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城市轨道交通

发布时间:2014-07-10 作者: 来源: 字号:

1.1、概述

城市轨道交通是一个种类繁多的大系统,各子系统相互关联,又相对独立,是运营指挥、企业管理、服务乘客和传递各种信息的网络平台。它是一个可靠、易扩充、组网灵活、并能传递语言、文字、数据、图像等各种信息的综合业务数字通信网。

其设计思路从以下几个方面进行考虑:

1、通用性强、可靠性高、组网灵活、易于扩充,并能传递语言、文字、数据、图像等各种信息的综合业务数字通信网;

2、考虑能简洁方便的与其他轨道交通线的通信网互联;

3、符合轨道交通通信网规划的全程全网要求;

4、在出现紧急情况时,系统能够迅速转变为应急通信系统,及时的为防灾、救援和事故指挥提供可靠的通信手段;

5、系统组网必须安全可靠,先进实用,经济合理,维护简单;

6、符合标准化(包括国家标准和ITU-T建议的标准)、数字化、智能化、模块化、小型化、环保化的技术发展方向。

1.2、系统方案

城市轨道交通通信系统包含以下子系统:传输系统、无线通信系统、公务电话通信系统、调度及专用电话通信系统、闭路电视监视系统、广播系统、乘客信息系统、时钟系统、办公数据网络及综合布线系统、集中监视告警系统、通信电源系统及接地系统等。

1.2.1、传输系统

传输系统是通信系统最重要的子系统,是连接行车调度指挥中心与车站、车站与车站之间信息传输的主要手段,是组建轨道交通通信网的基础和骨干,为通信系统各子系统以及列车控制(ATS)系统、电力监控(SCADA)系统、自动售检票系统(AFC)、主控系统(MCS)、办公自动化(OA)系统等系统提供语音、数据和图像信息的传输通道。业务类型通常有模拟用户、2M数字业务、宽音频广播业务、各种低速数据业务、图像业务、10/100Mbit/s以太网业务等。

根据传输系统的功能、传输业务类型以及当前通信技术的发展,并结合城市轨道交通的传输系统具体要求,目前传输网络的技术主要有两种制式:基于SDH的MSTP制式和OTN制式。

1、基于SDH的MSTP制式。以SDH传输体制为基础,以宽带为开放平台,承载语音、数据、图像接入等多业务平台,多种业务在单台设备上接入、交叉、映射和传输。

其主要特点如下:

Ø具有国际统一的网络节点接口标准

Ø信号互通、传输、复用、交叉连接的功能

Ø标准化的信息结构等级(STM-1、STM-4、STM-16等)和块状帧结构

Ø丰富的开销比特有利于网络的维护管理

Ø具有统一的光接口,能够实现横向兼容,允许不同厂商的设备在光路上互通

Ø采用软件进行网络配置和控制,易于增加新功能和新特性,适于将来的不断发展

Ø组网灵活,网络结构和设备简单,可组成点对点、链形、环形等拓扑结构的网络

Ø扩容能力强,易于从155Mb/s升级至622Mb/s及更高速率

Ø通过与计入设备配合能够提供丰富的接口

Ø设备国产化程度高

Ø接入透传

Ø原有SDH基础上,增加宽带接口功能,实现数据业务的透明传输,IP/ATM捆绑成N*2M或直接映射进VC4,独占VC4通道,点对点透传,将各类的通讯信息传输在一个平台上,如话音、音频、数据、视频及LAN业务等

Ø交换汇聚:节点具有以太网/ATM二层交换功能,支持数据业务的汇聚

2、OTN制式。OTN是一种高速度、全透明、无阻塞的数字同步传输网,特别适用于封闭式专用传输网络。

其主要特点如下:

