長春地鐵通信系統控制中心資源共享淺析

程 鑫

*北京城建設計研究總院有限責任公司 工程師，100037 北京

資源共享的目的是提高應急指揮能力，特別是災害狀態統一指揮，可以作為一個整體協調一致，節省機房面積，減少土建工程費用，節約能源，減少工程投資，減少維護定員。

實行資源共享，首先應考慮投資及運營管理模式的差異;資源共享必須以滿足各線路本身的功能要求為前提，不能過分強調資源共享而忽視功能的本質要求;資源共享要充分考慮各軌道交通線實施時間差異，資源共享設施的配置要考慮技術的發展和可持續;在建設過程中應該是同步設計，預留條件，分期實施。

1 長春軌道交通概述

長春市中心城區軌道交通遠景線網由5條放射線、2條半環線共7條線組成，其中1、2、5號線仍為放射式骨干線，規劃采用大運量軌道交通(地鐵)制式;3、4號線為“L”形放射式輔助線，采用輕軌制式，6、7號線為加密填充線，規劃采用中運量軌道交通制式。7條線共同構成三主四輔雙模式軌道交通線網。

根據建設規劃，近期將建設長春地鐵1號線一期和2號線一期工程。其中，1號線一期工程共設置車站15座，換乘站7座，南部設永春車輛綜合檢修基地;2號線一期工程共設置車站17座，其中換乘站6座，西端設西湖車輛段。

控制中心是城市軌道交通運營管理、行車、供電、環境控制、防災報警的指揮中樞，對保證行車安全、提高服務質量具有重大作用。控制中心的控制模式有集中式、分散式和混合式3種。基于各線統一指揮、資源共享的思路，集中式最優、混合式次之，分散式最差。根據建設規劃，長春市軌道交通選擇混合式控制中心，即關聯緊密、建設時機接近的3條地鐵線路(1、2、5)共用一個控制中心，已建的輕軌3、4號線共用一個控制中心。

長春地鐵1、2號線一期工程通信系統，包括專用通信系統、商用通信系統、公安通信系統三部分。專用通信系統是為軌道交通行車指揮及運營管理服務的;商用通信系統是軌道交通和電信運營商合作設置的，是公共通信網在軌道交通內的延伸;公安通信系統是根據公安及消防部門要求設置的，是公安通信網在軌道交通內的延伸。

長春軌道交通衛星廣場控制中心容量按3條線設計，滿足近期地鐵1、2號線接入的條件，同時預留遠期5號線的接入能力。長春地鐵1號線計劃于2015年開通，2號線計劃2016年開通，建設時序僅相差一年，且控制中心物理位置相同，設備維護均為機電公司一家單位。在1號線通信系統的設計過程中應充分考慮系統資源和信息資源的共享，實現系統資源和信息資源的共享不僅能夠優化通信網絡的配置，而且能夠降低建設工程造價。

2 通信系統控制中心資源共享

本文重點討論專用通信系統在控制中心的資源共享問題。專用通信系統包括傳輸、電話、無線、廣播、時鐘、乘客信息等子系統，根據資源共享的設計原則并結合長春地鐵的建設情況，對通信各子系統在衛星廣場控制中心實現資源共享進行分析并提出設計方案。

2.1 傳輸系統

傳輸系統是地鐵通信網絡的基礎設施，是通信系統的骨干，其經濟合理性直接影響著整個通信系統的性價比。

目前國內軌道交通采用的主要有SDH、MSTP、OTN等制式。其中，MSTP(Multi Service Transport Platform多業務傳送平臺)基于SDH，同時實現TDM、IP等業務接入、處理和傳送，提供統一網管的多業務傳送平臺，長春地鐵1號線初步設計及2號線總體設計均將MSTP作為主選方案。

