城市軌道交通無線通信系統(tǒng)列車跨線運營方案研究

舒德燦

（中鐵二局集團電務工程有限公司，成都610031）

城市軌道交通無線通信系統(tǒng)列車跨線運營方案研究

舒德燦

（中鐵二局集團電務工程有限公司，成都610031）

結合城市軌道交通專用通信的應用需求，依據(jù)互聯(lián)互通、跨線運營的目標，針對城市軌道交通專用通信系統(tǒng)中無線TETRA系統(tǒng)，提出系統(tǒng)不同場景下互聯(lián)互通的實施方案，并進行討論分析。

城市軌道交通；互聯(lián)互通；跨線運營；無線通信

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.028

1 引言

城市軌道交通專用無線通信系統(tǒng)采用800MHz TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)組網。我國已開通軌道交通的城市中，各線路間尚不能實現(xiàn)互聯(lián)互通，資源不能共享，極大地增加了城市軌道交通的運營成本[1]。為解決此問題，必須實現(xiàn)軌道交通線路不同TETRA系統(tǒng)的互聯(lián)互通、跨線運營。

所謂“互聯(lián)互通、跨線運營”是指裝備不同廠家車載設備的列車可在裝備不同廠家軌旁設備的一條或多條軌道交通線路上實現(xiàn)無縫安全可靠運營。

2 城市軌道交通無線通信的需求

城市軌道交通建設過程中不同線路之間的無線TETRA系統(tǒng)是互相獨立的，各線路之間未充分考慮互聯(lián)互通的需求。在城市軌道交通其他系統(tǒng)具備技術條件的前提下，不同線路間按照運營的需求，可將一條線路上的列車調轉入另一條線路上運行運營，由此既可實現(xiàn)運營組織的靈活性，又可實現(xiàn)列車跨線混跑、套跑，更利于提高整個軌道交通線網列車的利用率[2]。

3 無線TETRA系統(tǒng)互聯(lián)互通

無線系統(tǒng)的互聯(lián)互通分為2種不同的情況：相同廠家系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通；不同廠家系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。

3.1 相同廠家系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通

若無線集群系統(tǒng)是相同廠家的產品，應實現(xiàn)無線集群系統(tǒng)間完全意義上的互聯(lián)互通，即系統(tǒng)建成后，移動終端可以在同一廠家集群設備覆蓋范圍內自由無縫漫游[3]。對于同一廠家不同的系統(tǒng)產品，則只需各線路的交換中心互聯(lián)，就可保證所有終端無縫漫游到各條線路的系統(tǒng)和基站下，且只要求能夠兼容支持系統(tǒng)軟件連續(xù)平滑的升級，升級時不影響既有設備的使用。目前，城市軌道交通中無線TETRA系統(tǒng)基本上是通過這種方式實現(xiàn)同一生產廠家不同版本系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通的。

3.2 不同廠家系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通

3.2.1 換乘站采用車站級的互聯(lián)互通方案

地鐵不同線路之間存在多個換乘站，對于已建線路，系統(tǒng)應采用必要的措施和技術方案，保證所有換乘站工作人員的手持臺能在本車站管轄范圍內自由漫游；對于后續(xù)線路，系統(tǒng)應預留必要的接口和軟/硬件條件，以便實現(xiàn)互聯(lián)互通。

車站級互聯(lián)互通方案通過空中接口，采用無線方式進行2個系統(tǒng)之間的互聯(lián)，互聯(lián)的固定臺背靠背連接，放置在換乘站不同交換機連接的基站無線信號重疊覆蓋區(qū)。用于互聯(lián)的固定臺通過4線音頻連接，如圖1所示。分別守候在同一個互聯(lián)互通組中[4]。任何一個固定電臺所在系統(tǒng)（假定是A廠家系統(tǒng)）中有用戶發(fā)起一個該互聯(lián)互通組的呼叫，則該固定電臺將啟動與其互聯(lián)的固定臺（B廠家系統(tǒng)），由B廠家系統(tǒng)的固定臺在B廠家系統(tǒng)發(fā)起互聯(lián)互通組的呼叫，實現(xiàn)2個不同系統(tǒng)中的互聯(lián)互通組的成員通話。

