2004培训教材城市轨道交通通信系统

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1、2005培训教材城市轨道交通通信工程设计概述编写：通号处 魏祥斌铁道第四勘察设计院通号处二00五年七月52目录1.概述11.1.城市轨道交通概述11.1.1轨道交通城市建设必由之路11.1.2世界城市轨道交通发展简史11.1.3我国城市轨道交通的现状及未来31.2.城市轨道交通的机电系统71.2.1机电系统概述71.2.2通信系统的定义82.城市轨道交通的通信系统82.1.传输系统82.1.1系统概述82.1.2技术体制分析92.1.3几个主要技术问题132.1.4工程实例142.2.公务电话系统152.2.1系统概述152.2.2系统功能162.2.3方案比选162.2.4工程实例182.3

2、.专用电话系统192.3.1系统概述192.3.2系统功能202.3.3方案比选212.3.4工程实例222.4.无线通信系统232.4.1系统概述232.4.2系统功能242.4.3系统制式242.4.4系统构成252.4.5几个主要技术问题272.5.闭路电视监视系统282.5.1系统概述282.5.2系统功能292.5.3系统方案302.5.4系统构成312.5.5工程实例322.6.广播系统332.6.1系统概述332.6.2系统功能332.6.3系统构成342.6.4工程实例352.7.车站信息显示系统362.7.1系统概述362.7.2系统架构362.7.3系统配置372.8.车载

3、信息传输系统382.8.1系统概述382.8.2数据传输通道方案382.9.时钟同步系统392.9.1系统概述392.9.2系统功能392.9.3系统构成402.9.4工程实例412.10.电源及接地系统412.10.1系统概述412.10.2系统功能412.10.3电源系统构成422.10.4通信电源及环境监控系统422.10.5接地422.11.综合网络管理系统432.11.1系统概述432.11.2系统功能432.11.3系统构成432.12.通信线路452.12.1通信光缆452.12.2通信电缆452.12.3线路防护453.商业和公安通信系统463.1.商业通信系统463.1.1主

4、要设计思路463.1.2移动电话引入系统构成463.1.3光纤出租473.1.4预留IC卡公用电话473.2.公安通信系统483.2.1主要设计思路483.2.2公安视频监控系统483.2.3警用无线通信指挥调度系统503.2.4计算机网络系统503.2.5公安专用电话系统511. 概述1.1. 城市轨道交通概述1.1.1 轨道交通城市建设必由之路随着我国国民经济的持续增长和城市化进程的加快，城市人口日益膨胀，小城镇发展为城市，大城市发展为大都市；加之城市机动化的飞速发展，城市人均拥有机动车的比率呈指数上升，“走路难、乘车难、行车难、停车难”的矛盾日益激化，城市交通拥堵问题已成为当前我国各大城

5、市经济社会发展和城市各项功能建设的“瓶颈”。借鉴世界发达国家的经验，从解决问题的前瞻性、保证交通的安全性和可靠性、减少对城市空气和环境的污染及可持续性发展等各方面综合考虑，在城市中心区采用地铁形式，是解决城市交通拥堵的根本措施，是我国大城市走出交通困境的必由之路。轨道交通以其运送量大、快速、正点、低能耗、少污染和乘坐舒适方便等优点，常被称为“绿色交通”，城市轨道交通的建设，可以提高市民生活质量，缓解交通拥挤；可以促进经济社会发展，改善投资环境；可以带动沿线土地开发利用和促进大城市的各相关领域的发展，这对于21世纪实现城市可持续发展具有重要的战略意义。城市快速轨道交通历经发展，种类、形式繁多。按

6、不同的标准，可以分为轮轨系统与磁悬浮系统，双轨系统与独轨系统，还有跨座式和悬挂式，从客运能力的大小，可以分为大运量、中运量和小运量交通系统等等，不一而足，在此不展开解释，亦不严格区分叙述，将各种系统均统称为城市轨道交通系统或地铁。1.1.2 世界城市轨道交通发展简史1863年1月10日，城市轨道交通的诞辰。这一天，英国首都伦敦，世界上第一条用蒸汽机车牵引的地下铁道线路（6.5km）建成通车，至今已有140多年的历史。由于是蒸汽机车在地下隧道内运行，所以隧道里烟雾弥漫，但当时的伦敦市民甚至皇亲显贵，都乐于乘坐地下列车，因为在拥挤不堪的伦敦地面街道上寸步难行，其条件和速度都不如地铁列车。伦敦自18

