城軌交通系統(tǒng)和城軌通信系統(tǒng)的規(guī)劃與設計

梁亞寧，張清萍

（西安鐵路職業(yè)技術學院陜西西安710014）

城軌交通系統(tǒng)和城軌通信系統(tǒng)的規(guī)劃與設計

梁亞寧，張清萍

（西安鐵路職業(yè)技術學院陜西西安710014）

針對建設一條城軌交通線路，需要對整個城市進行整體規(guī)劃、征用建設用地，且耗資巨大這一特點，城軌交通建設一般要做好長遠的規(guī)劃和設計。結(jié)合世界及各城市城軌建設的經(jīng)驗，城市軌道系統(tǒng)的規(guī)劃與設計應滿足相關原則。得出城軌通信系統(tǒng)的設計包括傳輸系統(tǒng)的設計、傳輸網(wǎng)上節(jié)點設備的設計以及無線集群系統(tǒng)的設計，只有這幾方面合理布局和協(xié)調(diào)合作，才能快速、高效、準時的實現(xiàn)城軌通信系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)服務，滿足城市軌道各部門間的高效機制。

城軌交通系統(tǒng)；系統(tǒng)構(gòu)成；規(guī)劃；設計；城軌通信系統(tǒng)

目前城市軌道交通已在中國多個城市發(fā)展起來，有效地解決了交通擁擠、減少了空氣污染的程度、節(jié)約了城市出行者大量的寶貴時間，推進了現(xiàn)代化城市化發(fā)展的步伐。

中國的城市化進程正處在飛速發(fā)展階段，人口日趨增長、城市交通壓力越來越大，交通擁擠、堵塞矛盾特別突出，促使城軌交通建設高速發(fā)展。所以，城市軌道交通建設勢在必行，它是保證公共交通暢通、城市經(jīng)濟發(fā)展以及社會環(huán)境秩序安定的主要手段，在城市化發(fā)展中起著極其艱巨的作用。

1　城市軌道交通規(guī)劃的意義和目標

城市軌道交通是一個城市的重要建設項目，肩負著城市長遠的發(fā)展規(guī)劃，需要有長遠的戰(zhàn)略考慮。

規(guī)劃的意義：

1）城市軌道交通是大規(guī)模的城市基礎建設項目，是制定其他建設計劃的主要依據(jù)。

2）城市軌道交通建設一般耗資費用巨大，必須制定科學的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃。

3）城市軌道交通對用地有嚴格的技術要求，是控制城市軌道交通建設用地、降低工程造價的需要。

4）城市軌道交通規(guī)劃應當滿足城市整體發(fā)展的需求。

規(guī)劃的目標：人性化的交通規(guī)劃是滿足城市交通的首要目標；其次，美觀、方便的城軌交通與現(xiàn)代化的科技發(fā)展相呼應；再者，城市軌道交通規(guī)劃應滿足土地規(guī)劃發(fā)展目標［1］。

2　城市軌道交通規(guī)劃設計原則

1）應當滿足城市發(fā)展的總體規(guī)劃；

2）路網(wǎng)布設要均勻、線路疏密要適合客流量、乘客換乘要方便；

3）應充分滿足城市軌道交通多元化的發(fā)展趨勢；

4）要充分體現(xiàn)城軌交通穩(wěn)定性、靈活性、持續(xù)性的特色；

5）要有超前規(guī)劃意識，做好線網(wǎng)近長期的發(fā)展需求；

6）應當支持城市各項規(guī)劃的建設與發(fā)展，提高項目生命力；

7）要兼具城市發(fā)展與運輸?shù)木C合規(guī)劃能力；

8）加強與各類公共交通設施的規(guī)劃與整合；

9）加強以“綠色通道”為特色的指導原則。

3　通信系統(tǒng)在城軌中的作用

城軌交通的主要特點是客流量密集、運輸業(yè)務繁忙，系統(tǒng)的功能設置完善，具有可靠的內(nèi)部專用通信系統(tǒng)，保證車輛安全、行車準時，同時為旅客提供快速、高效、便捷、優(yōu)質(zhì)的旅行服務。

城市軌道交通系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)又是整個體系的神經(jīng)系統(tǒng)，傳遞著城市軌道交通運營各系統(tǒng)、各部門和控制中心間以及各站點的信息，保證整個系統(tǒng)的正常運營。

