淺析城市軌道交通有線電話系統

孫佃升

（西安市地下鐵道有限責任公司，西安 陜西 710018）

0 引言

隨著全國城鎮化步伐的加快，城市軌道交通已成為拉動城市經濟的引擎，成為了城市發展的標簽和名片，可以說無地鐵不城市。在各城市城市軌道交通線路不斷完善，其輻射面積也越來越廣，越來越多的人們切身感受到了城市軌道交通在大幅提升人民的生活質量，作為現代化的交通工具，其方便、快捷、舒適得到了人們廣泛的認可，然而城市軌道交通在給我們提供諸多便捷的同時，其運營安全也引起了人們的廣泛關注，如城市軌道結構強度、結構變形、建筑物防水的可靠性及其壽命、信號通信設備的可靠性等，特別是在“7.23”甬溫高鐵事故發生后，人們越來越重視通信信號設備的可靠性及安全性。城市軌道交通有線電話系統就是保證其列車運行安全、快速、高效運行不可缺少的城市軌道交通通信系統中的一個非常重要的組成部分。

1 有線電話系統概述

城市軌道交通交通運營各職能部門所使用的有線電話系統從功能上劃分，可分為公務電話系統和專用電話系統 2類[1]。公務電話系統為軌道交通的管理、運營、維修等部門工作人員在軌道交通內部及與外部進行公務聯系提供基本的手段。專用電話系統主要是供控制中心調度員，車站、停車場、車輛段的值班員組織指揮行車、運營管理及確保行車安全。系統主要包括調度電話、站（場）內集中電話、站間電話、區間電話、緊急電話、接車電話、市內直線電話等。

2 公務電話系統設置方案、構成及比選

2.1 公務電話系統設置方案

目前，城市軌道交通公務電話系統的交換網絡構成主要有以下幾種方案：設置數字程控交換機[2]、利用廣域虛擬交換機、采用網絡電話[3]（VoIP，Voice over Internet Protocol）技術組建IP[4]電話網。

2.1.1 設置數字程控交換機

設置數字程控交換機密的優點是技術成熟可靠、應用廣泛。軌道交通對所使用的數字程控交換機擁有完全的控制權，可獨立使用其全部功能和容量。可完全按照軌道交通的需要，選用滿足系統功能要求的數字程控交換機。符合構建相對封閉的軌道交通專用通信網絡的需要。目前國內開通運營的軌道交通線路基本都采用該方案組網。但該方案的建設期投資較大，與公眾電話網連接需申請中繼線，需設置相應的維護管理人員。

2.1.2 利用廣域虛擬交換機

利用廣域虛擬交換機方案能提供與用戶小交換機[5]（PABX，Private Automatic Branch eXchange）一樣的業務功能。其最顯著的特點是利用公網資源實現專網功能，使用戶不必投資購買PBX設備，而由電信運營商負責在公網上實現虛擬（軟件方法）程控用戶交換機功能。可以節省建設投資，并且減少運營維護人員及相關費用。但是，采用該方案，軌道交通缺乏系統控制權，使用不夠靈活；多點引入公網，潛在的故障點多，無法保證系統的可靠性；通話費、月租費高，長遠看并不經濟。

2.1.3 利用VoIP技術組建IP電話網

利用VoIP技術組建IP電話網是以IP分組交換網絡為傳輸平臺，對模擬的語音信號進行壓縮、打包等一系列的特殊處理，使之可以采用無連接的UDP協議進行傳輸的技術。典型的VoIP系統由IP電話終端、網關（GW，GateWay）、多點接入控制單元（MCU，Micro Control Unit）和網守4大部分構成。其主要優勢在于可提供一種利用 IP網絡解決語音通信的手段，而 IP同一網絡恰恰是通信網絡的發展趨勢。VoIP與傳統語音系統相比更加靈活。能提供更多的終端種類（模擬語音電話機、PC、IP電話機），還能夠為用戶提供新的基于多媒體的增值服務。其主要劣勢在于其話音質量與傳統語音系統相比還是稍差，缺乏端對端的服務質量（QoS，Quality of Service）保證。