7、63年创建世界上第一条地下铁道以来，历经百年的发展，通过不断提高技术水平，伦敦地铁系统已成为当今世界上的先进技术范例之一，特别是1879年电力驱动机车研究成功后，伦敦地铁几乎每年都有新发展。目前，伦敦地铁线路总长度约410km，其中地下隧道171km，共设置车站275座，地铁车辆保有量总数约4139辆，年客运总量已突破8亿人次。受伦敦成功建设地铁的影响，美国纽约也于1867年建成了第一条地铁。现在纽约已发展成为世界上地铁线路最多、里程最长的一座城市，目前，纽约地铁线路总长度约421km，其中地下隧道258km，共设置车站476座，地铁车辆保有总数约6561辆，年客运总量已突破10亿人次。世界上

8、较早建设地铁的国家和城市还有法国巴黎（1900年）、德国的柏林（1902年）和汉堡、美国的费城以及西班牙的马德里（1919年）等，之后，除“二战”期间地铁建设处于低潮期外，世界上地铁建设蓬勃发展，加拿大多伦多和蒙特利尔、意大利罗马和米兰、美国旧金山和华盛顿以及前苏联的莫斯科和列宁格勒等等著名的城市都修建了地铁，整个亚洲地区也有日本、韩国、新加坡、马来西亚、印度及我国北京、上海、广州及香港地区等相继修建了地铁。日本东京的第一条地铁线路于1927年建成通车。虽然日本的地铁是效仿欧洲技术建设而成，但他们在修建地铁的同时，着重开发主要车站及其邻近的公众聚集场所，这些场所能促进地下商业中心的建设，而且与

9、地下车站连成一片，使地铁这一公益性基础设施获得了新的活力，取得了较好的经济效益和社会效益。截止1996年，东京地铁已拥有12条地铁线路，线路总长度约237km，共设置车站196座，车辆保有总数约2450辆，年客运总量已突破25亿人次，是当今世界上地铁客运量最大的城市之一。世界上修建速度最快和最繁华的地铁是莫斯科地铁。1932年，莫斯科的第一条地铁开始动工，这条长11.6km，13座车站的地铁线路，到1935年5月建成通车，所耗时间仅三年有余，建设速度空前。发展至今，莫斯科已拥有地铁线路9条，总长度约244km，年客运量已突破26亿人次。莫斯科地铁的建筑风格和客运效率举世闻名，每个车站都由著名的

10、建筑师设计，并配有许多精美雕塑，使乘客有身临宫殿之感。世界上唯一能通过公司内部资产运作获得盈利的地铁运营公司可能在香港。由于80的香港居民都居住或工作在依山傍水的窄小走廊地带，要想在地面通过大规模拆除房屋、拓宽道路来减轻交通拥挤不太可取，因此，港府大力推进地铁工程。目前，香港的地铁和轻轨交通已形成布局合理、换乘方便、四通八达的地铁网，覆盖港岛主要地区，并与大陆铁路相连。香港地铁的运输效率和巨大的经济效益举世闻名1.1.3 我国城市轨道交通的现状及未来随着我国改革开放的不断深化和社会经济的持续发展，进入到20世纪90年代，以北京、上海和广州为代表的国内大城市，从改善城市交通状况、促进城市协调发展

11、的目的出发，分别修建了城市轨道交通线路。此后，国内其它一些大城市也相继制定了各自的城市轨道交通规划，目前我国48座百万人口以上的特大城市中，已有30多座城市开展了城市轨道交通的建设或建设前期工作。城市轨道交通已成为我国城市基础设施建设领域的一个热点。我国城市轨道交通工程建设方兴未艾，虽然目前国家从缓解“通货膨胀”压力的角度出发，控制我国城市轨道交通的建设规模，比如杭州、苏州等许多城市的轨道交通建设项目均未得到国家的立项批准，城市轨道交通建设的热度有所消退。但毕竟需求巨大：北京2008年奥运会，到2008年将建设242.2km城市轨道交通线路，每年新建不少于40km；上海2010年世博会，到20