傳輸系統采用國際標準設備和接口，并根據線網規劃預留與上層網或其他軌道交通線路的接入條件，為整個城市線網傳輸系統資源共享預留條件。

建設以GPS+BITS為核心的現代數字同步網，可以為地鐵通信系統中的傳輸系統、無線系統和時鐘系統等設備提供統一的高精度、高穩定度、高可靠性的同步時鐘源。長春地鐵1號線在控制中心新設GPS+BITS設備，作為線網的同步時間基準信號，地鐵2號線及遠期的地鐵5號線均可利用1號線設置的GPS+BITS設備，達到同步設備的資源共享。控制中心傳輸設備的同步信號由BITS上接引，沿線設備從STM-64線路碼提取同步時鐘信號。

2.2 無線通信系統

長春地鐵1號線推薦采用TETRA數字集群系統組建專用無線調度網絡，在專用通信系統中投資較大，而控制中心集群交換機在無線通信系統中投資最大，是無線通信系統的核心，但平時的利用率不是很高。專用通信無線系統建設時，統籌考慮了長春地鐵建設的整體情況，做到資源整合共享，利用集群系統特有功能，以盡量少的系統設備為盡量多的軌道交通線路服務，實現系統設備、技術、信息等資源共享。

長春地鐵1號線推薦在衛星廣場控制中心新設集群交換機，同時容量按3條線設計，滿足后期2、5號線的接入。借助TETRA的VPN功能及在安全、獨立的基礎上，2、5號線僅需在控制中心設置各自的線路調度臺等終端設備即可實現所有調度功能，架構如圖1所示。同時，地鐵3條線路共用集群交換機，為線路互聯互通提供了便利條件，不僅可以實現部分用戶空中接口互聯，而且在不同線路緊急狀態下調車作業時，可以實現調度臺、車站固定臺與車載電臺之間的跨線通信。如圖1所示。

圖1 無線通信系統線網規劃架構圖

通過集群共網，軌道交通線共用一個系統資源，不但節約了投資，提高了資產的利用率，并且共享系統備品備件和運營維護服務，提高了對系統故障的響應速度，大大降低運營維護成本。

2.3 公務電話系統

當共用控制中心時，應考慮控制中心交換設備的共享，先建線配置的交換機的處理能力應預留后建線的接入條件，設備的用戶板只配本線用戶，將來建設時根據需要增加用戶板，可提高公務電話系統互聯互通的能力，更好地實現中繼鏈路、計費系統、維護管理等資源共享。

結合長春市軌道交通線網規劃，控制中心按區域分散設置(2～3條線合設一個控制中心)。公務電話系統建議按線路歸屬的控制中心區域匯接方式，在各控制中心設區域匯接局，各線設分線匯接局和用戶接入局。衛星廣場控制中心區域匯接局由1號線設置，主要實現本地用戶的接入和1、2、5號線線間公務電話業務的轉接，實現1、2、5號線公務電話的互聯互通。同時，區域匯接局作為3條線的公務電話系統的出口局，實現地鐵公務電話系統與市內公用電話網的互聯互通。公務電話系統線網規劃架構如圖2所示。

2.4 時鐘系統

時鐘系統主要由中心一級母鐘、車站二級母鐘及子鐘設備組成。中心母鐘的驅動能力很強，輸出接口容易擴展，可驅動多個二級母鐘。后建線路可利用先建線路的中心母鐘，這樣可節省中心設備，還可以使幾條線時間信息完全一致，保證軌道交通運行時間統一、準確。

長春地鐵2、5號線控制中心一級母鐘可獨立設置，也可與1號線共用。本著滿足功能需求，實現資源共享和節省工程投資的目的，推薦擴容1號線中心一級母鐘的方案，系統構成如圖3所示。

