1、城市轨道交通通信系统城市轨道交通通信系统Company Document number : WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998第一章城市轨道交通通信系统综述城市轨道交通（简称城轨）通信系统是指挥列车运行、公务联络和传递各 种信息的重要手段，是保证列车安全、快速、高效运行不可缺少的综合通信系 统。城轨通信系统主要包括：传输系统、公务电话系统、专用电话系统、无线 集群通信系统、闭路电视监控系统（CCTV）、有线广播系统（PA）、时钟系 统、电源及接地系统、乘客导乘信息系统（PIS）、办公室自动化（OA）等子 系统。通信系统的服务范围涵盖了控制中心、车站、车辆段、停车场、地面
2、线 路、高架线路、地下隧道与列车。第一节城轨通信概述一、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，并为城轨的其他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，势必要増加投资，而且长期不使用的设
3、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
4、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 按业务分类一(1)专用通信专用通信是供系统内部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
5、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肋通信网。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
6、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
7、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
8、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
9、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。图1
10、-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。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
11、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 -广播设备；C -闭路电视设备；E -交换设备；0 -光纤传输系统；M -话筒；LS -扬声器；P-摄像机；S -监视器；Tel-电话机；FAX -传真机
12、；DTE-数据终端；-调度电话；DSD-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
13、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）。第二节城轨通信系统的组成城轨通信系统主要由下列子系统组成：传输系统、公务电话系统、专用电 话系统、无线集群通信系统、闭路电视监控系统、有线广播系统、时钟系统、 乘客导乘信息系统、通信电源和接地系统、城轨地下部分的公共覆
14、盖系统。、 传输系统城轨的传输网是城轨通信网的基础。城轨传输网要求具有高可靠性和丰富 的业务接口。城轨传输网的低层一般采用SDH光纤自愈环路，在光纤切断或故障时能自 动进行业务切换，故具有很高的可靠性。传输业务的多样性是城轨传输系统的主要特点。所传输的业务包括：电话 （窄带音频）、广播（宽带音频）、城轨信号（中/低速数据）、视频（高速 数据）等业务。在城域网（MAN）中，传输网按其功能划分为骨干层、汇聚层与接入层。而在城轨通信网中，传输网按其功能可分为骨干层与汇聚接人层。城轨传输 网分为城轨专用传输网和民用（GSM、CDMA接入）传输网，这是两个完全隔 离的网。在城轨专用传输网中具体传送的信息
15、为：调度电话、广播、公务电话、集 群无线基站的2 Mbit / s的数字链路；RS232、RS422、RS85接口点对点 低速电路数据业务；10 / 100 / 1 000 Mbit / s的以太网业务；ATM业务。二、 公务电话系统城轨的公务电话相当于企业总机，采用通用的程控数字用户交换机组网， 并通过中继线路接人当地市话网。一般情况下，中心交换机安装在控制中心和 车辆段，而在各车站配置车站交换机或中心交换机的远端模块。中心交换机与 车站交换机之间通过城轨专用传输网进行点对点的连接。为减少城轨通信设备 的类型，目前城轨多数采用具有调度功能的交换机组成公务电话网。三、 专用电话系统专用电话系统