圖1 車站級互聯(lián)互通方案圖2 跨線運營系統(tǒng)構成

TETRA系統(tǒng)中心交換機將互聯(lián)互通通話組視為系統(tǒng)重要通話組。

1）當本系統(tǒng)用戶發(fā)起一個互聯(lián)互通的通話組呼叫時，會同時觸發(fā)與該通話組有關的用于互聯(lián)互通的對方系統(tǒng)的一個固定臺，固定臺在其所設置（守候）的集群通話組進行呼叫，則該系統(tǒng)的呼叫音頻就通過此固定臺傳遞至同組的其他用戶，包括其他系統(tǒng)的同組成員。

2）當其他系統(tǒng)某個與互聯(lián)互通的固定臺所設置的集群通話組有呼叫發(fā)起時，也會同時觸發(fā)本系統(tǒng)與該互聯(lián)固定臺連接的固定臺所在的TETRA通話組進行呼叫，則其他系統(tǒng)的呼叫音頻就通過此TETRA通話組傳遞至本系統(tǒng)同組的其他用戶。

另外，為了實現(xiàn)互聯(lián)互通方案，需對設備和系統(tǒng)參數(shù)進行相應的配置：

1）互聯(lián)互通的系統(tǒng)設備配置相同的國家碼和不同的網絡碼；

2）確定需要漫游的通話組識別碼，并同時在雙方系統(tǒng)中進行定義和配置；

3）確定需要漫游的個人用戶的短用戶識別碼，并同時在雙方系統(tǒng)中進行定義和配置；

4）將雙方系統(tǒng)在換乘站的頻率注冊到需要漫游的無線用戶機的頻率掃描列表中。

該方案采用互聯(lián)網關控制器實現(xiàn)互聯(lián)互通，已經在城市軌道交通建設中得到應用。

3.2.2 不同線路列車跨線運營方案

根據(jù)實際運營線路，自動選擇列車歸屬調度臺；作為備用手段可由司機手動選擇列車歸屬調度臺。

1）系統(tǒng)構成

方案可不改變各分線路的系統(tǒng)構成，僅在控制中心增設總CAD服務器，參與跨線運營的各線路CAD服務器接入總CAD服務器，將各線路列車的車組號與車次號、司機號的對應關系，上下行信息，出入段/場等信息上傳到總CAD服務器，同時總CAD服務器根據(jù)需要將跨線運營的列車信息下發(fā)至相關CAD服務器，如圖2所示。

圖1 車站級互聯(lián)互通方案圖2 跨線運營系統(tǒng)構成

2）跨線運營的車載臺調度權限歸屬為保證車載臺通信的穩(wěn)定可靠，CAD服務器可以主動向其管轄的車載臺發(fā)送信息，對于不歸其管轄的車載臺不能主動發(fā)送信息，但可以應答。
（1）自動跨線。當跨線運營的列車進入聯(lián)絡線準備由線路1向線路2跨線時，線路1無線系統(tǒng)接收來自線路1的ATS列車運行信息，線路1的CAD服務器向車載臺發(fā)送跨線信息，指令車載臺選擇線路2的CAD服務器作為歸屬服務器，同時更新車載臺的歸屬調度臺、上下行等信息。車載臺成功接收并完成指令后向線路2的CAD服務器發(fā)起注冊申請，線路2的CAD服務器接收申請后應答車載臺，并將相關信息更新至本線路的調度臺，同時將該變化通知總CAD服務器，總CAD服務器通知線路1的CAD服務器不再管轄該列車，線路1的CAD服務器再將信息更新至線路1的調度臺。如果線路1的CAD服務器在規(guī)定的時間內未收到總CAD服務器的通知，則重新向車載臺發(fā)送跨線信息。