12、10年将建设406km的轨道交通线路，每年新建4050km；广州2010年亚运会，到2010年每年要建成20km以上的轨道交通线路。还有其它一些大城市，包括武汉，为了缓解交通压力、提升城市形象、获得可持续发展能力，也在建设或规划城市轨道交通系统。北京，是国内最早开始城市轨道交通建设的城市，第1条地铁于1969年10月建成通车，线路长度为23.6km；第2条地铁环线于1984年9月建成通车，全长19.9km。根据北京地铁线网规划，到2010年北京地铁将建成并投入运营的线路有一号线（包括八通线）、二号线、四号线、五号线、十号线、十三号线、奥运支线、机场客运专线等。目前，一、二、十三号线和八通线已建

13、成并投入运营，四、五、十号线正在建设之中。下图为北京市2008年城市轨道交通线网规划示意图。上海，从地铁1号线工程于1993年5月建成通车，经过10年左右的建设，已经建成并投入运营的轨道交通1、2、3号线，形成了总长65km左右、“十字加环”的“申”字形初始线路，日均承担客运量120万人次，约占公交客运量的11，初步显示了轨道交通快速和大运量的优势。计划在“十五”期间，上海要建设9条总长达188km的轨道交通线路，除1、2、3号线外，5号线已于2003年底开始试运营，4号线工程建设正在实施之中，其它线路：2号线西延伸段、3号线北延伸段、6号线、7号线、8号线和9号线，即将开工建设。广州，到20

14、10年将有一号线八号线及广佛线（广州段）共9条线路，累计建成189.7km、128座车站投入运营，预计有141万人次/日左右的客流。目前，广州地铁一号线和二号线已建成并开通运营，线路长度总计36.1km；三号线、四号线大学城专线段和黄黄段正在建设之中；五号线和广佛线设计已经开始，工程建设即将启动；六号线和二、八号线拆解工程也正在筹划中。武汉，远景规划的轨道交通线网，由7条线路构成，总长约220km，将承担全市主要的过江交通。7条轨道线将设站182座，设置跨长江线路3条、跨汉江通道3条，并配套规划汉口火车站、汉口中心区、洪山广场、武昌火车站、武汉火车站、汉阳十里铺等主要客运枢纽。这7条线路将分为

15、三个层次。第一层为三镇间骨架线路100km，由2、3、4号线构成，跨越两江，连通三镇；第二层为镇内主干线路60km，由1、5号线沿镇内客流主流向布设，分别贯穿汉口、武昌地区的东西方向；第三层为线网辅助线路60km，由6、7号线构成，其中6号线沟通汉口、汉阳旧城，7号线联系汉口北部与武昌东南部。武汉轨道交通远期规划线路起止路段类型线路长度（km）站点数1号线吴家山堤角 轻轨30.5262号线常青花园流芳 地铁39.8313号线沌口三金潭 地铁32.2274号线永安堂青山地铁29.3225号线青山青菱地铁33276号线老关村堤角 地铁25.3247号线古田野芷路地铁32.7251.2. 城市轨道交

16、通的机电系统1.2.1 机电系统概述城市轨道交通属于集多工种、多专业于一身的复杂系统，在过去的100多年中，从单一的线路布置，发展到采用先进技术组成的复杂而通畅的地下和高架网络。充分利用现代高新技术成就，是实现高度现代化城市轨道交通系统安全运转的保证。从基本原理而言，城市轨道交通与干线铁路（城市间铁路、大铁）是一脉相承的，是同一领域的衍生分支。城市轨道交通具有客流量大、行车密度高、服务时间长、体量狭小等主要特点。因为这些特点，基于微电子技术、信息传输技术和计算机网络技术的行车控制技术（车辆、信号及控制系统、无线通信系统）被广泛应用，行车安全度和准点率得到可靠的保障；因为这些特点，地铁配置了通风