城軌通信系統(tǒng)功能的體現(xiàn)不是一個獨立的個體，需要與其它功能系統(tǒng)互相配合協(xié)作、共同完成各自的任務。魚此功能密切相關的有信號系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)等。城軌通信系統(tǒng)主要完成系統(tǒng)內(nèi)的公務電話業(yè)務、調(diào)度電話業(yè)務等，此外，城軌通信系統(tǒng)也與公網(wǎng)連接在一起，當出現(xiàn)突發(fā)、緊急事件、暴力等情況時能及時聯(lián)系外界，保證整個交通系統(tǒng)的安全。

4　城軌通信系統(tǒng)構(gòu)成

城軌通信系統(tǒng)屬于城軌交通系統(tǒng)的子系統(tǒng)，其本身也不是單一的系統(tǒng)，是由多個獨立的子系統(tǒng)的組合，這些系統(tǒng)包括：傳輸系統(tǒng)、公務電話系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、無線集群通信系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、電源及接地系統(tǒng)、乘客導乘信息系統(tǒng)（PIS）、辦公室自動化（OA）、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）、有線廣播系統(tǒng)（PA）、城軌地下部分的公共覆蓋系統(tǒng)等子系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的功能主要面向控制中心、車站、車輛段，以及地下隧道、地面線路、高架線路、停車場和運行的列車［2］。

5　城軌通信系統(tǒng)設計

城軌通信系統(tǒng)由傳輸系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)中的節(jié)點設備以及無線集群系統(tǒng)構(gòu)成。傳輸介質(zhì)分為有線和無線兩類，有線的主要包括電纜、光纜、泄露電纜，無線主要通過空間電磁波等進行傳輸［3］。

圖1　城市軌道交通通信系統(tǒng)Fig.1Communication system for city rail transportation

系統(tǒng)的布局一般以控制中心為核心，在其作用下與各車站、車輛段等構(gòu)成一個完整的業(yè)務通信網(wǎng)，為城市軌道交通提供各種綜合的通信業(yè)務。

1）傳輸系統(tǒng)設計

城軌傳輸網(wǎng)應該能夠承載音頻、視頻和數(shù)據(jù)等多種綜合數(shù)字業(yè)務，所以，城軌傳輸網(wǎng)多數(shù)都采用基于SDH的多業(yè)務傳輸平臺（MSTP）［4］，這種傳輸平臺是指在同一個公共的傳輸網(wǎng)，控制中心、車站和車輛段之間通常采用環(huán)形物理拓撲結(jié)構(gòu)，相鄰節(jié)點間采用雙向線路進行連接，當環(huán)網(wǎng)的某個傳輸節(jié)點設備故障時，信號可從另一方向環(huán)回，具有很好的可靠性。

圖2　邏輯拓撲結(jié)構(gòu)Fig.2The logical topology

控制中心與車站、車輛段的業(yè)務通常采用總線型或星型邏輯拓撲結(jié)構(gòu)：

2）傳輸網(wǎng)上節(jié)點設備設計

在控制中心與各車站、車輛段所組成的邏輯網(wǎng)絡中，配置的業(yè)務節(jié)點設備主要包括：公務電話交換設備、專用電話交換設備、廣播設備和閉路電視設備［5］。

圖3　業(yè)務節(jié)點設備連接Fig.3Service node equipment connection

①控制中心的公務電話交換設備

公務電話交換設備目前主要采用的軟交換設備和少量的程控交換設備。控制中心與各車站、各車輛段的交換設備之間，物理上是通過光纖傳輸系統(tǒng)連接車站、車輛段的交換機及中心交換設備的遠端交換模塊；邏輯上采用點對點的星形連接方式。每個交換設備上可連接相應的普通電話機、傳真機、電路數(shù)據(jù)等終端［6］。

②控制中心的調(diào)度電話交換設備

控制中心的中心調(diào)度交換設備與車站、車輛段調(diào)度終端之間，物理上通過光纖傳輸系統(tǒng)、PCM接口設備連接到各車站、車輛段的調(diào)度話機，邏輯上采用點對點的連接方式構(gòu)成城軌專用電話子系統(tǒng)。

③控制中心的廣播設備

控制中心的中心廣播設備與各車站廣播設備之間邏輯上采用總線方式連接，物理上通過光纖傳輸系統(tǒng)與車站的廣播設備相連接構(gòu)成有線廣播子系統(tǒng)［7］。

④控制中心的閉路電視設備

控制中心CCTV設備與各車站CCTV設備之間采用點對點的連接方式，通過光纖傳輸系統(tǒng)與車站的閉路電視設備相連接，構(gòu)成閉路電視子系統(tǒng)。城軌傳輸網(wǎng)的物理網(wǎng)絡一般采用總線形結(jié)構(gòu)，目前主要采用環(huán)形結(jié)構(gòu)。由控制中心送出的業(yè)務及信令信息按需在各個車站上從總線上分離出來，送到相應的車站設備；相反的，從各車站送給控制中心的信息以及各車站之間互相傳遞的信息又必須可靠地插入到總線上去。能夠完成這項功能的設備稱為分叉復用器。