ØOTN网由中心控制设备、节点机和光纤组成,通过连接节点机的光纤构成环路

ØOTN是全透明的传输网,多用户(设备)的不同速率可同时传送

Ø可避免数据访问时间过长

Ø可执行对实时性要求较高的系统

ØOTN可提供丰富的接口,如话音、数据、图像、以太网等

Ø带宽分配灵活,所有的带宽分配由网管NCC完成

Ø网络修改简便,模块化结构易于扩展

Ø性能管理功能包括性能测试及性能分析功能

1.2.2、无线通信系统

无线通信系统为轨道交通内部固定工作人员与流动工作人员之间提供高效短信息和话音通信。系统为运营控制指挥中心的行车调度员、环境控制调度员、公安值班员、维修调度员等对列车司机、运营人员、维护人员和现场工作人员等无线用户分别实施无线通信;为车辆段值班员对段内的无线用户实施无线通信;以及相应的无线用户之间必要的无线通信。同时还具有相应的呼叫、广播、录音、存储、显示、检测和优先权等功能。系统以调度组为通信为主,同时还可实现用户间一对一的单独通信。系统可以传递数字信息,根据列车的需要实时的传递列车状态信息。

1、采用无线数字集群方式:系统通常由多基站的集群系统组成,主要设备包括控制中心设备(中心控制设备、调度操作控制台、系统网络管理终端)、车站(基站、基地台、直放站)、便携设备(车载台、便携电台、手持台)和配套设备(漏泄同轴电缆、天线)组成,中心控制设备到基站之间采用有线传输系统所提供的通道连接,基站到移动台之间采用无线连接,无线电波通过漏泄电缆和空间辐射传播。系统在正常运行时各基站由设置在中心的主控制器控制,当基站与控制中器失去联系时,以单站集群方式支持单站系统的正常运行。

2、无线通信系统以专用频道方式:系统由控制中心(中心无线设备、调度操作控制台、系统网络管理终端)、车站(车站电台、固定台、直放站设备)、便携设备(车载台、便携电台、手持台)和配套设备(漏泄同轴电缆、天线)组成。

1.2.3、公务电话通信系统

为轨道交通管理部门、运营部门、维修部门提供一般公务联络(电话业务和非话业务),系统具备PSTN基本业务,具备各种新业务功能(热线、呼出限制、呼入限制、闹钟、呼叫等待、呼叫转移、缩位拨号、追查恶意呼叫、会议、ISDN),能够识别非话业务,并与无线系统连接,与当地公用电话网互联,可实现国内、国际长途通信;实现与市话局间的全自动呼入呼出,能够与当地119、120和110等特服业务相连,

系统主要由数字程控交换设备和电话终端设备组成,在控制中心、车辆段设置数字程控交换设备,在各车站设备程控交换机远端模块,各站电话业务通过远端交换模块接入。控制中心设置系统维护终端、测量台和计费终端等,用于公务电话系统的网络管理、话务测量和系统计费。

1.2.4、调度及专用电话通信系统

专用电话子系统是调度员和车站(车辆段)值班员指挥列车运行和指导设备操作的重要通信工具,是为列车运营、电力供应、日常维修、防灾救护提供指挥手段的专用通信系统。系统可为控制中心指挥人员,如行调、电调、环调等提供专用直达通信,并且具有单呼、组呼、全呼、紧急呼叫和录音等功能,同时可为站内各有关部门提供与车站值班员之间的直达通话,并且车站值班员可以呼叫相邻车站的车站值班员。

专用电话系统分控制中心主系统和站段分系统设备。

控制中心主系统设备包括数字程控调度机、调度台和调度分机。其中数字程控调度主机是专用电话系统的核心设备,可根据用户需求设置列车调度、电力调度、防灾环控调度等多个调度系统;同时设置行车值班调度台、电力调度和防灾环控调度台等;在控制中心设置网管系统实现专用电话系统的集中维护管理。

