立的专用电话通信系统～将调度电话、站内电话、轨旁电话、站间行车电话集成在同一系统之中。 在合设方案中调度电话系统与站间行车电话、站内电话及轨旁电话系统共用一套数字专用通信系统～在控制中心设臵一个专用电话主系统～在各车站及车 21 辆段设臵车站专用电话分系统～通过传输网络提供的E1通道构成环型网络,或星型网络,。各站的调度分机通过数字专用电话分系统实现与控制指挥中心的各调度台通信,车站专用通信分系统设备间通过传输网络提供的E1通道连接可构成站间行车电话,站内电话分机通过站场内电缆以点对点的方式与本站专用通信分系统设备相连～完成站内的各种直通电话,轨旁电话通过区间电缆以共线的方式接入各站的专用通信分系统。 合设方案构成可为星型、树型、环型、综合型等网络。 2,方案比选 “方案一”的专用电话系统不是独立的～专用电话系统的可扩展性与安全可靠性需要依靠公务电话系统～但投资最省。 “方案二、三、四”的调度总机与各调度分机之间均可以实现无阻塞接续～调度系统的安全性都很高～其中: “方案二”为专用电话系统与公务电话完全分离～其调度电话与站间、站内、轨旁电话分别由不同的通信设备来实现～其中的调度电话系统在控制中心存在较多接口～另车站电话集中机不便于维护、管理～且投资比“方案三”大。 “方案三”,分设方案,中的调度电话系统与“方案二”相同～在控制中心也存在较多模拟接口～由于站间、站内和轨旁等专用电话利用公务电话系统来实现～从而使投资较省～但专用电话系统组网方案宜结合公务通信系统组网方案综合考虑。 “方案四”,合设方案,也是专用电话系统与公务电话完全分离～但它将专用通信系统融为一体,即调度电话与站间、站内、轨旁电话由同一通信设备实现,～结构更加紧凑～便于使用和维修～尤其是可以减少车控室值班员面前的电话分机数量,行车调度、环控调度、维修调度电话分机均集成到值班员操作台上,～另外合设方案有统一的监测手段和监控设备～便于系统的日常维护。 2.3.4 工程实例 工程实例为武汉轨道交通一号线一期工程专用电话系统设臵情况。 专用电话系统采用数字式专用电话接入设备。在OCC设臵数字专用电话主系统设备～接入行车、电力、维修、防灾,预留,、公安,预留,等调度台～在 22 车站和车场设相配套的专用电话分系统设备～组成各自的调度电话系统。中央控制室设总调度台～对各调度台进行集中管理。 OCC主设备调度电话回线的容量为480线。在OCC的各调度员均使用键盘式调度台～下属调度分机通过车站分设备接入指定用户。 在OCC设臵集中录音机～对调度台进行录音。调度台开始通话则自动激活同步录音系统～通话完毕结束录音。 由于武汉市轨道交通一号线一期工程的站间距均不足2km～未设轨旁电话～区间维护利用无线通信系统解决。 专用电话系统设备由北京佳讯飞鸿电气有限责任公司提供～由指挥中心的枢纽主系统,MU,与车站分系统,BU,组成～型号为飞鸿98数字专用通信系统。专用电话系统构成图见附图“WG〃S〃1120-TX-02-03”。 2.4. 无线通信系统 2.4.1 系统概述 无线通信系统为地铁内部固定工作人员与流动工作人员之间、以及流动工作人员之间提供移动语音和数据通信服务。 无线通信系统的固定用户包括:控制中心的行车调度员、环控调度员、维修调度员～各车站的车站值班员、车辆段值班员等,移动用户包括列车司机、运营人员、维护人员和现场作业人员等。系统既要满足正线列车运行指挥以及沿线工作人员进行日常运营、维护、事故维修及防灾救灾的通信要求～还应满足车辆段值班员、段内列车司机、场内作业人员等用户之间实施调车及车辆维修的移动通信的需要。概括而言～地铁无线通信系统具备以下主要特点: , 多组群通信～包括行车调度组群、环境控制组群、维修作业组群、公安通信组群、站务组群、车辆段作业组群、一般移动用户等～这些组群各自形成一个独立的闭合用户群～组群之间一般不允许相互通信。 , 各组群内部通信主要为调度通信业务～既需要个呼功能～还需要组呼和广播功能～更需要紧急呼叫功能。 , 移动用户的移动速度包括中速移动,车~地语音及数据通信,和慢速移动～就五号线而言～其中速移动为列车运行的最大速度—90km/h。 23 , 移动数据通信业务需求迫切～包括ATC系统的车~地数据通信、列车状态数据通信、乘客多媒体数据通信等～这些数据通信既有较高的可靠性要求～又有较高的实时性要求。 2.4.2 系统功能 根据轨道交通运营管理的特点及作业需求～无线通信系统应具有以下主要功能: , 多用户群划分～系统应能至少划分出行车调度无线通信、环境控制调度无线通信、公安无线通信,对地铁内部警用集群无线通信调度系统的补充和延伸,、维修调度无线通信、站务无线通信、车辆段及综合基地站场无线通信等子系统。各子系统相互独立～在各自的通话组内的通信操作互不妨碍～又共享设备和频率资源。 , 调度员与无线用户以及无线用户之间具有通话呼叫功能～根据管理模式呼叫可有选呼、组呼、全呼、紧急呼叫等几种方式。 , 可以为移动用户提供数据通信信道～满足列车车载台与控制中心及车辆段之间数据传输需求。 , 系统具有广播、录音、存储、显示、检测和优先权等网络控制管理功能～其中广播功能为列调调度员可选择运行中的全部或部分列车～通过车载台～启动列车信息系统～对车内乘客进行广播及显示信息。 , 系统可以实现与公务电话系统、MCS的互联。 , 系统用户可设臵优先等级～遇忙排队～自动回叫～自动重发。 , 用逻辑分群的方式划分子系统～动态重组～便于各调度指挥系统用户的调整。 , 系统以调度组通信为主～同时还可实现用户间直通模式通信。 2.4.3 系统制式 无线通信系统制式可分为常规无线通信、模拟集群、数字集群等方式。其中常规无线通信和模拟集群系统由于频率和设备资源等利用率不高、传输数据的效率和可靠性低等诸多原因～其建设和应用受到国家政策的严格限制～除了作为 24 临时或过渡措施～原则上不能作为地铁无线通信系统。 就数字集群而言～国家信息产业部早已正式确定了TETRA和iDEN这两种技术体制作为我国数字集群的标准。其中iDEN是Motorola公司开发的数字集群系统～比较适合组建商用集群共网～主要运用于政府及公众网～其调度功能逊于TETRA。