2.5 乘客信息系統

乘客信息系統(簡稱PIS)控制中心，由中心服務器(冗余配置)、視頻流服務器、咨詢應用服務器、直播數字電視編碼器、磁盤陣列、視頻/音頻切換設備、采集/直播工作站、直播工作站、無線管理工作站、中心操作員/系統維護工作站、網管及監控工作站、多媒體素材管理工作站、視頻監控終端、播出監視器、打印機、控制中心核心以太網交換機、無線控制器、路由器、防火墻及入侵檢測系統等組成。控制中心局域網設計雙網絡結構，使控制中心的PIS設備連接成一個系統。

在乘客信息系統中，中心信源編制播放控制系統的設備投資很大，而各線路需要服務的內容基本相同，因此可以在控制中心的信息資源及系統資源實現共享。

長春地鐵1號線在控制中心設置總編播中心，建立以每條線路的PIS系統為要素，保證每條線路的完整、獨立運營管理的控制功能，并在此基礎上實現軌道交通網絡的信息資源共享，達到職責明確、風險分散的目的。1號線設置的總編播中心為2、5號線及后續線路PIS提供統一的公共信息，例如氣象、政府公告、公益信息、重大活動等信息，便于實現節目源、發布渠道的統一監督、審查，同時也有利于降低各線路PIS單獨制作或采集節目引起的系統投資。后續2、5號線中心級僅設置線路控制設備，主要負責從總編播中心系統接收發布的內容信息，并下發到各車站設備子系統、車載設備系統和車輛段設備子系統，以及接收本地鐵線路的實時運營信息和時鐘信息。

2.6 電源系統

國內城市快速軌道交通各弱電系統一般按分散、各自獨立配置UPS電源方式設計，即根據各系統用電需求配置不同容量的UPS。這種供電方式在一定程度上形成電源系統設備品牌多、配件種類多、網管多、維護人員專業基礎相對較弱、UPS電源容量利用率低。因此，弱電系統電源設備應進行適當的整合，以期達到UPS電源的資源共享，降低維護工作量，簡化工作程序，壓縮機房面積，從而減少工程規模和投資。

長春地鐵1號線、2號線工程均在控制中心對專用通信、信號、自動售檢票及綜合監控系統進行UPS整合。整合后的電源應滿足所有子系統用戶的技術要求，包括電壓波動、頻率波動、回路數量、后備時間、負載性質、運行模式、切換時間等技術要求，并通過上述需求統一計算和選擇蓄電池容量。

2.7 光纜資源整合共享

光纜線路是軌道交通通信系統以及各業務組網的最重要組成部分和基礎。光纜徑路選擇的合理性、光纖類型的選擇、光纖容量的選擇對軌道交通全系統的安全性、合理性起著很大的作用。

合理利用光纜資源，組建光纜網絡，避免各條地鐵線路和各子系統在同一個物理徑路上光纖資源的重復敷設，避免因重復敷設光纜所引起的既有托架、人防門孔洞、管孔資源的浪費，從而達到既滿足各線光纖資源的需要，又可以節約資源、節省投資的目的，并且光纜網的統一建設也便于后期光纜的統一維護與維修。

長春地鐵衛星廣場控制中心位于地鐵1號線衛星路站東側，地鐵1號線通信光纜設計過程中，充分考慮了后續2號線、5號線各子系統引入控制中心的光纖需求。在1號線衛星路站與控制中心間設置了大對數光纜，同時，在與2號線、5號線換乘車站，均設置了聯絡光纜，1號線區間光纜容量滿足2、5號線接入控制中心的光纖需求。

3 結束語

隨著長春軌道交通網絡化建設的迅速推進，從單線通信系統的建設逐步發展到城市軌道交通綜合通信網。本文結合長春地鐵1、2號線通信系統工程的具體設計，討論分析了通信各子系統在控制中心的資源共享方案，本著滿足功能需求，實現資源共享和節省工程投資的目的，通過有效地規劃利用地鐵1號線建設的設備、信息資源，在滿足后續2號線、5號線的功能需求的前提下，實現控制中心的資源共享，將大大提高軌道交通建設、運營的效率，最終實現軌道交通的高水平服務。

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