17、与空调系统、车载信息系统、车站信息系统、闭路电视监视系统等，以提高乘客的舒适性和安全度，体现“以人为本”的宗旨。总之，保证城市轨道交通正常运转的前提是需要配套多种机电系统。在这里，我们可以将机电系统分为两类：基础系统和支撑系统。基础系统主要包括：车辆、供电系统、通信系统、信号及控制系统(ATC)、通风与空调系统、给排水系统、消防系统、电梯/电扶梯、防淹门、屏蔽门等。支撑系统主要包括：火灾报警系统（FAS）、机电设备监控系统（BAS）、变电所自动化系统（SCADA）、屏蔽门监视及控制系统（PSD）、门禁系统（ACS）、防淹门系统（FG）、自动售检票系统（AFC）、车载信息系统（TIS）、车站信息

18、系统（SIS）、ATC网络管理和监测系统、通信网络管理及通信系统监控等。从机电系统的分类来看，通信系统即属于基础系统，也属于支撑系统，下面详细介绍。1.2.2 通信系统的定义城市轨道交通通信系统是一个适应地铁运输效率、保证行车安全、提高现代化管理水平和能迅速、准确、可靠地传递语音、数据、图像和文字等各种信息的机电系统，主要由传输系统、公务电话系统、专用电话系统、无线通信系统、广播系统（PA）、闭路电视监视系统(CCTV)、计算机网络系统、时钟系统（CLK）、电源及接地系统和车站信息系统（SIS）、车载信息系统（TIS）、集中告警系统等子系统组成。传输系统、公务电话系统、专用电话系统、无线通信系

19、统等属于基础系统，广播系统（PA）、闭路电视监视系统(CCTV)、车站信息系统（SIS）、车载信息系统（TIS）、集中告警系统等属于支撑系统。通信系统在灾害或事故的情况下应作为应急处理、抢险救灾的手段。2. 城市轨道交通的通信系统2.1. 传输系统2.1.1 系统概述传输系统是通信系统中最重要的一个子系统，是一切需要传递信息和数据的机电系统（包括通信系统的子系统）的基础。为满足地铁通信各子系统和信号、电力监控、防灾、环境与设备监控系统和自动售检票等系统各种信息传输的要求，应建立以光纤通信为主的传输系统网络。传输系统宜采用光同步数字系列传输设备或其他宽带光数字传输系统，同时应能满足各系统接口的需

20、求。传输系统容量应根据地铁各业务部门对通道的需求确定，并应留有余量。为保证各种行车安全信息及控制信息不间断地可靠传送，传输系统宜根据无要尽量利用不同径路的两条光缆构成自愈保护环。传输系统作为各种业务信息基础承载平台，其功能是为通信系统的各子系统以及其它自动控制、管理系统提供控制中心至车站（或车辆段）、车站至车站（或车辆段）的信息传输通道。传输系统传输的信息包括语音、数据和图像三类，具体如下：语音信息：公务电话、调度电话、站间电话、宽带广播；数据信息：通信系统各子系统的监控信息、时钟及网络同步（CLK）信号、列车控制（ATS）信息、电力监控（SCADA）信息、自动售检票（AFC）信息等；图像信息

21、：车站闭路电视监控系统（CCTV）视频图像信号。2.1.2 技术体制分析网络技术体制指网络对承载的业务进行寻址、交换、复用、传输和控制的体系结构及其技术实现方式。传统电信网的总体结构是由承载网、业务网和支撑网构成，语音、图象、数据业务由各自的业务系统提供；为了支持不断增加的多媒体业务和数据业务，适应数据业务的快速增长，要求多个网络逐步融合，因此多业务融合的下一代网络（NGN）的发展成为信息产业界探讨的热点。轨道交通通信系统承载的业务以数据为主，辅之以话音和图象，而且，信息传送的实时性、可靠性要求较高。目前国内轨道交通已经采用的传输系统技术体制主要有同步数字传输系列（SDH）、开放传输系统（OT