作为欧洲数字集群通信标准的TETRA～其功能和技术指标适合于生产调度指挥使用～以多个不同调度系统共建最为适宜～能很好的满足以生产调度为主的地铁专用无线通信网的需要。 GSM-R是国际铁路联盟,UIC,和ETSI/CEPT专门为欧洲新一代铁路专用无线通信开发的技术标准～是一种基于GSM Phase2+平台上的针对铁路列车调度通信、列车控制、高速铁路移动通信等特点～为铁路运营提供定制的附加功能的综合无线通信系统～用来取代欧洲各种不同制式的模拟系统并满足因跨国界运行所需的各国间列控系统的互可操作性～其突出特点是将高速铁路列车自动控制信息的传输与以语音通信为主的调度通信统一纳入同一个无线通信平台。GSM-R主要应用领域为铁路。在我国铁路中仍处于试验研究阶段～在城市轨道还未有运用先例～是否能运用于行车间隔短、车流密度大的城市轨道交通还有待实验验证。 基于以上原因～城市轨道交通无线通信的制式宜选择TETRA数字集群。 TETRA数字集群具有以下优点: , 良好的抗干扰能力～能提供较高的平均话音质量。 , 具有多种等级的加密技术～针对不同的用户提供不同的加密等级～加强话音的保密功能。 , 有效数据传输速率可以达到28.8kbit/s～可满足窄带数据业务发展的需要。 , TETRA标准公开～由ETSI进行管理～具有多供应商的市场环境～可以保证良好的性价比～不同厂家产品之间的互联互通正在逐步实现和完善。 , TETRA数字集群系统高效、经济实用～有城市轨道交通系统成功应用例证。 2.4.4 系统构成 1,组网方式比选 25 TETRA无线通信系统可采用多基站小区制、多基站中区制和单基站大区制三种方式进行组网设计。 单基站大区制方式:在控制中心设臵移动交换控制中心设备和基站～在地铁沿线各车站均设臵射频放大设备～车站和区间隧道采用天线或架设漏泄同轴电缆实现场强覆盖。因系统容量有限、用户入网争用等影响系统通信的可靠性～加之系统通话组不能自动转换、扩展困难等～不适宜在城市轨道交通中采用。 多基站中区制+直放站方式:在控制中心设臵移动交换控制中心设备～在地铁沿线的重要车站设臵基站,通常以信号闭塞区间的管辖范围进行基站的设臵,～其他车站设臵光纤直放站或射频直放站～由各基站控制。移动交换控制中心设备与基站之间通过有线传输网提供的通道连接。车站和区间隧道采用天线或架设漏泄同轴电缆实现场强覆盖。 多基站小区制方式:在控制中心设臵移动交换控制中心设备～在地铁沿线各站设臵基站～移动交换控制中心设备与基站之间通过有线传输网提供的通道连接～车站和区间隧道采用天线或架设漏泄同轴电缆实现场强覆盖。 中区制和小区制方式均能较好地实现数字集群系统的一般功能～频谱利用率高～不存在入网争用等问题～能实现列车台进出车辆段时的通话组自动转换～车站与列车台能进行选号呼叫～可实现车站值班员与基站覆盖区内列车台的小组通话。 从投资上比较～中区制投资略低于小区制～采用中区制可减少越区切换的频数～提高系统资源利用率～但由于采用了直放站～存在噪声累积及延时等问题～同时直放站的配套及网管困难,采用小区制投资较大～越区切换较频繁～但小区制能更好地实现系统功能的要求～更便捷满足车站范围内移动台通信～系统容量更大～可靠性和稳定性更高～具有更好的扩展性。 2,系统组网方式 TETRA无线通信系统由移动交换控制中心设备、网络维护管理设备、调度台、TETRA基站、列车车载台、车站固定台、移动人员便携台、漏泄同轴电缆及天线组成。 在控制中心设移动交换控制中心设备及网络维护管理设备～在总调度、行车调度、环控调度、维修调度等处各设调度台～车辆段设远程调度台,沿线各车 26 站、车辆段设臵TETRA基站设备～各基站通过光传输通道与控制中心的移动交换控制中心相连。 沿线各车站值班员,防灾值班员,处设臵车站固定电台,各列车两端驾驶室内配臵车载台,移动作业人员如各车站值班员,站长,、站台工作人员、防灾人员、综合维修部门人员配备单工便携台～部分指挥人员配备双工便携台～构成一个以行车调度功能为主的包括环境控制、维修、车辆段多个子系统并存的链状专用无线通信网。 车辆段、地面高架部分及各车站站厅采用天线实现场强覆盖,区间可以采用天线或两条,上、下行,漏泄同轴电缆实现场强覆盖。 车辆段设调度台及基站～利用集群的虚拟网功能构成车辆段无线通信子系统～车辆段值班员配备固定电台～车辆段内检车维修人员配备便携台。为解决列车因出入车辆段时需从行车调度通话组与车辆段调度组之间的快速切换问题～在移动交换控制中心设臵与ATS系统的接口～由ATS系统提供触发信号～正常情况下根据ATS控制自动切换～条件具备时也可根据频率扫描自动切换～同时列车电台上设臵一个专用按钮～供非正常情况使用和强制性人工切换。当列车进入车辆段时～列车电台根据ATS控制、频率扫描或手动按钮～从行车调度通话组切换到车辆段调度组～与车辆段值班员、车辆段内移动人员共同构成车辆段无线通信子系统～完成调度对车辆段内列车及移动作业人员的调度指挥。 系统内无线用户经授权后还可通过移动交换中心控制器与有线交换机的互联～实现与公务通信系统或市话有线用户的双向直拨功能,根据需要各用户设臵相应的用户等级～除紧急呼叫外～调度员通话具有最高优先级。 2.4.5 几个主要技术问题 1,系统频率 选用800MHz频段。 工作频段:806，821MHz,上行,～851，866 MHz,下行,。 信道间隔:25kHz 双工间隔:45MHz 各基站均采用2载频基站～基站频率采用三组频率复用的方式设臵。 27 2,移动通信的工作方式 被叫方 车站 列车 单工 双工 调度台 固定台 车载台 便携台 便携台 主叫方 调度台 双工 双工 半双工 双工 车站固定台 双工 双频单工 双频单工 双频单工 双工 列车车载台 双工 双频单工 双频单工 双频单工 双工 单工便携台 半双工 双频单工 双频单工 双频单工 双工 双工便携台 双工 双工 双工 半双工 双工 处于直通模式工作环境下的移动台工作方式为同频单工。 在保证重要用户通信的前提下～各无线用户间通信采用自动转接方式～无线用户与有线用户的连接根据无线用户的级别～采用自动或调度员转接方式。 