2.2 公務電話系統設置方案比選

數字程控交換機、廣域虛擬交換機及VoIP 3種方案在功能上均能滿足線路公務電話系統的要求。

利用廣域虛擬交換機，軌道交通將不具有對公務電話系統的產權，只能利用他人提供的有償服務，不能有效保證其系統的安全可靠，并為系統的日常使用管理帶來不便。因此，使用該方案需慎重。

利用VoIP技術組建IP電話網，語音質量尚未達到傳統語音系統的高度，因此，目前還不宜用來取代傳統的公務電話組網模式。但與公眾電話網相似，軌道交通通信網絡同樣面臨信息種類太多，以至系統結構趨于復雜的問題。減少信息種類，建立簡潔的基于IP技術的同一網絡，應該是軌道交通通信網的一個發展方向，在今后的軌道交通建設中將值得重視。設置數字程控交換機構建軌道交通的公務電話系統，因此仍是目前最佳的解決方案。

2.3 公務電話系統構成

按照設置數字程控交換機構建本線公務電話系統的方式，根據公務電話終端接入方式的不同，系統的具體構成有2種方式：①在控制中心設置程控交換機，各車站、停車場、車輛段設置遠端模塊，其中的公務電話終端接人各自的遠端模塊；各遠端模塊通過傳輸系統提供的 El 接口與控制中心程控交換機連接；②在控制中心設置程控交換機，各車站、停車場、車輛段的公務電話利用傳輸系統的接入設備提供的模擬語音接口以透傳方式接入控制中心程控交換機。

方式一與方式二比較，可有效減少傳輸系統與程控交換機模擬用戶接口板的配置，且能夠更好地滿足系統的要求。在控制中心一處設置程控交換機，在各車站、停車場、車輛段分別設置容量不同的遠端模塊。各車站、停車場、車輛段的公務電話用戶通過電纜實回線引到各處的遠端模塊內，再通過傳輸系統提供的 El通道接入控制中心的程控交換機內。控制中心內部的公務電話用戶通過電纜實回線直接接到程控交換機的用戶接口上。公務電話系統在控制中心設置有操作維護終端、計費終端、話務臺（人工或自動）等配套設備，從而實現軌道交通公務電話系統的功能。

3 專用電話系統設置方案、構成及比選

3.1 專用電話系統設置方案

專用電話系統[6]通常由調度電話、區間電話、站間電話及站內集中電話、緊急電話、接車電話、市內直線電話組成。目前專用電話系統的構成主要有3種方案：①設置專用數字通信系統；②設置獨立的調度程控交換機系統；③利用公務電話程控交換機系統。

3.1.1 設置專用數字通信系統

設置專用數字通信系統[7]是指在控制中心設置專用數字通信主系統設備，在各車站及車輛段（或停車場）設置專用數字通信車站分系統設備，主系統設備與車站分系統設備間通過傳輸系統提供的2 Mb/s通道進行環狀連接。該方案功能全面，可完成調度電話、站間電話、站內集中電話以及區間電話功能；單獨組建系統，可靠性高；采用環狀2 Mb/s通道連接，做到了通道的迂回保護功能。該方案應用廣泛，目前，新建、改建鐵路的調度通信系統均采用此方案，技術成熟，具有豐富的工程及開通經驗，系統設備完全實現了國產化，設備維護管理方便。

3.1.2 設置獨立的調度程控交換機系統

設置獨立的調度程控交換機系統是指在控制中心設置獨立的調度程控交換系統設備，各站段調度電話分機通過傳輸系統提供的a/b 線接口接入調度程控交換機。該方案可提供調度電話所要求的全部功能，且單獨成系統，安全性較高，但站內直通電話需另設車站調度程控交換機解決。