22、N）、异步转移模式（ATM）以及适合轨道交通传输系统构成的Internet Protocol（IP）和弹性分组环（RPR）方案。下面主要介绍同步数字传输系列（SDH）、开放传输系统（OTN）和弹性分组环（RPR）技术体制并进行比较。1）同步数字传输系列（SDH）SDH网是由网元和光纤组成的同步数字传输网络，进行信息的同步复用、传输、分插和交叉连接。SDH网具有一套标准化的信息同步复用等级，称为同步传送模块STM-N；具有一种块状帧结构，安排了丰富的开销比特用于网络的运行、管理和维护（OAM）；具有统一的网络节点接口（NNI），简化了信号的互通以及信号的传输、复用、交叉连接和交换过程。SDH是比

23、较成熟的、先进的光纤传输技术，是目前广泛采用的组网方式。主要优缺点如下：优点： 具有国际统一的网络节点接口标准，具有信号互通、传输、复用、交叉连接的功能； 具有标准化的同步复用方式和映射结构等级（STM-1、STM-4、STM-16）和块状帧结构，丰富的开销比特有利于网络的维护管理； 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； 采用软件进行网络配置和控制，易于增加新功能和新特性，有利发展； 组网灵活，网络结构和设备简单，可组成点对点、链形、环形等拓扑结构网络； 扩容能力强，接口丰富。缺点： 仅为数据提供窄带通道，无法满足日益迫切的各种控制系统局域网联网需求，各种控制系

24、统需配置相应的通信处理设备（如网桥、通信前置处理机、终端服务器等）； 图像传输如果采用数字方式需要大量带宽； 多数产品无法提供广播系统7kHz15kHz宽带音频接口。为了满足日益增长的宽带数据业务传送需求，SDH已经发展成为多业务传送平台（MSTP），采用虚级联和通用成帧规程(GFP)技术对SDH进行改进，使其能够更好地支持以太网业务，并提高带宽的利用率和灵活性。MSTP在国内多条城市轨道交通线路中得到了成功运用。2）开放传输系统（OTN）OTN光纤传输网络是德国西门子公司开发的传输网络设备，仍然采用时分复用技术，属于同步传输体系，但其帧结构与传统的SDH不同，帧的长度为31.25s，帧速为3

25、2000帧/s。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。主要优缺点如下：优点： 采用一次复用机制，可以满足低速和高速信息的接入，占用的开销比特数少； 能够支持点到点、点到多点及总线等类型的连接； 能够通过软件实现带宽分配，满足不同的业务需要； 可综合不同的网络传输协议，集成了多种工业标准数据接口； 网络自愈能力强，系统可靠性高； 网络管理能力强，具有自我诊断能力。缺点： 数字比特率系列和帧结构比较特殊，无统一的国际标准，不同传输网络之间难以互通； 独家产品，完全依赖进口，价格较高。3）弹性分组环（RPR）RPR是为优化数据包的传输而提出的，已由IEEE

26、 802.17标准化，是一种全新的千兆IP over Optical技术，一种新的MAC层协议；RPR采用基于环形结构的一种带空间复用的传输方式，它吸收了千兆以太网的经济性、SDH对延时和抖动严格保障、可靠的时钟和50ms环网保护特性等多重优点。RPR具有空间复用机制，可同MPLS（多协议标记交换）相结合，简化IP转发，同时具有第三层路由功能，基于RPR技术的设备可以承载具有突发性的IP业务，同时支持传统语音传送。RPR的特点主要集中在三个方面：带宽效率、保护机制、简化业务的提供。主要优缺点如下：优点： 空间再用，一根光纤环可以分段传输数据； 双环结构，两根光纤同时传输数据，使带宽提高两倍；