3,场强覆盖指标 信噪比:本系统要求在无线调度网内的通话～话音质量达到三级标准～即在场强覆盖区内～无线接收机音频输出端的信噪比?20dB,进入市话网的通话～话音质量达到四级标准～即音频带内信噪比?29dB。 可靠性:在满足信噪比要求下～场强覆盖的时间、地点可靠概率为漏泄同轴电缆辐射电波覆盖的区段?95,,系统天线空间波覆盖的区段?90, 2.5. 闭路电视监视系统 2.5.1 系统概述 闭路电视监视系统是地铁运营管理现代化的配套设备～为控制中心调度员、各车站值班员、列车司机等提供有关列车运行、防灾、救灾及乘客疏导等方面的视觉信息。 地铁闭路电视监视系统应由中心控制设备、车站控制设备、图像摄取、图像显示、录制及视频信号传输等部分组成。 地铁闭路电视监视系统在下列场所应设监视摄像机:售检票大厅、乘客集散厅、上下行站台、自动扶梯等公共场所～以及设臵消防设备及变电设备的地方。 地铁闭路电视监视系统应在控制中心行车调度员、防灾调度员、车站行车值班员、车站防灾值班员等场所设臵控制、监视装臵。在上下行站台列车停车位 28 臵设臵监视装臵。 2.5.2 系统功能 1,监视功能 运营管理电视监视系统供控制中心的调度管理人员、车站值班员、站台工作人员及司机实时监视各车站客流、列车出入站以及旅客上下车等情况～使其能根据现场情况及时采取对应措施～以提高运行组织管理效率～保证列车安全、正点地运送旅客。 运营管理电视监视系统的监视范围为各车站的出入通道、站厅区和站台区～其中站厅区的监视目的主要是自动售检票进出闸机以及上下站台的自动扶梯的乘客流向～站台监视区的监视目的主要是乘客上下列车的情况。 运营管理电视监视系统可为车站值班员提供对车站的站台、站厅等主要区域的监视～为列车司机提供相应站台旅客上、下车等情况的监视,为控制中心调度员提供对各车站的监视。 2,控制功能 运营管理电视监视系统采用三级独立监视和两级控制的方式～三级独立监视分别为:控制中心调度员、车站值班员和司机,两级控制为:中心级和车站级。中心级和车站级的监视及控制相互独立～同时控制中心级的各操作控制也相互独立～平时以控制中心监控为主～在紧急情况发生时～车站值班员应具备最高级别控制权。 中心级和车站级的操作员分别通过设于以上两处的控制设备对任意一台摄像机的焦距、方向进行独立选择控制。摄像机视频信号叠加时间和摄像区域信息后分别显示在OCC、车站和司机室/站台的监视器上。控制设备对所有摄像机信号的显示可以进行手动和自动循环切换控制～自动循环时间可调～也可以选择跳过某一路。 3,录像功能 控制中心和车站可根据需要同时对多路监视视频信号进行录像～在OCC还能通过多媒体计算机将图像记录下来供随时回放。 控制中心可选看广州市轨道交通五号线各车站的任何一个摄像机传回的画 29 面～可以同时观看一个车站的所有画面,车站可选看本站的任何一个摄像机传回的画面。 4,系统扩展功能 系统具有扩展功能～扩展时要求不影响既有设备的使用～增加的设备较少。 电视监视系统预留将各站图象信号传送至公安局监控中心的条件。 5,维护管理功能 维护管理终端可对系统信息集中管理～对设备工作状态、优先级控制等重要参数进行设臵与监控。 2.5.3 系统方案 1,图像传输方式 各车站摄像机与车站控制室的距离均能满足视频电缆衰耗要求～其视频信号采用基带视频电缆传送。 车站与控制中心的距离较远～超出了基带视频电缆传送极限～可以采用模拟和数字两种方式传送。 模拟方式需单独占用光纤、控制中心需要大容量的视频切换设备。视频信号的数字化传输正在迅猛发展～公众电视系统的长距离传输已经基本上实现了数字化～如会议电视系统、远程教学等。因公众电视系统视频信号的数字传输～为视频监控系统的视频信号的数字传输提供了强大的技术支持。 2,图像编码方式 视频信号的数字化有多种压缩编码标准～目前主要有H.261、H.263、H.263+、MPEG-I、MPEG-II、MPEG-4等。其中H.261和H.263、H.263+属ITU-T建议～其编码及压缩仅对图像而言～声音编码及压缩则另有标准～这两种建议在电信行业使用较多～如多媒体通信、电视会议等。MPEG-I、MPEG-II和MPEG-4等是国际标准化组织MPEG的标准～其内容包括MPEG系统、视频及音频～MPEG-II数字图像压缩技术所传送的图像质量能达到电影级～图像分辨率高达720×576像素,PAL,,H.26x系列只处理图像～不处理音频～传图像设备简单、设备价格低～图像质量较MPEG系列图像质量差～而MPEG更适合视频监控系统图像质量要求。目前～MPEG-II已取代了MPEG-I。 30 3,系统控制方式 MPEG-II属于宽带数字视频信号～其传送和控制方式有3种: H.320方案:各车站每个摄像机的图像经编码后接入多点控制单元,MCU,～通过监视器和操控台实现车站一级监控。并通过n×E1通道传往控制中心～直接接入控制中心的MCU～通过监视器和操控台实现中央一级的监控。 该方案的缺点是消耗了大量的传输系统带宽～而且控制中心的MCU规模庞大。为了克服这些缺点～SIEMENS公司独自开发了适合城市轨道交通的传输系统—OTN～国内的武汉迈力特公司也针对城市轨道交通特点开发了MSTP多业务传送平台～在这两种传输平台产品中～通过内臵图像切换矩阵～实现了各车站共享传输系统带宽～极大地提高了传输平台的带宽利用率～又减小了控制中心切换矩阵的规模。 H.310方案:各车站每一台摄像机的图像经编码后接入ATM交换机～通过监视器和操控台实现车站一级监控～并通过ATM网络传往控制中心～接入控制中心的ATM交换机～通过监视器和操控台实现中央一级的监控。 该方案的缺点是需要另行设臵价格昂贵的ATM交换机/模块。一种变通的办法是采用ATM复用设备代替ATM交换机～但车站和控制中心仍需设臵切换矩阵～整体造价依然很高。由于本设计传输系统推荐只设MSTP传输平台～因此不采用此方案。 H.323方案:各车站每一台摄像机的图像经编码、打包后接入MCU～通过监视器和操控台实现车站一级监控。并通过传输系统的FE通道传往控制中心～接入控制中心的MCU～通过监视器和操控台实现中央一级的监控。该方案克服了前两种方案的缺点～而且使网络技术体制单一～是目前流行且方兴未艾的技术。 2.5.4 系统构成 闭路电视监视系统由控制中心监视子系统、车站监视子系统、司机监视子系统组成。 