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1、城市轨道交通通信技术,城市轨道交通通信系统概述,CONTENTS,目 录,城市轨道交通通信系统基础知识,城市轨道交通通信系统的组成及功能,城市轨道交通通信网,城市轨道交通通信系统是行车调度指挥、运营服务管理、内外联络的重要设施设备，也是信息系统的基础设施。,城市轨道交通是多种专业有机结合的统一体，而通信设备是城市轨道交通的主要技术装备。,城市轨道交通通信系统的特点,城市轨道交通通信系统的作用,城市轨道交通对通信系统的要求,城市轨道交通通信的分类,1.城市轨道交通通信系统的特点,接口丰富,可扩展性强,技术先进、成熟,安全可靠,时效性强,2.城市轨道交通通信系统的作用,城市轨道交通通信系统与信号系
2、统共同完成行车调度指挥，并为城市轨道的其他各子系统提供信息传输通道和时标（标准时间）信号。此外，通信系统是城市轨道交通内部公务联络的主要通道，使构成城市轨道交通内部的各个子系统能够紧密联系，以提高整个系统的运行效率。当然，通信系统也是城市轨道交通内、外联系的通道。在正常情况下，通信系统能为运营管理、指挥、监控等提供通信联络的手段，为乘客提供周密的服务；在发生灾害、事故或恐怖活动的情况下，能够集中通信资源，保证有足够的容量以满足应急处理、抢险救灾的特殊通信需求。城市轨道交通通信系统的作用具体有以下几点：,运营服务管理、内外联络,应急通信,行车调度指挥,信息传送,3.城市轨道交通对通信系统的要求,
3、城市轨道交通对通信系统的要求是能迅速、准确、可靠地传递和交换各种信息。（1）对于行车组织，通信系统应能保证将各车站的客流情况、工作状况、线路上各列车运行状况等信息准确、迅速地传送到控制中心；同时，将控制中心发布的调度指挥命令及时、可靠地传送至各个车站及行进中的列车。（2）对于城市轨道交通运行的组织与管理，通信系统应能保证各轨道交通部门之间、上下级之间保持畅通、有效、可靠的信息交流与联系。（3）通信系统应能保证本系统与外部系统之间便捷、畅通的联系。（4）通信系统的主要设备和模块应具有自检功能，并保证适当的冗余配置，故障时能自动切换和报警，控制中心可监测和采集各车站设备运行及检测结果。,4.城市轨
4、道交通通信的分类,（1）按业务分类。城市轨道交通通信按业务不同可分为专用通信、公务电话通信、有线广播通信、闭路电视、无线通信及其他通信。专用通信。专用通信是供城市轨道交通系统内部组织与管理所使用的通信网络，包括行车、电力、维修、公安和防灾调度以及站内、区间、相邻车站的通信。平时专用通信主要用于直接组织、指挥列车运行；紧急情况下，专用通信可进行应急调度指挥。公务电话通信。公务电话通信是城市轨道交通内部的电话网，相当于企业总机。公务电话通信供一般公务联络使用，以及提供与外界通信网的连接。有线广播通信。有线广播通信是城市轨道交通运行组织的辅助通信网，平时向乘客报告列车运行信息，播放音乐；在紧急情况下
5、，可进行应急指挥和引导乘客疏散。闭路电视。闭路电视是城市轨道交通的现场监控系统，平时用以监视车站各部位、客流情况及列车停靠、车门开闭和启动状况；在紧急情况下，用以实时监视事故现场。,4.城市轨道交通通信的分类,无线通信。无线通信为位置不固定的相关业务工作人员及列车司机提供通信联络，是固定设置的有线通信网的强有力的补充。其他通信。除上述通信子系统外，城市轨道交通通信系统还包括时钟系统、会议通信系统和数据通信系统等。时钟系统使整个系统在统一的时间下运转；会议通信系统提供高效的远程集中会议通信，如电话会议、可视电话会议等；数据通信系统用以传送文件和数据。（2）按传输媒介分类。城市轨道交通通信按传输媒