27、公平机制，所有节点对带宽具有同等的控制权，从而为带宽的统计复用提供最佳的保证。 统计复用，网络带宽分段使用，且任意节点间富余的带宽可以被其他节点所使用，以成倍提高可用带宽。 可以提供比SDH的自动保护倒换（APS）更好的网络自愈功能，可以在50ms内恢复IP业务，不需要路由表的重新收敛。 可以直接映射和支持IP包的优先级，直接支持IP包的广播以及其他业务控制功能。 由于RPR使用了SDH成帧格式，因此RPR可以在目前所有的光纤传输基础设施上运行，包括：裸光纤（Dark fiber），波分复用设备（DWDM），SDH/SONET点到点通路或自愈环。缺点： 无成功运用先例，对于地铁传输要求的实时数

28、据的可靠性、安全性和延迟抖动等没有实例论证。4）传输系统方案比较传输系统方案比较表序号比较内容RPROTNMSTP1传输媒介单模光纤单模光纤单模光纤2组网灵活性好，扩容方便好，扩容方便好，扩容方便3技术水平和应用领域新技术,刚开始在公网、专网中逐步使用，多用于数据传输成熟技术，西门子独有产品，适用于较为封闭的专用网成熟技术,已在公网、专网中大量使用3支持的用户接口丰富一般丰富4技术发展前景好差好5在轨道交通领域的应用无广州地铁1号线、2号线，香港地铁，上海地铁2号线武汉轨道交通1号线，6运营维护管理易获得国内厂家的技术服务，备件不会贵独家提供,备件较贵，非标准制式、与其他厂家设备不兼容易获得国

29、内厂家的技术服务，备件较便宜7国产化程度正逐步国产化完全进口高8系统造价一般高低2.1.3 几个主要技术问题1）传输网业务需求传输系统传送的业务信息种类除语音外、还有大量数据和图像，具体的业务种类和主要特性见下表。序号业务名称信息类别传送要求带宽需求备 注1各种调度电话语音信令实时n64k或n2Mn取决于调度系统数量和车站数2公务电话语音信令实时n2M或10/100Mn取决于组网方式、车站数和车站规模3无线通信语音信令实时n2M或10/100M按数字集群考虑，n取决于组网方式、车站数量4视频监控视频数据实时n6Mx10或10/100Mn取决于车站数量及网络制式5时钟信息数据实时n64kn取决于

30、车站数量6列车调度监督信息（ATS）数据实时10/100M网络带宽紧张时，可以按2M考虑7自动售检票信息（AFC）数据实时10/100M网络带宽紧张时，可以按2M考虑8火灾报警信息（FAS）数据实时10/100M网络带宽紧张时，可以按64K考虑9环境与设备监控信息（BAS）数据实时10/100M网络带宽紧张时，可以按2M考虑10电力监控信息（SCADA）数据实时10/100M网络带宽紧张时，可以按2M考虑11车站信息显示系统数据实时n64k或10/100Mn取决于车站数量12综合信息网络系统数据允许延时10/100M13通信系统网管/监控信息数据实时n2M除动力及环境监控外，一般无需单独考虑带

31、宽2）网络拓扑为了保证传输系统具有较高的生存能力，传输系统采用环状网结构，构成自愈环。传输网络拓扑结构OCC3）网络保护方式的选择自愈环的保护方式，根据自愈环的结构可以分为通道倒换环和复用段倒换环两大类，根据环中节点之间的业务信息传送方向来分，自愈环又分为单向环和双向环。按照一对节点间所用光纤的最小数量来区分，分为二纤环和四纤环。就自愈环的业务量分布来说有三种类型：均匀型、相邻型、集中型。而对于不同的业务量分布应选用不同的保护方式，以期达到带宽利用率最高，组网经济。通常，四纤环所需的设备和光纤是二纤环的2倍，但其容量也是2倍，因而各种环之间的综合成本/容量比较与网络设计方法、节点数和实际业务量

32、需求模型有关。当业务量分布为集中型时，二纤通道倒换环最经济，容量不太大时，二纤复用段倒换环其次，四纤复用段倒换环最贵；容量较大时，则二纤复用段倒换环最贵。当业务量分布为均匀型时，若容量不太大，二纤复用段倒换环最经济；容量较大时，四纤复用段倒换环最经济，二纤复用段倒换环其次，二纤通道倒换环最贵。由上述分析可见，选用何种保护倒换方式由开展的业务类型、业务量分布、业务量大小决定。2.1.4 工程实例工程实例为武汉轨道交通一号线一期工程传输系统设置情况。武汉市轨道交通一号线一期工程设有1个OCC、10座车站、1个车场。因硚口路控制中心位于武汉市轨道交通一号线一期工程的中部，因此传输系统组网时推荐采用具