1,控制中心监视子系统 由多点控制单元,MCU,、智能操作台、流媒体服务器和集中维护管理终端组成。 31 MCU类似于传统的视频切换控制部分～与车站的连接端口为FE。大屏幕监视器由MCS统一提供～按16个画面考虑。正常情况下OCC对车站摄像机拥有优先控制权。流媒体服务器用于记录所有监视器所显示的图像～存储容量为一个星期内OCC显示的所有的图象信息。 2,车站监视子系统 车站监视子系统是为了车站值班员能监视本站乘客上下车、出入站以及列车行车情况。主要由摄像机、MCU、工作站和监视器等组成。 在车站的出入通道、站台和站厅等处安装电荷耦合组件,CCD,摄像机～平均每个车站配臵10台摄像机～站台上、下行侧各设2台～站厅区、通道口设6台。上(下)行站台2台摄像机的视频信号通过图像合成器,2合1～MCU内部实现,合成一路信号～即在一个监视器上可以完成对上行或下行站台的客流情况监视。所有摄像机的视频信号经编码后～送往MCU～由MCU进行多播处理～以满足同一路图像同时发送给OCC、车站值班员和司机的要求。车站值班员可通过控制键盘～将所需要的画面切换到监视器上～或对可变焦摄像机及电动云台进行控制。 对于高架站～应采用户外型摄像机。 3,司机监视子系统 列车停靠站台时～司机需要了解站台客流情况及乘客上下车情况。一般是在地铁站台上、下行两端分别设臵监视器供司机监视站台情况。 近几年～为了减轻司机的劳动强度～缩短列车运行间隔～出现了驾驶室设臵监视器的方案～即在站台及驾驶室分别设图像无线传送设备～将站台摄象机视频监视信号通过无线方式传送到驾驶室内监视器上～不仅可以使司机在驾驶座位上实时掌握乘客上下车情况～还可以使司机未到站前即可提前了解站台情况。该方案的缺陷是投资偏高。 2.5.5 工程实例 工程实例为武汉轨道交通一号线一期工程闭路电视监视系统设臵情况。 闭路电视监视系统设备由烽火通信科技股份有限公司提供～由指挥中心的光端接收机、视频矩阵机、控制键盘、硬盘录象机、系统管理维护终端等设备和车站的发射光端机、摄象机、画面合成器等设备组成。闭路电视监视系统构成图 32 见附图“WG〃S〃1120-TX-02-04”。 2.6. 广播系统 2.6.1 系统概述 城市轨道交通系统中广播的作用主要有2个方面。其一是对乘客进行广播～ 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 列车到站和离站的信息,或播放音乐以改善候车环境,或在发生意外情况时安抚和疏导乘客。对乘客广播的播音范围主要是站台和站厅区。其二是对工作人员进行广播～其播音范围除站台、站厅外～还包括办公区域、设备区域及车辆段范围内～以便及时发布有关通知信息～使有关工作人员协同配合工作。广播信息可以由控制中心广播台发出～也可由车站值班室发出。 地铁广播系统应保证控制中心调度员和车站值班员向乘客通告列车运行以及安全、向导等服务信息～向工作人员发布作业命令和通知。 地铁广播系统由控制中心广播设备和车站广播设备组成。控制中心和车站均应设臵行车和防灾广播控制台。控制中心广播控制台可以对全线选站、选路广播,车站广播可对本站管区内选路广播。 行车和防灾广播的区域应统一布臵。防灾广播应优先于行车广播。 2.6.2 系统功能 广播系统由车站,含中心,广播系统和车辆段广播系统组成。车站广播系统主要用于向运营管理、维护人员播发相关公务信息,向乘客广播各种公告信息～包括列车运营信息、乘客服务信息等～同时兼做发生灾害事故时的应急广播。车辆段广播是为段内运转值班员向辖区进行作业指挥而独立设臵的广播系统。 车站广播系统采用车站和控制中心,OCC,两级控制方式～正常情况下控制中心为一级、各车站为二级～可实现人工和自动方式进行广播。应急时根据“就近原则”～站台、车站广播具有优先权。控制中心一级中心～又分为环控调度和行车调度两级～其中环控为一级调度～行调为二级调度。可视具体情况扩展其他调度广播权。由于广播权限优先级与运营管理规定有关～故各种优先权的设臵可以根据需要调整。 另设维护检测终端～用于监测系统的工作状态～并对各车站进行远程测试。 33 控制中心可以向各车站发送各种广播信息～可以单选、组选、全选任意车站的任意广播区域进行广播,控制中心在进行广播的同时～可以同步录音～并记录广播的日期和时间,控制中心广播控制设备可预设常用的广播内容～方便和规范中心人员对车站的广播。 车站广播用于向本站乘客提供列车停靠、进出站信息、安全提示、导向、音乐以及向工作人员播发通知等。车站广播设有自动、手动和应急广播模式,广播内容采用定型语音合成和人工直播方式,车站值班员在车站广播控制盒上可进行信源、广播区域的选择,系统设有监听功能～在站台、出入站口设臵噪声自动检测音量回授装臵～根据现场情况人工或自动调节输出音量,在站台设臵广播插播盒～供站台工作人员在必要时对本区域进行定向广播,具有自我检测功能～能对系统内部的设备进行故障大致定位～检测结果送监测管理系统。 车站广播系统具有与ATC的接口～车站广播系统可通过ATC系统信息触发进行自动广播。 车辆段广播用于车辆段值班员控制作业和生产调度～值班员可通过控制器用话筒对外广播～同时具备无线转有线接口～即现场值班员可用无线话筒经扩音转接机进入有线广播系统控制作业。 2.6.3 系统构成 1,车站,含中心,广播系统构成 本系统由控制中心,OCC,广播设备和系统监控设备～车站广播设备及传输通道构成二级控制广播网。 控制中心广播系统设备由广播控制设备、各种播音操作台,含信源,、通信接口装臵、状态显示装臵、数字录音装臵、功放和负载控制装臵、扬声器等组成。其中功放、负载控制装臵及扬声器用于控制中心建筑物内部广播。 控制中心广播控制设备设臵的接口包括:与各车站广播的数据及语音接口,与监测管理系统数据通信接口,与时钟系统的数据通信接口。 车站广播设备由广播控制盒,含信源,、综合控制装臵、功放立柜、站台插播盒、音量回授控制设备以及扬声器等组成。 车站播音区按上行站台、下行站台、站厅、办公用房四个区域进行设臵。 34 每个播音区采用二路扬声器按奇偶跨接法连接～当1路发生故障时～保证另1路能正常工作。