站段分系统设备包括站段分系统主机、站内直通电话、站间行车电话和轨旁电话机(区间电话)。站段分系统主机是各站段分系统的核心;站内直通电话提供车站(车辆段)值班员与本站作业人员之间的呼叫通话;站间行车电话实现车站(段)值班员与相邻车站值班员、联锁站值班员或车辆段值班员进行直接相邻通话;轨旁电话实现轨道交通有关作业人员在轨道区间与相邻站车站值班员进行通话。

1.2.5、闭路电视监视系统

闭路电视监视系统是调度员和车站值班员监视列车运行、掌握客流大小和流向、提高行车指挥透明度的辅助通信工具,是列车司机在车站停车后监视旅客上下车、掌握开关车门时间的重要手段。当车站发生灾情时,电视监视子系统可作为防灾调度员指挥抢险的指挥工具。系统由控制中心调度员行车监视,车站值班员客运管理监视,列车司机发车监视三部分构成。

控制中心:主要设备有彩色监视器、操作键盘、多媒体网络管理终端以及系统维护监视器、长时录象机、网络管理接口转换模块等设备组成。

车站系统构成:上行站台、下行站台、站厅3个区域,主要由彩色摄像机、监视器、视频分配放大器、画面分割插入器、车站视频矩阵切换控制设备、光纤传输设备的发送端等部分组成。

采用数字方式:在各车站,各电视监控摄象机视频信号通过同轴电缆将图像上传至本站控制室,控制信号通过双绞线实现对摄象机的控制。视频图像经过视频分配器、视频控制矩阵传送至车站控制室的监视器(本地监控用)和地铁通信统一传输平台后传送至控制中心(控制中心远程监控);在控制中心和各车站均需设置视频编解码设备;利用轨道交通通信的传输平台,视频图像经过编解码设备,将模拟视音频信号转换为数字信号传输,通常采用M-JPEG和MPEG-2方式。

采用模拟方式:在各车站,各电视监控摄象机视频信号通过同轴电缆将图像上传至本站控制室,控制信号通过双绞线实现对摄象机的控制。视频图像经过视频分配器、视频控制矩阵传送至车站控制室的监视器(本地监控用)和视频复用光端机传送至控制中心(控制中心远程监控);在控制中心和各车站均需设置视频光端机;各站图像的传送都需要占用单独的光纤,和轨道交通通信系统的传输平台独立。

1.2.6、广播系统

为中心调度员、车站值班员提供对相应区域进行有线广播,并实现事故抢险、组织指挥和疏导乘客安全撤离时的中心防灾广播。

广播系统由中心设备、车站设备和车辆段设备组成。

中心设备:中心广播操作台(信源:话筒、语音合成、CD机等)、中心广播机柜(含电源、接口及控制模块等)、中心网管终端。

车站设备:车站广播操作台(行车、客运、防灾广播用)、车站广播机柜(含功放、电源、接口及控制模块等)、噪声传感器、扬声器、音柱。

车辆段设备:车辆段广播操作台、通话柱、车辆段广播机柜(含功放、电源、接口及控制模块等)、号筒扬声器

控制中心行车调度员和环控调度员可对全线各站进行监听及选站和选区广播。当地铁发生故障或灾害时,广播系统自动转为抢险通信设备,环境调度员具有最高优先权。

车站广播区分为上行站台、下行站台、售票区、站厅、出入口和办公区等。车站行车值班员和环控值班员可通过广播控制台对本站区进行选区广播或全站广播。

1.2.7、乘客信息系统

乘客信息系统是依托多媒体网络技术,以计算机系统为核心,以车站和车载显示终端为媒介向乘客提供信息服务的系统。乘客信息系统在正常情况下,提供乘车须知、轨道交通首末车服务时间、列车到站时间、列车时刻表、管理者公告等运营信息及政府公告、出行参考、媒体新闻、赛事直播、广告等公共媒体信息共同协调使用;在紧急情况下,本着运营信息优先使用的原则,可提供动态辅助性提示,使乘客通过正确的服务信息引导,安全、便捷地乘坐轨道交通。