16、包括：调度、站内、站间和区间（轨旁）电话子系统。城轨的调度电话子系统主要包括调度总机、调度台和调度分机三部分，并 通过传输系统或通信电缆相连接。在控制中心安装有调度机或交换/调度机作 为调度总机，为调度人员提供专用直达通信服务。一般在城轨中设有行车调 度、电力调度、维修调度、环控调度、公安调度的（虚拟）调度专网和调度台 （其中行车调度专网设2个调度台）。调度台应具有选呼、组呼、群呼、强 插、强拆、会议、应急处理等特定功能。调度分机安装在控制中心、车辆段以 及各车站。调度台可单键直接呼叫分机；分机呼叫调度台分为一般与紧急两类 呼叫。站内的公务电话交换机具有热线功能，在提供公务电话业务的同时，亦可
17、 提供站内、站间和区间（轨旁）电话业务。站内电话子系统由车站公务电话交 换机、车站值班台（主机）和电话分机组成。站间电话可为车站值班员与相邻车站的车站值班员提供直达通信服务，也 可以接人公务电话网。区间电话通过站内电话子系统连接邻站的车站值班台或接入公务电话网， 为隧道内的维修人员提供通信服务。四、闭路电视监控系统（CCTV）闭路电视监控系统为控制中心调度管理人员、车站值班员、列车司机及站 台监视亭值班员等对车站的站厅、站台、出人口等主要区域提供监视服务。控制中心的行车调度员实时监视全线各车站的情况。车站的车站值班员能 够实时监视本站情况。列车司机能在驾驶室看到乘客上下车的情况（站台与列 车间
18、用无线传送视频信号）。监视画面要求具有DVD质量。采用控制中心和车站两级互相独立的监控方 式，平常以车站值班员控制为主，控制中心调度员可任意选择上调各车站的各 摄像头的监视画面。在紧急情况下则转换为以控制中心调度员控制。出于安全 与事故取证要求，车站和控制中心的CCTV设备还应具有录像功能。城轨的闭路电视监控系统有模拟、数字和网络三种组网方式。在模拟闭路电视网络中.摄像头与监视器之间传输的是模拟视频信号，图 像的切换和分割由硬件（视频矩阵和图像分割设备）完成。各车站传送至控制 中心模拟视频信号，采用点对点的模拟光纤传输。在数字闭路电视网络中车站和控制中心仍以模拟组网，与模拟闭路电视 区别仅在于
19、：各车站与控制中心之间利用城轨传输网传送视频信号。因城轨传 输网只能传输数字信号，为了将模拟视频信号从站点传到控制中心，需要经过 编解码器进行模/数与数/模转换。在传输网采用MSTP技术后，目前亦有将 模拟视频信号经压缩编码、成帧后，利用城轨传输网的分组数据通道以总线方 式传送视频信号，其主要优点为可以按需动态分配带宽。在网络闭路电视网络中.带有编码器的网络摄像头和带有解码器的数字监 视器以及数字录像硬盘均接人站点的Ethernet或ATM局域网，监视器可根据摄 像头的IP地址调看图像；并用软件进行图像分割，省略了视频矩阵和图像分割 等硬设备。各站点局域网与控制中心局域网通过城轨传输系统互连成
20、广域网， 控制中心可以根据摄像头IP地址直接选调全线各摄像点的监控画面。六、有线广播系统(PA)有线广播系统由正线广播和车辆段广播两个独立的系统组成。正线广播又分成控制中心广播和车站广播两级，该系统为控制中心调度 员、车站值班员、车辆段值班员提供对相应区域进行有线广播，同时也为控制 中心大楼提供广播功能。有线广播系统具有自动和人工广播，以及相应的选择功能及优先级功能， 采用车站和控制中心两级控制方式。平时以车站广播为主，控制中心可以插 入；但在紧急情况下，则以控制中心广播为主。七、时钟系统时钟系统是为保证轨道交通运营准时、服务乘客、统一全线设备标准时间 而设置的。城轨的两类时钟系统均同步于美国
21、GPS （俄罗斯格林纳斯、欧洲伽 利略、中国北斗一号作备用）或CCTV时间信息。其中提供时间信息的时钟系统分为一级母钟系统与二级母钟系统，一级母 钟系统安装在控制中心，二级母钟系统安装在各车站、车辆段的通信机房内， 用以驱动分布在站内及车辆段的各子钟以显示正确的时间，同时为通信设备提 供基准频率。八、乘客导乘信息系统（PIS）乘客导乘信息系统与城轨信号系统相连接。PIS主要功能是及时为车站和列 车上的乘客提供列车导乘信息，同时也可提供诸如时间、天气预报、新闻及广 告等其他信息。为了在列车上提供实时的导乘信息、新闻、赛事等，可以在城轨中建设符 合我国数字电视地面广播标准（DMBTH）的移动数字电
22、视系统。九、通信电源和接地系统城轨通信的电源系统必须是供电设备独立、并具有集中监控管理的系统。 通信电源系统应保证对通信设备不问断、无瞬变地供电，满足通信设备对电源 的要求。城市轨道交通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，采用集中方式供电。直流供电系统可由直流 配电盘、高频开关型整流模块、直流变换器、逆变器、阀控式密闭铅蓄电池组 等组成，并应具有遥信、遥测、遥控性能和标准的接口及通信协议。对要求交流不问断供电的通信设备，可根据负荷容量确定采用逆变器供电 或交流不问断电源（UPS）供电方式。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。城市轨道交通车站根据条件可采用合设接地方式，也可采用分设 接地方式。分设接地方式由接地体、接地引入线、地线盘及室内接地配线组 成。