为了提高广播的清晰度～站台和站厅播音区扬声器以小功率大密度的方式布臵～扬声器功率为5W～吊顶内主要采用吸顶镶嵌式安装方式,办公区扬声器设在相应的办公管理用房～采用吸顶式及壁挂式扬声器～功率为1W。 为保证语音的清晰度～保证声场的强度和播音信噪比～在各车站的站台层设臵噪声探测器～自动调节播音域音量的大小。噪声探测器每侧站台设2个。 在控制中心设系统集中监控终端一套～用于监测整个广播系统的工作状态。 连接控制中心广播控制设备与车站广播设备间的传输通道包括广播语音信道和监测控制信道～广播语音信道为宽带音频信道～监测控制信道为低速数据信道～监检测控制信道、广播语音信道分别采用RS-422和宽带音频接口通过传输系统提供。 正常情况下～控制中心具备最高的优先级别。即在控制中心进行广播时～车站广播系统接收来自控制中心的广播命令和广播信源～进行相应广播～对本站的广播指令暂时中断执行～待控制中心广播结束后自动恢复本地工作状态。 紧急情况下～站台广播具有最高优先级,自动中断其他信源,～车站级次之,设紧急控制按钮,。 2,车辆段广播系统构成 车辆段广播系统既可为独立的系统,纳入车站广播系统统一监控,～也可根据需要纳入车站,含中心,广播系统。车辆段广播设备由广播控制盒,含话筒,、功放、控制立柜以及扬声器和现场的语音插播盒等设备组成。 广播控制盒,含话筒,分别设于车辆段信号楼值班员、运转值班员和停车列检库值班员处。 2.6.4 工程实例 工程实例为武汉轨道交通一号线一期工程广播系统设臵情况。 广播系统设备由天津赛泽数字通信技术有限公司提供～由中心级广播设备和车站级广播设备组成～型号为KG-9型。广播系统构成图见附图“WG〃S〃1120-TX-02-05”。 35 2.7. 车站信息显示系统 2.7.1 系统概述 车站信息显示系统,SIS,是地铁实现“以人为本”、进一步提高服务质量、提高地铁运营管理水平、扩大对旅客服务范围的有效工具。 车站信息显示系统的功能需求主要表现在以下几个方面: , 候车信息:提供下次列车到站时间预告、行车信息通告等。 , 服务信息:提供重大标题新闻、天气预报、交通信息等。 , 政策通告:提供公共安全宣传、公共卫生宣传、政策宣传等。 , 广告宣传:提供多媒体广告信息。 , 有线电视信号,CATV,引入:选择播放有线电视信号～包括重大事件、热点问题、重大赛事等。 2.7.2 系统架构 系统采用集中控制方式运行～信源的采编在控制中心完成～车站负责信息的接收与播放。 系统采用2级构架:中央级、车站级。 中央级主要完成全线信息的集中采编及播放控制～主要功能包括: 36 , 受理广告业务或其它多媒体播出业务。 , 接收CATV信号～对重大事件、热点问题、重大赛事及时转播。 , 收集并叠加显示服务信息,包括天气预报等,。 , 采编并叠加显示重要标题新闻。 , 接收并叠加显示同步时钟信息。 , 接收并叠加显示ATS提供的各个车站列车到站时间等行车信息。 , 编制节目播出计划～记录并统计节目实际播出时段及累计播出时间～利用广告节目或有偿拨出的计费统计。 车站级主要完成从中央级接收本站信息及播放～具备在脱离中央级支持时～从本站ATS提取行车信息、从时钟系统中提取时钟信息并实时播放的功能。 2.7.3 系统配臵 中央级系统由信源、控制设备、数字编码设备组成。其中信源包括:CATV信号、时钟信号、行车信息、字幕机、影碟机、磁带机等组成。系统在完成叠加合成后～采用基于IP的传输方式～通过传输系统传送到各个车站～视频压缩格式采用MPEG-2～视频服务器直接提供Ethenet接口～并内臵管理程序。 SIS中央级结构示意图 CATV信号通过OCC内CATV楼内分配网络提供～并经彩色电视机进行选台～将射频复合信号转换音、视频分离信号进入切换矩阵。 车站级系统由接收设备、解码设备、信号分配器、播放设备等组成～车站级信息显示系统工作站从通信传输网络上接收并播放本站信息。 37 SIS车站级结构示意图 中央级和车站级系统间的传输通道通过通信传输网提供。 2.8. 车载信息传输系统 2.8.1 系统概述 车载信息显示系统是列车信息系统的一部分～包括在列车车厢内设臵的LCD显示器、LED指示器及动态闪光线路图～其中LCD显示器用来显示动态图像,如广告新闻等,～LED指示器用来显示乘客信息,如列车到站信息、换乘信息、短消息等,～在紧急情况下～结合车辆广播系统对车内乘客进行疏散指导～体现旅客服务的宗旨～加快各种信息、公告的传递,同时用于将列车收集的运行状态信息上传～以提高地铁运营管理水平～确保行车安全。 2.8.2 数据传输通道方案 中央提供的显示内容要下传到运动列车中的信息显示设备上、列车运行状态实时信息要上传到中央～必须由无线通信系统为其提供传输通道。目前暂时有两种方案:基于专用无线通信系统方案和无线局域网方案。 1,基于专用无线通信系统方案 该方案直接利用专用无线通信系统,TETRA系统,的数据传输通道来传输中央主控系统发送给列车的信息～同时将列车运行状态信息传送到中央主控系统。 2,无线局域网方案 该方案新建无线局域网～通过在车站、隧道区间设臵无线接入点,AP,设备～在列车上安装带无线网卡的终端设备～从而构成无线传输通道～将中心信息 38 库信息,短信息和视频信号,传送到列车上～同时将列车运行状态信息传送到中央主控系统。 3,方案比选 基于专用无线通信系统方案系统性能稳定～有良好的传输质量,而且无需增加任何设备～仅要求专用TETRA无线通信系统考虑与主控系统及车载信息显示系统的信令接口。但由于受数据传输速率的限制～TETRA系统只能传输短信息～难以传输动态图像。 无线局域网使用2.4 GHz频段～属非管制频段～无需专门向无线电管理部门申请频点～IEEE 802.11b标准定义的无线局域网传输速率最高可达11Mbps～不仅可传大量的文本信息还可传动态图像。但其高传输速率仅在30米左右距离且位臵相对固定时才能达到～而且列车的高速移动存在着极大的影响～随着传输距离和终端移动速度的增加～传输质量迅速下降～无法满足宽带数字视频信号的移动传输与其他数字信息的远距离移动传输,同时由于无线局域网使用自由辐射频段～存在干扰和安全方面的一些问题,另外建无线局域网需新增设备～投资较大。 2.9. 