6、介不同可分为有线通信和无线通信。有线通信。有线通信的传输媒介为光缆、电缆。有线通信包括光纤传输、程控交换、广播、闭路电视等。无线通信。无线通信利用空间电磁波进行传输。无线通信包括无线集群通信、无线局域网（WLAN）、移动电视和公众移动通信网等。,通信网的拓扑结构,城市轨道交通通信网的基本设备,城市轨道交通通信网的基本结构,1.通信网的拓扑结构,网络拓扑结构是抛开网络物理链接来讨论网络系统的连接方式，网络中各站点相互连接的方法称为拓扑。拓扑图给出了网络服务器、工作站点的网络配置及相互之间的连接。按拓扑结构的不同，通信网络可分为星型结构、环型结构、总线型结构、网状结构（分布式结构）、树型结构等。（
7、1）星型结构。星型结构是指各工作站点都通过连接电缆与主控制机相连。网络中有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，相关站点之间的通信都要通过中央节点，因此又称集中式网络，如图1-7所示。（2）环型结构。环型结构由网络中若干节点通过点到点的连接线路依次互相连接构成一个闭合的环形，数据在环形路线中单向或双向传输，信息从一个节点传到另一个节点，如图1-8所示。,1.通信网的拓扑结构,1.通信网的拓扑结构,（3）总线型结构。总线型结构是指各个工作站直接连接到一条作为公共传输介质的总线上，各工作站地位平等，无中心节点控制，数据源可以沿着两个不同的方向由一个工作站传至另一个工作站，如同广
8、播电台发射信息，因此又称广播式通信网络，如图1-9所示。（4）网状结构（分布式结构）。网状结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互相连接起来的一种形式，如图1-10所示。（5）树型结构。树型结构是将各节点通过多级处理主机进行分级连接，是一种分级集中控制式网络，如图1-11所示。,1.通信网的拓扑结构,2.城市轨道交通通信网的基本结构,城市轨道交通通信系统应是一个能够承载音频、视频、数据等各种信息的综合业务数字通信网。一般情况下，一条城市轨道交通线路建立一个独立的通信网，在一个城市建立多条线路的情况下，可通过数字交叉连接设备（digital cross connector，DXC）和中继线
9、路连接各条城市轨道交通线路的通信网。城市轨道交通通信网由光纤数字传输系统、数字电话交换系统、广播系统、闭路电视监控系统、无线通信系统等组成。上述系统通过电缆、光缆、漏泄电缆和空间电磁波等传输媒介，在控制中心与各车站、列车之间构成多个互相关联、互相补充的业务网，为城市轨道交通提供综合通信的功能。若为一种业务网建立一个专用的传输网，则会造成线路与传输设备的浪费。在城市轨道交通通信中，通常的做法是建立一个大容量的公共光纤传输网，利用复用设备、解复用设备和数字交叉连接设备（由软件控制的数字配线架）为城市轨道交通的各种业务网提供骨干传输通道。,2.城市轨道交通通信网的基本结构,目前，城市轨道交通传输网的
10、物理网络均采用如图1-12所示的光纤环网拓扑结构，其主要优点是在光纤中断或传输节点故障时仍能保证正常的通信，故也称光纤自愈环网。在光纤环路中，根据所传送业务的不同，城市轨道交通系统中各通信网的逻辑网络（承载在物理网络上）拓扑结构由总线型和星型等拓扑结构组成，在如图1-13所示的总线型结构中，控制中心与各车站的业务节点设备均连接在总线上；在如图1-14所示的星型结构中，控制中心与各车站业务节点设备以点对点的方式相连接。,2.城市轨道交通通信网的基本结构,2.城市轨道交通通信网的基本结构,根据城市轨道交通的通信需求，城市轨道交通传输网络应该能够承载音频、视频和数据等综合业务。目前，城市轨道交通传输