33、有自愈功能的二纤通道保护环，为了增加环内的容量，以控制中心为切点组建2个自愈环，一期工程硚口路OCC以西的3座车站组成一个环（西环），OCC以东的7座车站和1个车场组成一个环（东环）。一号线二期工程将在宗关以西增加5座车站，黄浦路以东增加7座车站与1个车辆段，因此西环内一、二期工程共有8座车站，东环内共有14座车站、一个车场、一个车辆段。根据上述用户类型及数量，并考虑备用通道及将来一号线向东西方向延伸后还要接入的传输容量。全线调度电话在西环内设3个自愈环，东环内设6个自愈环。东西环内带宽计算见下表。带宽计算表各站点业务车站车场培训 中心车辆段车站数环内合计带宽西环东环西环东环公务电话12M42

34、M32M42M81482M252M调度电话62M122M低速数据及 音频话路12M22M22M81482M182M运营管理12M12M12M81482M162MAFC12M81482M142M总带宽382M852M传输系统设备由烽火通信科技股份有限公司提供，由传输设备与智能数字用户环路设备组成，型号分别为GF2488-01B与SAU-02A。传输系统构成图见附图“WGS1120-TX-02-01”。2.2. 公务电话系统2.2.1 系统概述公务电话系统是为轨道交通系统内运营、管理、维修等各部门工作人员提供日常工作联系的手段，它是集语音、中低速数据、窄带图像为一体的N-ISDN交换网络，可提供系

35、统内部用户之间的电话联络、系统内部用户与公用电话网用户之间的电话联络，能将“119”、“110”和“120”等特种业务呼叫自动转移至公用电话网的“119”、“110”和“120”上。在专用通信系统出现重大故障时，公务通信系统可作为专用通信的应急通信手段。公务电话系统由程控电话交换机、自动电话及其附属设备组成。程控电话交换机宜设置在负荷集中、便于管理的地点，交换机间通过数字中继线相连。公务电话交换设备应具备综合业务数字网络（ISDN）功能。2.2.2 系统功能 提供传统的电话业务，以及用户终端业务，包括：智能用户电报Teletex、可视图文Videotex、G3/G4类传真、用户电报Telex、

36、微机通信、可视电话等。 当调度通信系统出现故障的时候，能够利用交换机的会议功能完成调度通信功能。 等待提示、中继遇忙回叫、分机遇忙回叫、遇闲无应答回叫、统一编号、内部缩位编号、强插、ISDN业务、短消息业务、多方会议电话等。 具有识别用户数据、用户传真等非话业务的功能，以确保非话业务不被其它业务中断。 提供语音邮箱业务。 具有VPN（虚拟专用网）功能。 具有ISDN交换能力，提供E1、ISDN BRA（2B+D）、ISDN PRA（30B+D）及V5.2接口。 具有无线接入功能。 能对市内、国内、国际有权用户的通话进行计费。 具有程控交换机的各种新业务功能。 具有集中维护管理功能。 应实现与既

37、有交换机的互连互通。2.2.3 方案比选1）独立建设方案与公务电话公网化方案的比较公务通信系统可以独立建设，也可以由公共电信运营商提供（即公务电话公网化）。独立建设时，交换网络及设备选型应满足远期线网规划。由公共电信运营商提供时，必须保证网络的独立性和各种特殊业务需求，并保证轨道交通系统的统一编号。公务电话公网化是最近业界经常提到的方案之一，在技术和业务提供上不存在问题，该方案的优点是 无交换机及配套设备（包括接入及电源）的投入，减少了控制中心通信机房的面积和维护定员，可以为城市轨道交通节省大笔的建设资金，运营的维修工作量也大大减少。 公用电话网不断更新改造，使得公网交换机的性能更加完善，新增