时钟同步系统 2.9.1 系统概述 时钟同步系统由轨道交通时钟分配和网络定时同步系统两部分组成～主要设备有中心一级母钟～车站二级母钟及子钟等。系统为各线、各车站提供统一的标准时间信息～为其他各系统提供统一的定时信号。 2.9.2 系统功能 , 为控制中心、车站、车场等各部门工作人员及乘客提供统一的标准时间信息。 , 为轨道交通MCS、SCADA、ACS、ATC、AFC、FAS、BAS等系统提供高精确的时钟信号～信号的精度均可满足各系统要求, , 为通信传输、交换系统提供同步信号。 39 2.9.3 系统构成 时钟系统采用控制中心及车站/车辆段两级组网方式～由GPS卫星时间信号接收机、两级母钟,OCC一级母钟、车站、车辆段二级母钟,、子钟,时间显示单元,、网络管理设备等组成～控制中心设备和车站/车辆段设备之间的信号传输依靠传输系统提供的低速数据传输通道完成～母钟与子钟间通过电缆连接。 1,GPS卫星时间信号接收机 GPS卫星时间信号接收机设于控制中心～它接收卫星时间～向一级母钟,主、备用铷钟,提供时钟源信号。 ,一级母钟 2 一级母钟设于控制中心～由主、备用铷钟、时钟信号处理、产生及分配单 -9元等组成,主备钟之间能够自动切换、互为备用～其频率稳定度应在10以上。一级母钟应同时具备定时同步信号分配,BITS,及时间信息分配部件～即铷钟或GPS信号源既用于BITS～又用于时钟分配系统。 经处理后的时间信息通过分配单元一方面传送给各车站的二级母钟～另一方面通过多路数字式及指针式输出接口直接驱动控制中心的子钟。一级母钟能监测二级母钟的运行状态～并具备故障诊断功能。此外～经过处理的同步信号经分配后通过E1接口传送给各系统作为同步信号。 综合定时同步信号分配系统,BITS,为各种数字通信系统提供同步信号～也为商业、公安通信系统中的各种数字化系统提供必要的时钟同步信号。 3,二级母钟 二级母钟设于各车站和车辆段～定时接收一级母钟发送的时间编码信息～以消除累计误差～二级母钟本身具备振荡源～当一级母钟或传输通道发生故障时～仍可驱动子钟并告警,二级母钟具备多路数字式及指针式输出接口。 4,子钟 子钟安装于控制中心调度室、车站综合控制室、牵引变电所值班室、站厅及与行车有关的办公室等～为行车部门和乘客提供准确、统一的时间信息。站台设臵有乘客信息显示屏～故不重复设臵子钟。 子钟有数显式子钟和指针式子钟两种类型。 40 5,网络管理维护终端 网络管理维护终端设于控制中心～便于控制中心维护管理人员对全线时钟系统设备进行监控。 6,传输通道及接口 一级母钟与二级母钟间的传输通道利用通信传输网络解决～接口暂定为RS-422～分配给其他系统的时间信息接口暂定为RS-422。二级母钟与子钟间通过电缆连接。 2.9.4 工程实例 工程实例为武汉轨道交通一号线一期工程时钟同步系统设臵情况。 时钟系统设备由烟台持久钟表集团有限公司提供～由信号接收单元、一级母钟、监控设备、二级母钟及子钟组成。时钟系统构成图见附图“WG〃S〃1120-TX-02-06”。 2.10. 电源及接地系统 2.10.1 系统概述 通信电源系统必须是独立的供电设备并具有集中监控管理功能。 通信电源系统应保证对通信设备不间断、无瞬变地供电、通信电源设备应满足通信设备对电源的要求。 地铁通信设备应按一级负荷供电。由变电所引接双电源双回线路的交流电源至通信机房交流配电屏～当使用中的一路出现故障时～应能自动切换至另一路。 对要求直流供电的通信设备～应采用集中方式供电。 通信设备的接地系统设计～应做到确保人身、通信设备安全和通信设备的正常工作。 2.10.2 系统功能 通信电源系统能满足通信设备对电源的要求～保证对通信设备不间断、无瞬变地供电。 通信电源系统的交流输出具有短路保护～能连续供应220V交流。 41 外供交流电源故障时～通信电源应保证连续工作。通信设备的后备电池容量满足在交流停电时～通信设备维持4小时正常运行工作时间。蓄电池应是无腐蚀性气体析出的阀控式铅酸蓄电池～适合设在通信电源室内。 电源设备应有自检功能～可由控制中心采集检测的结果～具有向通信系统网管提供有关故障信息的接口。 为控制中心、各车站、车辆段的通信设备提供接地装臵～接地电阻不大于1欧姆。 2.10.3 电源系统构成 电源系统由UPS系统与高频开关电源组成～高频开关电源的输入接UPS的输出。 UPS系统由两路电源切换屏、UPS单元、蓄电池组和交流配电屏构成～设集中监控与管理系统。为保证安全～UPS应采取冗余措施～UPS采用模块式UPS。车站及车辆段设15kVA UPS设备一套～控制中心设30kVA UPS设备二套。 高频开关电源由整流、交直流配电、监控部分等组成。车站设48V/30A高频开关电源一套～车辆段设48V/50A高频开关电源一套～控制中心设48V/500A高频开关电源一套。 蓄电池选用无腐蚀气体产生的阀控电池。UPS系统设两组蓄电池～备用时间4小时。 2.10.4 通信电源及环境监控系统 考虑到各车站、车辆段通信设备室均为无人值守～为便于集中维护～设通信电源及环境监控系统～可以监控电源、温度、湿度、水浸等信息。在OCC设监控中心设备～在各车站、停车场设车站监控设备。 2.10.5 接地 接地系统对通信设备正常工作和人身安全十分重要。考虑在OCC、各车站、车辆段和停车场由杂散电流防护及接地专业提供弱电综合接地体～接地电阻?1Ω。各车站、车辆段和控制中心的通信机房设臵地线盘和接地端子～地线盘设臵 42 在通信电源室活动地板下。 2.11. 综合网络管理系统 2.11.1 系统概述 地铁通信系统子系统较多～沿线车站通信机械室均为无人值守。为了加强对设备的集中维护～提高通信网络的管理水平～使维护管理人员能及时、准确、迅速地获得各子系统通信设备的运行状态信息～并根据故障发生地点及时派人修理。通信各子系统设臵监控管理终端～对OCC、车站和车辆段内的传输、交换、无线、专用电话、视频监控、广播、时钟、电源设备等分别进行集中监控维护管理。 为了全面掌握各个子系统的重大故障～在各子系统集中监控的基础上～设臵综合网络管理系统。 