11、网多数采用基于同步数字系列（synchronous digital hierarchy，SDH）的多业务传输平台（multiservice transfer platform，MSTP）。MSTP环路可以提供分组和电路两种传输通道。在分组传输中，因每个数据包均带有地址信息，故网络拓扑以总线方式为主。在电路传输中，因利用信令连接通信电路，故网络拓扑以点对点方式（星型）为主；但对于音频、视频和数据的广播信息以及在电路数据通道中传送的带地址编码的数据，网络拓扑也可采用总线方式。,3.城市轨道交通通信网的基本设备,由上述讨论可知，在城市轨道交通中，各类业务网络采用一个公共的传输通道。在该传输通道的节点
12、上安装不同类型的业务节点设备，即可组成不同类型的业务网络。无论哪一种城市轨道交通业务网，其组网原理及通信控制过程基本相同，并且在控制中心和各车站均应配备相应的业务节点设备。城市轨道交通通信网（其中包含多个业务网）的设备组成如图1-15所示。对光纤环路而言，其物理网络的拓扑结构为环型结构，各通信节点与环直接相连，物理环网在光纤切断或环内传输节点设备故障时，信号可以从另一个方向沿通信环网回传回来，故有很好的抗毁性。在进行传输电路分析时，可将环型结构视为总线型结构，故图1-15中的控制中心与各车站所组成的逻辑网络的拓扑结构为总线型结构。,3.城市轨道交通通信网的基本设备,3.城市轨道交通通信网的基本
13、设备,控制中心与各车站配置的业务节点设备主要包括公务和专用电话交换设备、广播设备和闭路电视设备。控制中心的公务电话交换设备通过光纤传输系统连接车站交换机或中心交换设备的远端模块。车站电话交换节点设备可以连接普通电话机、传真机、电路数据终端。控制中心与各车站的交换设备之间，逻辑上一般采用点对点的星型连接方式，构成公务电话子系统。控制中心的调度电话交换设备通过光纤传输系统和脉冲编码调制（pulse code modulation，PCM）接口设备连接各车站的调度电话机。中心调度交换设备与车站调度终端之间，逻辑上一般采用点对点的星型连接方式，构成专用电话子系统。控制中心的广播设备通过光纤传输系统与车
14、站的广播设备相连接。中心广播设备与各车站广播设备之间，逻辑上一般以总线方式连接，构成有线广播子系统。,3.城市轨道交通通信网的基本设备,控制中心的闭路电视设备通过光纤传输系统与车站的闭路电视设备相连接。中心闭路电视（closed circuit television，CCTV）设备与各车站CCTV设备之间采用点对点的星型连接方式，构成闭路电视子系统。由于传输网的物理网络采用总线型（环网）结构，控制中心送出的各种信息必须按需由各个车站从总线上分出去，送到相应的车站设备，各车站送给控制中心的信息及各车站之间相互传递的信息又必须插入总线，因此需在各车站配备数字信号分配器（digital signal
15、 distributor，DSD），以实现信息的分/插与连接功能。典型的数字信号分配器为SDH环网中的传输节点设备分插复用器（add/drop multiplexer，ADM）。ADM串联在环中，将光信号转换为电信号，并进行解复用。解复用后的电信号经数字配线模块让大部分承载信号复用和电/光转换后直通，小部分承载信号提供上下车站业务（落地）。,城市轨道交通通信系统一般由电话系统、有线传输系统、无线通信系统、广播系统、闭路电视监控系统、乘客信息系统、时钟系统、通信电源系统等组成，如图1-16所示。这些子系统构成了传送语音、数据和图像等各种信息的综合业务通信网。有线传输系统和时钟系统除了为各通信子系
16、统提供服务外，还为其他子系统提供信息传输服务及标准的GPS时间信号。以长春轨道交通轻轨3号线、4号线为例，长春轻轨通信系统主要包括公务电话系统、专用调度电话系统、站内及轨旁电话系统、传输系统、无线通信系统、广播系统、闭路电视监控系统、乘客信息系统、时钟系统、通信电源系统等子系统。通信系统的服务范围涵盖了控制中心、车站、车辆段、停车场、地面线路、高架线路、地下隧道与列车。,电话系统,无线通信系统,闭路电视监控系统,时钟系统,传输系统,广播系统,乘客信息系统,通信电源系统,1.电话系统,公务电话系统,专用调度电话系统,站内及轨旁电话系统,主要由程控用户交换机、电话分机、通信电缆等设备组成,由调度用