3.1.3 利用公務電話程控交換機系統

利用公務電話程控交換機系統實現專用電話功能可有2個方案供選擇。

方案一：利用公務電話系統設置的數字程控交換機獨立實現軌道交通專用電話功能。目前，軌道交通公務電話系統所設置的數字程控交換機均具有強大的功能，能提供豐富的業務。在公務電話交換機基礎上增加部分板卡并對軟件進行必要修改便可實現專用電話的大部分功能；

方案二：在公務電話系統設置的數字程控交換機基礎上增加調度服務器，共同實現軌道交通專用電話功能。

方案二與方案一相似，公務交換機的設置采用數字程控交換機加遠端模塊的方式。在控制中心設置數字程控交換機，在車站、車輛段（或停車場）處設置遠端模塊。在控制中心增加調度服務器，調度服務器與程控交換機之間采用2 M 通道連接。各調度總機與調度服務器相連，調度分機通過定義車站遠端模塊內的分機電話即可實現。站段內集中電話、站間行車電話和區間電話的實現方式與方案一相同。

3.2 專用電話系統設置方案比選

通過對上述方案的比較，利用公務電話程控交換機獨立實現軌道交通專用電話功能的方案投資最少，但由于公務交換機支持的多方通話能力有限，當調度總機發起全呼時，系統很難滿足要求。同時也不能滿足專用通信對一般呼叫和緊急呼叫進行區分的功能要求，且在交換機故障時公務通信與專用通信將同時中斷，造成調度電話、區間電話通信的中斷。

其余方案在功能上均能滿足要求。比較而言，數字專用通信系統方案在軌道交通及鐵路工程中均有大量的應用，有成熟的經驗可供借鑒，且該方案具有技術先進、組網能力強、操作簡便、功能齊全、安全可靠的特點。系統通過傳輸系統提供的透明2 Mb/s通道組網，可實現系統的遠程監控和診斷，節省了系統維護的費用，具有很高的技術先進性、可靠性和安全性，完全能滿足線路調度功能要求。同時，在車輛段、停車場、車站可利用專用通信車站分系統設備實現站內集中電話、站間電話及區間電話功能，大量減少公務電話系統交換機的容量設置及對傳輸系統帶寬的需求，降低工程投資。

3.3 專用電話系統的構成

在控制中心設置數字專用通信系統主系統設備（以下簡稱 MU)，在各車站、停車場、車輛段設置數字專用通信系統分系統設備（以下簡稱BU）。車站、停車場、車輛段的各種專用電話系統終端接入分系統設備。數字專用通信系統主系統設備與分系統設備間通過傳輸系統提供的2 Mb/s通道連接。在控制中心設置網管系統，完成本線范圍專用電話設備的日常維護、用戶外線監控等管理功能，實現對專用電話系統的統一網管，從而實現城市軌道交通專用電話系統的功能。

4 結語

城市軌道交通作為現代城市公共交通的重要組成部分，其安全性直接關系到廣大乘客的生命安全，其安全運營是城市軌道交通運輸的首要目標和基本原則，涉及到城市軌道交通安全運營的因素除有線電話系統外，還涉及到車輛、軌道、供電及社會災害等，只有全面總結和完善城市軌道交通的各項安全保證設備和措施，才能最大限度地減少事故發生，降低事故帶來的損失。

[1] 顧保南,葉霞飛.城市軌道交通工程[M].湖北:華中科技大學出版社，2006.

[2] 宋俐榮，晏軍.電話機監控系統實施方案研究[J]. 通信技術，2011,44(05):63-67.

[3] 曹凡，曹恒，馮毅.基于GPRS 的IP 電話技術研究[J].通信技術，2008,41(08):195-197.

[4] 李紅濤.IP語音電話及其安全性[J]. 信息安全與通信保密，2002(15)：50-52.

[5] 張華琳.遠東哈里斯專用電話系統在北京地鐵的應用[J].無線電通信技術，2009,35(01)：48-49.

[6] 陳東伐.城市軌道交通專用電話解決方案[J].現代城市軌道交通，2010(05)：15-17.

[7] 葉敏.程控數字交換與現代通信網[M]. 北京:北京郵電大學出版社,2004.