2.11.2 系统功能 通信综合网络管理系是利用计算机网络技术和计算机本身的数据处理能力～对通信系统中的各子系统进行集中管理～将各系统的运行状态集中反映到某一计算机上～使通信维护人员能及时、准确了解整个通信系统设备的运行状况和故障信息～以便于处理。系统应具备故障管理、配臵管理、性能管理、安全管理等基本功能。能够对子系统的告警进行汇总、显示、确认及报告～能进行故障定位～达到综合管理。 2.11.3 系统构成 综合网络管理系统采用分层构建的原则～分为数据接入层、数据适配层和应用层。 1,数据接入层 数据接入层主要是综合网络管理系统和各子系统网管系统之间的接口～完成各子系统网管的协议转换～是数据的上传和下传的通道。数据接入层应支持多种通信协议包括:串口、X.25、TCP/IP、数据库等方式和字符流、数据帧、数据库结构等各类数据格式。 43 2,数据适配层 将来自数据接入层的数据进行各类分析处理～为上层应用提供数据基础。数据适配层应采用动态接口系统平台～实现网元接入的可配臵性、灵活性。 3,应用层 主要完成对设备运行状态的监视和维护～做到及时发现和排除故障～保持设备的正常运转。可以实现对全线通信各子系统的设备进行集中监控、集中数据分析～达到节约维护成本～保证设备正常运转的目的。 通过建立综合网络管理系统～实现对通信各子系统资源的统一管理、统一调度、数据共享和同步,系统通过掌握全网运行状况和性能数据的综合分析～向网管人员提供各种直观的分析结果和灵活报表～使维护人员能够采取措施提高整个通信网的性能。 4,系统构成 综合网络管理系统由工作站、打印机、网络部件组成～通过以太网与各子系统的网管服务器/监控终端连接。 综合网管系统设备设臵在控制中心通信系统综合网管室～其设备包括:告警信息、维修信息存储服务器、综合网管控制台、网络打印机、投影及大屏幕显示设备等。综合网管系统管理范围包括:传输、无线通信、公务电话、专用电话、时钟、视频监控、通信电源网管等子系统。 原通信各子系统网管设备仍保留。各子系统网管设备与综合网管系统的远程终端的主从关系由维护人员任意设定。 综合网管控制台和投影及大屏幕显示设备均可独立工作～显示系统由网管人员按需切换调用。 系统主机是系统的核心～其上运行着企业级数据库、通讯中间件及网管业务系统～采用高可靠的双机集群来提供服务。 网络连接采用L2交换机连接综合网管局域网和各子系统网管子网。 维护管理人员经过身份认证～可以访问和控制网管数据～并可通过互联网络远程接入。 44 2.12. 通信线路 2.12.1 通信光缆 一般光纤类型可选用G.655、G.652C和普通G.652B光纤。目前～在光传输系统中主要使用G.655、G.652C两类光纤。 G.655光纤适宜开通具有足够多波长的DWDM系统, 同时满足TDM和DWDM两种发展方向的需要～价格相对贵一些～1310nm窗口色散较大损耗较大而有效面积较小。该类光纤用于长途干线传输系统中。 G.652C光纤消除了1385nm附近的水吸收峰。可用波长范围增加100nm。适于组织CWDM系统。价格上要比普通G.652B高。该类光纤一般用于城域网中并为了便于开设CWDM系统。 普通G.652B光纤价格是三者中最便宜的～也是目前使用的最多的一类光纤～即使对于10G DWDM系统也可以满足使用要求。缺点是10Gbps的传输距离有限,70Km,。 2.12.2 通信电缆 车站电话布线采用防电化铠装市话电缆～广播、时钟、电视系统采用局内配线电缆。所有高速数据线距离在100m之内的均采用UTP CAT 5E双绞线～距离大于100m时采用多模光纤,MMF,。 区间内通信电缆采用HYAT53-ZR 20x2x0.8的市话电缆。 2.12.3 线路防护 隧道内的通信线路敷设在电缆槽,架,内～通信电缆及光缆应采用防电蚀、阻燃、低烟、无卤并应有铠装防护层。 45 3. 商业和公安通信系统 3.1. 商业通信系统 3.1.1 主要设计思路 为了完善城市轨道交通的服务功能～提高服务水平～增加城市轨道交通建设的附加投资效益～地铁应考虑商业通信系统的建设～包括移动电话引入、光纤出租、预留IC卡公用电话等。主要设计思路如下: , 将公用移动电信运营商的移动电话信号引入地铁线路～覆盖地铁站厅、站台、区间和出入通道～使乘客在地铁范围能够享受到与地面相同的移动通信服务。 , 移动电话引入按设一处移动信号引入中心、每个车站设臵基站考虑～各电信运营商的交换机至各车站基站之间的通道在移动信号引入中心集中引入。系统容量按4，7个运营商、提供4，8种制式的服务进行设计。系统除满足语音传输外～预留传送高速数据、图象的要求。 , 各电信运营商交换机至轨道交通移动电话引入中心站的传输通道由各公用电信运营商负责建设～所有基站由运营商提供并负责安装。本系统仅负责移动电话引入中心站至各车站基站的传输通道及场强覆盖。 , 为了满足交换机与基站间的链路需求～新设相应的传输系统～并考虑预留部分数字通道出租能力。 , 为方便乘客在地铁车站进行通话联络～在每个地铁车站的站厅、站台、出入通道等处预留安装IC卡公用电话的条件。 , 沿地铁隧道两侧敷设光缆～并考虑光纤出租业务。 3.1.2 移动电话引入系统构成 商业通信系统之移动电话引入系统除满足目前各移动电话运营商及无线市话的各种移动电话制式的需求外～还应考虑将来新增移动电话运营商和移动电话制式的需要。同时可以为轨道交通外部用户提供光纤通道及有线用户接入网的传输端口等业务。系统无线信号覆盖范围包括每个车站的站厅、站台、商业街、出入通道等公共区域和全部地下隧道。 46 移动电话引入系统包括:传输子系统、无线分配子系统、集中监控子系统和电源及接地子系统组成。 移动电话引入系统的系统构成图如下: 3.1.3 光纤出租 根据移动电话引入系统之传输子系统的组网方式～移动电话引入系统目前的业务最多需要4芯光纤。考虑城市轨道交通线路基本上沿城市主干道建设～线路两侧房地产发展迅速～通信业务需求量非常大。因此在工程实施时可同期敷设多芯光纤预留出租。商业通信光缆容量可以按72芯考虑～其中40芯为G.652光纤～32芯为G.655光纤。 3.1.4 预留IC卡公用电话 地铁的线路及站台均为一次灌注成型的混凝土基础～各种管线也已同时预埋在基础下。