17、户交换机、调度台、调度分机等组成，可为控制中心调度指挥人员提供与各站、车辆段、变电站等的专用直达通信，并具有双重热备用功能、数字环自愈功能,可为站内各有关部门提供与车站控制室（以下简称“车控室”）人员之间的通话以及车控室人员与相邻或相关车站车控室人员的通话,2.传输系统,通信网的主干是一个基于光纤的传输系统。它应是可靠的、冗余的、可扩展的、可重构的、灵活的，能为各专业系统提供丰富的接口类型。除传输通信系统所需的语音、数据、图像等信息外，传输系统还可以传输电力监控（supervisory control and data acquisition，SCADA）、自动售检票（automatic fa
18、re collection，AFC）、列车自动监控（automatic train supervision，ATS）、火灾自动报警系统（fire alarm system，FAS）、能源管理和控制系统（energy management and control system，EMCS）、门禁控制系统（access control system，ACS）、办公自动化（office automation，OA）等系统的信息。此外，它还可为各条轨道交通线路间的信息互联与交互提供通道。,3.无线通信系统,无线通信系统在城市轨道交通通信系统中作用重要，它既是调度员与司机通信的有效手段，又是移动中的运营人
19、员和维修人员实现通信的重要手段。无线通信系统为运营控制指挥中心的行调、环调、维调等提供了对列车司机、运营人员、维修人员等无线用户的无线通信，为车辆段值班员提供了对段内的无线用户的无线通信，以及相应的无线用户之间的通信。,4.广播系统,广播系统可为中心调度员、车站值班员提供对车站相应区域的广播。车辆段内的广播系统可实现行调对车辆段内的部分重要区域进行广播。,5.闭路电视监控系统,闭路电视监控系统是城市轨道交通运营管理现代化的配套设备。该系统采用两级监视方式，可实现控制中心调度员对各车站的集中监控，车站值班员对车站站厅、站台等主要区域的监控，列车司机对相应站台乘客上、下车等情况的监控。控制中心调度
20、员、车站值班员应能对监控图像进行选择显示，以自动循环显示方式或画面分割方式调看已设置分组的图像，或调看某一监控点的图像。控制中心应具有录像功能。,6.乘客信息系统,乘客信息系统与城市轨道交通信号系统相连接，其主要功能是及时为车站和列车上的乘客提供列车导乘信息，同时也可提供诸如时间、天气预报、新闻及广告等其他信息。为了在列车上提供实时的导乘信息、新闻、赛事等，可以在城市轨道交通系统中设置符合我国数字电视地面广播标准（DMBTH）的移动数字电视系统。,7.时钟系统,时钟系统为通信各子系统、信号系统、电力监控系统、自动售检票系统、防灾报警系统、门禁系统、计算机系统等各有关系统的设备及中心调度员、车站
21、值班员等所在的运营管理主要工作场所提供统一、标准的时间信号，并且为乘客提供标准的时间信息。,8.通信电源系统,通信电源系统必须是供电设备独立，并具有集中监控管理的系统。通信电源系统应保证对通信设备不间断、无瞬变地供电，满足通信设备对电源的要求。,通信不间断电源子系统,通信设备的接地系统,通信不间断电源子系统应能安全、可靠地向各通信设备不间断地供电。其中，传输系统、公务电话系统、有线调度系统、站内及轨旁电话系统、无线通信系统等一般需供电4 h，其他子系统一般需供电1 h。,城市轨道交通车站根据条件可采用合设接地方式，也可采用分设接地方式。分设接地方式由接地体、接地引入线、地线盘及室内接地配线组成。,