本系统应实现将车辆视频监视信息实时及准实时上传至控制中心的功能。

乘客信息系统从控制功能上分为四个层次:信息源、中心播出控制层、车站及列车播出控制层和车站及列车播出设备。

乘客信息系统从结构上可分为五个子系统:控制中心子系统、备用控制中心子系统、车站子系统、车载子系统和网络子系统(有线网络和车地无线子系统)。

1、控制中心子系统通过接口采集外部信息流,经编辑、处理手段,生成内部信息,按既定规则或版式播出,以达到向乘客传递信息的目的。

2、车站子系统分为控制部分和现场显示部分。

1)控制部分设备包括服务器、显示控制器、网络设备和操作员工作站。服务器、LCD显示控制器及网络设备设置在车站通信设备室内,操作员工作站设置在车站控制室内。

控制部分设备负责接收和下载控制中心下传命令(设备开关机等)、各类信息内容(节目列表等)、系统参数(时钟信息等),在控制中心或网络子系统故障时,按照下载的节目列表和节目内容在本站显示终端上自动播放。

2)现场显示部分设备包括LED显示屏、LCD显示屏及多媒体查询机,设置在车站出入口、站厅及站台区域,统一从机房馈电。

车站子系统原则上无需人工干预,只有特殊或紧急情况下,通过车站权限操作员登录将需要发布的信息(或预定义号码)、发布信息显示屏组或者发布申请提交控制中心,由控制中心审核后将相关信息发布至指定显示屏组。

播出版面在正常运营期间自动定时切换而不需人工干预,以避免固定显示的文字或图像对显示终端的灼伤(烧屏)现象。

3、车载子系统分为列车乘客信息显示系统和列车视频监视系统。

1)列车乘客信息显示系统主要包括:设置于司机室的视频播放主机、工业以太网交换机,设置于客室内的解码分屏设备、工业以太网交换机、客室信息显示屏,以及完成本系统功能所需的所有设备及软件。

列车乘客信息显示系统应能自动接收、存储控制中心下发的各类信息(含节目、车站结构示意图、列表、系统参数、控制命令等),并组织车载LCD屏进行播放,在控制中心或网络子系统故障时,应能按照下载的节目列表和节目内容在客室信息屏上自动播放。

2)列车视频监视系统主要包括:设置于司机室的CCTV主机、触摸显示屏、工业以太网交换机、硬盘录像机、摄像头、编码设备,设置于客室内的摄像头、工业以太网交换机、编码设备,以及完成本系统功能所需的所有设备及软件。

列车视频监视系统的图像摄取范围为每车的司机室及客室。列车视频监视系统采用中心远程监视和列车司机室本地监视两级监视网络,用户可根据授权访问实时图像和历史图像。除本列车的本地监视外,视频信号可通过车载CCTV主机编码后经列车-车站-中心的传输子系统传输至中心,经过相应解码处理后,将视频送至TCC。

4、网络子系统包括有线网络、车-地无线网络两个部分。

网络子系统利用通信系统提供的中心-车站主干传输网络给PIS提供网络通道,该通道用来传输中心与各车站、地铁车辆之间的各种数据信息、视频信息和控制信息。

1)系统利用通信传输系统提供的传输网络。文本图像信息通过IP方式传输。接口类型采用1000Mbps以太网接口。网络可通过VLAN划分成逻辑独立的网络。

网络子系统主要设备包括:控制中心以太网交换机、车站/停车场/车辆段以太网交换机、控制中心的防火墙设备、路由器等。设置在控制中心以太网上的交换机,经防火墙设备和路由器可以连接因特网。

2)车-地无线网作为有线局域网的延伸,提供地面与列车的通信。设备包括无线接入点(AP)、无线控制器及车载的无线单元和天线。车站交换机和无线接入点之间通过单模光纤连接。