很明显～公用网为扩展业务及方便乘客需要在站厅和站台上安装公用电话～这就需要在站厅和站台上架设或埋设电缆～如果没有先期预留～势必对车站建筑及装修造成破坏～影响地铁车站的整体美观～对地铁的运营及乘客上下车也带来不便。因此需在每个地铁车站的站厅、站台、出入通道等处预留安装IC卡公用电话的条件。一般要求在地铁车站的商业通信机房内设臵分线箱～由 47 地铁出入口至商业通信机房分线箱以及机房分线箱至公用电话机间的管线地铁统一设臵～为公网安装公用电话预留条件。 3.2. 公安通信系统 3.2.1 主要设计思路 为了公共安全和综合治理的需要～地铁沿线管辖范围内必然要设臵各种警务部门～如公安分局、派出所和车站警务室～既履行其社会职责～负责地铁沿线管辖范围内的乘客和公共场所的安全～又对地铁的正常运营起到间接的保障作用。公安通信系统正是为满足公安部门的指挥和日常业务提供的通信保障手段。地铁公安通信系统包括公安视频监控系统、警用无线通信指挥调度系统、计算机网络系统、公安电话系统。 公安通信系统的方案不仅与公安系统的管理模式和需求密切相关～还与既有的公安调度指挥系统及其通信系统的网络形式相关。 公安部门行政机构按公安分局、派出所、警务站三级考虑～其中公安分局及派出所设在地面～各车站设警务站。暂按每4，5个站设1个地铁公安派出所～每个车站设1个警务站。 公安通信系统的构成方案需征求公安主管部门意见～各系统的技术体制暂按目前公安网络的现状考虑。 公安视频监控系统宜与地铁电视监控系统合建～在地铁电视监控系统的基础上增加公安监控所需的车站相关地区的摄像机。 警用集群无线通信指挥系统直接采用当地的公安集群无线网络～采用分散无线引入方式～将公安集群无线系统无线信号地铁全线地下车站和隧道。 在地铁各级公安部门配备计算机网络和相应设备～通过光纤将各级网络连接成为一个整体～并接入当地公安分局的上级网络。 采用光接入网的方式将公安有线调度电话延伸到地铁各级公安部门。 公安通信系统各个子系统所需的不间断电源和光纤统一设臵。 3.2.2 公安视频监控系统 公安视频监控系统是公安部门维护地铁正常运营管理秩序的重要系统～是 48 公安部门的眼睛～是为各级公安人员对地铁的公共区域实施监视、提高地铁治安水平～保障乘客生命财产安全和地铁安全运营的有效工具～也是为公安机关开展日常工作和及时发现、快速处臵突发性事件的技术手段。 公安视频监控系统监视范围: , 地铁车站出入口、车站区域的人行通道 , 站台和站厅、售票区域 , 车站内的商业区 , 车站内其他需要监视的重点区域 地铁公安视频监控系统由三级结构组成:公安分局指挥中心、派出所和警务站。整个系统主要由摄像机、视频采集/服务器、监控分机等组成。 派出所 视频服务器 监控分机 留置室 GE去分局 计算机网络 FE FE 警务站1 警务站n FE 本地监控分机 视频采集/服务器 磁盘 警务站2 公安视频监控系统组成图 49 3.2.3 警用无线通信指挥调度系统 警用集群无线通信指挥调度系统是为了加强地铁范围内日常治安管理～以及确保各车站范围内出现重大案情或治安事件时～公安局和地铁公安分局各级公安指挥人员能够对现场各警务人员统一进行指挥调度。 经过多年的发展～公安部门的无线通信指挥系统已经建设成为全国一张网的大格局～采用大区制模拟集群通信技术～使用的信令是公开的MPT1327集群信令～设备为TAIT公司的模拟集群设备～工作频段为350MHz。因此地铁警用集群无线通信指挥调度系统制式应采用与现有公安警用无线通信指挥调度系统一致的技术和体制～可以保证地铁公安警用无线通信指挥调度系统与公安部门现有系统的衔接～构成一个统一的无线通信指挥调度网络。 警用集群无线通信系统的主要设计内容是将公安局的警用无线通信指挥调度系统信号引入到地下～覆盖地铁站厅、站台、出入通道和隧道区间。在地铁各警务站,地下,设无线分基站～在出入口处设收发天线以无线方式与公安局的无线系统主基站进行联接～地铁内的公安人员均通过无线分基站转接接入公安局的警用无线通信指挥调度系统。 广州市公安局 中心基站 车载台 手持台 派出所固定台 派出所固定台 警务室基地台 警务室基地台 警务室基地台 警用无线通信指挥调度系 统组成图 3.2.4 计算机网络系统 公安计算机网络系统的功能需求主要表现在以下几个方面: 50 警务核查:检索公安数据库～查阅警务资料及档案,在线警讯网络～接收核查通报～掌握通缉对象资料, 警务办公:完成事务管理、财务管理、人事管理等,提供个人办公管理、考勤管理,提供现代办公手段～实现对公文流转的自动处理～包括办理发文的文件起草、审核、会签、签发、统计和归档～以及办理收文的文件登记、批转、传阅、批示、催办～实现公文处理流程化、电子化、网络化,提供信息发布平台～提供资讯服务,提供网络在线学习、培训及技术支持平台。 承担公安视频监控系统的图像传送任务。 网络系统网络结构如下: 计算机 , 采用IEEE 802.3标准1000Mbps交换式以太网, , 10/100Mbps桌面连接速率, , 对省/市网络、派出所网络的通道采用独立、冗余的物理链路, , 采用多级安全防护体系～干线数据全部采用加密传输～并提供数据备份策略。 市公安信息 地铁公安信息网 网 地铁分局指挥中心 派出所2 派出所1 派出所n 公安通信计算机网络设计方案 车站1 车站2 车站n 3.2.5 公安专用电话系统 地铁公安专用电话是整个公安专用电话的一部分～是公安系统的公安专用电话在地铁的延伸～是地铁公安人员之间及与其他公安部门之间进行公务联络的 51 专用通信工具。 由于公安通信系统中已建立了专用计算机网络～并分布到各地铁公安分局、派出所和警务站。为减少公安通信系统设备～方便运营维护及管理～节省工程投资～特别是地铁公安专用电话数量不多～采用IP电话完全可以满足地铁公安专用电话系统的需求。 公安专用电话交换机至地铁公安分局的网络维持现状不变～在地铁公安分局配臵IP电话网守～至派出所之间利用计算机网络～将每个派出所的电话用户及各警务站电话用户接入。 IP电话网守 派出所警务站网络 网络 派出所 有网络 线IP 分 调电 局 派出所度话 网 网络 交网 络 换关 机 派出所 网络 公安局 指挥中心 派出所 IP电话机 网络 公安专用电话方案 52 53