2）手動跨線。作為自動跨線的后備手段，司機可選擇手動切換運行線路。當跨線運營的列車進入聯(lián)絡線準備由線路1向線路2跨線時，司機手動輸入列車車載臺的運營線路、歸屬調度臺、上下行等信息并確認。列車車載臺向線路2的CAD服務器完成注冊、信息更新。

3）跨線運營的車載臺通話保障涉及跨線運營的線路是否采用相同品牌的TETRA主設備對變更線路時的車載臺通話保障影響較大[5]，可分為2種情況：

（1）列車變更線路前后使用相同的主設備。采用相同主設備的線路之間，通過中心交換控制設備實現(xiàn)互聯(lián)，當跨線運營的列車進入聯(lián)絡線由線路1向線路2跨線時，車載臺自動完成越區(qū)切換，從線路1的基站漫游到線路2的基站，對通話無影響。

（2）列車變更線路前后使用不同的主設備。為了保證機車臺在不同品牌的主設備內能正常工作，須在各品牌的主設備上同時添加車載臺的相關信息。還需要不同品牌的TETRA移動終端與TETRA基站通過IOP測試。當跨線運營的列車進入聯(lián)絡線由線路1向線路2跨線時，隨著車載臺調度權限歸屬的變更，車載臺的注冊基站也應由線路1變更為線路2，列車完成跨線，注冊基站變更時會造成通話中斷。另外，車載臺調度歸屬變更后至注冊基站變更完成前的一段時間，調度臺與車載臺的呼叫會受到影響，無法正常發(fā)起呼叫。為解決該問題，可在跨線區(qū)采用的網間話音互聯(lián)互通解決辦法：通過終端互聯(lián)、通過交換機互聯(lián)、通過調度臺派接互聯(lián)，調度員和司機操作較多，對于此次列車跨線的應用場景僅能勉強滿足最基本的通話需求。

4 總結

無線TETRA系統(tǒng)真正意義上實現(xiàn)互聯(lián)互通則需要制定統(tǒng)一的系統(tǒng)互聯(lián)互通相關標準。該方案可為城市軌道交通通信系統(tǒng)的招標采購及其國產化提供參考，通過創(chuàng)新將進一步促進我國城市軌道交通產業(yè)的發(fā)展。因此，無線通信系統(tǒng)的跨線運營、互聯(lián)互通是未來城市軌道交通行業(yè)的必然趨勢。

【1】朱震.城市軌道交通CBTC系統(tǒng)互聯(lián)互通的設計與思考[J].鐵路通信信號工程技術，2015(2)∶58-60.

【2】陳光宇，吳良，丁瞻遠.基于TETRA終端的互聯(lián)互通在城市軌道交通中的應用[J].鐵道通信信號，2010(3)∶41-43.

【3】楊秀.城市軌道交通TETRA系統(tǒng)互聯(lián)互通[J].中國鐵路，2012(3)∶86-88.

【4】劉鍵，李中浩，侯磊，等.城市軌道交通基于LTE-M的互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)[C].2015年軌道交通電氣與信息技術國際學術會議論文集，2015.

【5】張成國，李文明.長期演進(LTE)技術在地鐵無線通信中的應用[J].城市軌道交通研究，2015,18(1)∶112-117.

Study on Train Inter-line Operating Scheme of Wireless Communication System in Urban Rail Transit

SHU De-can
(China Railway Second Bureau Group Electric Engineering Co.Ltd.,Chengdu 610031,China)

Combined with the application demand of private communications in the urbanrail transit,according to the aims of connectivity and inter-line operating,implementation plans of connectivity under different situations are put forward and analyzed,aimed at the TETRA system in private communications of the urban rail transit.

urban rail transit;connectivity;inter-line operation;wireless communication

U231

A

1007-9467（2016）09-0061-03

2016-08-15

舒德燦（1981～），男，重慶人，工程師，從事地鐵通信及弱電系統(tǒng)項目管理與研究。