基于SDH的多業(yè)務傳輸平臺（MSTP）環(huán)網(wǎng)中最為常用的分叉復用器為ADM：ADM串聯(lián)在環(huán)型網(wǎng)中，一方面，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并進行解復用；另一方面，解復用后的電信號經(jīng)過數(shù)字配線模塊（DXC）后讓大部分的承載信號復用、電/光轉(zhuǎn)換后進行直通，而小部分承載信號則提供上下車站的各種業(yè)務。

3）無線集群系統(tǒng)設計

無線集群系統(tǒng)提供方便的無線通信業(yè)務，能為運營控制指揮中心的行車、公安值班、維修調(diào)度、環(huán)境控制、車輛段值班員等工作人員與運營人員、列車司機、維護人員和現(xiàn)場工作人員等無線用戶之間實現(xiàn)可靠的無線通信業(yè)務。

無線集群通信系統(tǒng)一般首先在控制中心設立交換機、調(diào)度臺及網(wǎng)管終端等設備；其次，在每個車站設置具有兩個載頻的基站，車站之間的區(qū)間設置多個光纖直放站；再者，各車站的值班員處設置固定臺，維修人員、助理車站值班員等配備便攜臺，同時還需在機車上配備車載電臺，這幾部分協(xié)調(diào)工作、形成一個完整的無線集群系統(tǒng)。

6　結(jié)束語

目前，城市軌道交通建設主要以地鐵為主，除此之外，還應根據(jù)不同區(qū)域交通需求的特點，因地制宜地選擇輕軌、車軌、現(xiàn)代有軌電車、市域鐵路和中低速磁浮交通等不同制式的城軌建設，大力發(fā)展城軌建設。

城市軌道交通的通信系統(tǒng)作為軌道交通領域與電信領域相結(jié)合的產(chǎn)物，是通信技術具有廣闊前景的發(fā)展領域，仍然需要進行大量的探索和研究，使城軌通信系統(tǒng)有效地為現(xiàn)代化的城市建設服務。

［1］毛保華.城市軌道交通規(guī)劃與設計［M］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］何宗華.城市軌道交通通信信號系統(tǒng)運行與維修［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［3］計宏.淺談網(wǎng)絡布線傳輸介質(zhì)［J］.科技信息，2007（4）：35-35. JI Hong.On the macro network cabling transmission medium［J］. Science&Technology Information，2007（4）：35-35.

［4］周蓉.MSTP網(wǎng)絡建設中應注意的若干問題［J］.郵電設計技術，2006（8）：35-38. ZHOU Rong.Some problems that should be paid attention to in the construction of MSTP network［J］.Designing Techniques of Posts and Telecommunications，2006（8）：35-38.

［5］李偉章.城市軌道交通通信［M］.北京：中國鐵道出版社，2013.

［6］齊大明.用軟交換技術建設城市軌道交通公務電話系統(tǒng)［J］.鐵道通信信號，2012，48（9）：69-71. QI Da-ming.With the construction of soft switching technology city rail transit service telephone system［J］.Railway Signalling&Communication，2012，48（9）：69-71.

［7］城市軌道交通車輛段信號控制系統(tǒng)講義［J］.互聯(lián)網(wǎng)，2014（10）：21. City rail transit depot signal control system［J］.Lectures on the Internet，2014（10）：21.

Planning and design of urban rail transit system and urban rail communication system

LIANG Ya-ning，ZHANG Qing-ping
（Xi'an Institute of Railway Technology，Xi'an 710014，China）

According to the construction of an urban rail transit line，the need for the city overall planning，expropriation of land for construction，and the huge cost of this characteristic，the construction of urban rail transit in general to do the planning and design of long-term.In conjunction with the world and the city urban rail construction experience，the planning and design of city rail system should meet the related principles.The design of the communication system of urban rail transit design，including the design of transmission system transmission network node equipment and wireless trunking system，only that some aspects of rational distribution and coordinated cooperation，to fast，efficient，timely implementation of communication system for urban rail services，meet the efficient mechanism of city rail between the various departments.

urban rail transit system；system constitution；planning；design；communication system of urban rail transit

TN914

A

1674-6236（2015）20-0066-03

2014-11-28稿件編號：201411242

梁亞寧（1974—），女，陜西寶雞人，講師，工程師。研究方向：交換技術。