5、备用控制中心(含车辆段)内没有PIS系统显示终端,需在指定设备机房设置等同于车站级的管理设备,主要包括服务器、播出控制工作站、网管及监控工作站等设备。

备用控制中心可显示全线设备信息、告警和维护信息。以辅助运营功能为主:调度人员可以临时编辑,或调用预编辑的文本信息,可选择向全线任意显示屏、显示区域发布有关的运营信息、紧急信息。可以接收综合监控系统发出的相关信息。具有系统管理功能。

6、停车场内没有PIS系统显示终端,但停车场内设置了无线网络设备,为了管理这些设备,需在指定设备机房设置等同于车站级的管理设备,主要包括服务器、管理工作站、网络设备。

1.2.8、时钟系统

时钟系统主要由控制中心设备包括GPS/CCTV信号接受单元、主备一级母钟系统、监控系统、车站(车辆段)主备二级母钟、子钟及传输通道等构成。

中心母钟:接收GPS标准时间信号、CCTV标准时间信号,将自身的时间精度与标准信号同步,中心母钟通过传输通道向各车站的二级母钟传送,统一校准二级母钟。并将同步信号通过接口送给监测系统及其他系统,为其它系统提供时间信号。

二级母钟:接收中心母钟发出的标准时间码信号,实现与中心母钟随时保持同步,并产生输出时间驱动信号,用于驱动本站所有的子钟,并能向中心设备回馈车站子系统及本站子钟的工作信息。

子钟:接收二级母钟发出的时间驱动脉冲信号,进行时间信息显示,并将自身状态信息回馈给二级母钟。

系统网管主要实现时钟系统的网络管理。

1.2.9、办公数据网络及综合布线系统

办公数据网络是办公自动化系统(OA)的基础信息网络平台。采用最新计算机网络技术,通过传输系统构成办公业务网和资源网,实现全线办公信息系统联网运行。在城市轨道交通公司内以信息化手段对其生产运营、客运经营、管理等个过程实现现代化,将信息化应用于城市轨道交通生产经营与管理决策的各项活动中,提供运输效率、提升市场竞争力,降低运营成本。

综合布线系统是一个完整的集成化通信传输(分布式)系统,通过使用符合标准规范的布线部件(配线柜/架、连接器、信息插座、插头、适配器、传输电子器件、电气保护设备和线路管理支持硬件),采用超五类屏蔽双绞线与8芯光缆混合布线方式,模块化组合压接连接车站、车辆段、停车场内的话音设备、数据设备、电子通讯设备和网络交换设备等,并能使这些设备与外部通讯网络相连接,为本工程的语音、数据及多媒体应用提供实用的、可靠的、灵活的、可扩展的介质通路,为本工程的信息基础链路的开通使用,提供可靠保障。

1.2.10、集中监视告警系统

在控制中心设置集中告警设备,采集、显示、存储并打印通信各系统的故障告警信息。该告警终端利用计算机网络技术和计算机本身的高速数据处理能力,对通信各系统进行集中监测告警管理,将通信各系统的运行状态和告警信息集中反映到告警设备上,通过网络平台使有访问权的维护人员可以近、远程登录,以便维护人员快速准确处理各系统设备故障。

集中告警设备能对通信各系统的运行状况进行24小时不间断信息采集,当通信各系统的维护管理终端向集中告警设备发送故障告警信息时,集中告警设备可以屏幕显示告警信息并发出声音告警信息。集中告警设备记录下收到的故障信息保存到数据库中。

1.2.11、通信电源系统及接地系统

为通信系统设备提供高质量、高可靠的电源供应,保证在主电源中断或发生超限波动的情况下,通信设备在规定的时间内仍能正常工作,等待主电源恢复正常。

电源系统包括-48V直流电源和UPS220V交流电源。由直流高频开关电源、UPS、蓄电池组、电源设备监控系统构成。

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