38、各种智能网增值业务。 以分散方式接入地铁用户的公务通信系统同时也是地铁通信系统的一种备用通信手段，在地铁的两条光缆都被损坏的极端情况下，仍然能保证正常联络。该方案的缺点是运营期间日常费用支出颇大，而且提供的服务种类和质量依赖合同来保证，在重新谈判合同和需要增加新的服务业务时受制于人。独立建设方式的建设费用较高，但运营维护支出较小，系统组网、设备选型及新功能的开发可完全根据地铁自身的需求进行选择。另外自建公务通信系统还可作为专用通信的应急通信功能的一种保障手段。公务通信系统方案应根据系统容量、规划发展及技术经济比较等因素充分比选确定。2）交换机选型公务电话系统独立成网时，可选用局用交换机或用户交

39、换机进行组网。局用交换机具有处理能力大、汇接能力强、信令和接口种类丰富的特点，而且与公网或其他网络的互联互通具有天然的优势。由于具有V5.2接口，使得对用户的接入能力更强、接入组网方式更丰富、灵活。但不具有用户交换机的调度通信系统功能。用户交换机是专为专网设计而开发的交换设备，除具有综合数据业务功能外，还具有调度通信系统功能，信令和接口种类也很丰富。但用户交换机的处理能力及容量都有限，例如，Hicom392的处理能力（BHCA）仅为60100，远远的小于一般局用交换机的处理能力，其最大容量仅为2万线。另外，由于用户交换机的专用性，使得其价格远远高于局用交换机，系统扩容和软件升级等方面也会存在较

40、大困难。如果调度通信系统独立于公务电话系统单设，选用局用交换机比选用用户小交换机更能充分利用资源，性价比更高。如果调度通信系统与公务电话系统合设，在系统容量不大（2万线)的情况下，则不宜选用用户交换机。从用户接入方面而言，局用交换机的V5接口，使得用户接入的接入能力更强、接入组网方式更丰富、灵活，在调度通信系统单设的前提下选用局用交换机更具有优势。3）车站用户接入方案对于车站用户接入可以有多种解决方案，主要可分为以下两大类：SPC+V5.2接入方案：由数字程控交换机和接入设备组成。在控制中心数字设局用程控交换机，带V5.2接口；各车站的用户接入利用传输网络的接入网（控制中心设OLT，各车站设O

41、NU）。传输通道传输网络提供。SPC+RSM方案：由数字程控交换机和远端交换模块组成。控制中心设局用数字程控交换机；各车站设远端交换模块（或交换机），车站交换模块通过传输系统的E1通道与控制中心交换机连接。采用SPC+V5.2接入方式组网时，要求程控交换机必须具有V5.2接口功能，可以方便地提供控制中心至各车站之间的各种窄带专线业务，且有利于系统的集中维护管理，以及程控交换机新功能的开发和升级，符合交换设备集中设置的发展趋势。SPC+RSM方案的优势在于传输通道中断时，RSM仍然能够完成本车站内的自动电话接续，但是随着传输网络可靠性的提高以及站内专用电话、无线通信系统的建设，这个优势已难以体现

42、。从综合造价来说，SPC+V5.2接入方案要低于SPC+RSM方案。2.2.4 工程实例工程实例为武汉轨道交通一号线一期工程公务电话系统设置情况。在硚口路OCC设置ISDN程控用户交换机1套，模拟用户线1500线，数字用户线32线，中继线240线，可接数字话机，开展ISDN业务；设置维护终端及计费终端各1套；设置语音信箱系统1套。在车场及大智路站各设置ISDN远端模块1套，模拟用户线120线，数字用户线8线；在其余车站设置ISDN远端模块1套，模拟用户线30线，数字用户线8线。公务电话系统设备由上海贝尔阿尔卡特有限公司提供，数字程控电话交换机与车站（场）远端模块的型号分别为OmniPCX440

43、0与A4400。数字程控电话交换机中继方式图见附图“WGS1120-TX-02-02”。2.3. 专用电话系统2.3.1 系统概述专用电话系统是为控制中心调度员、车站、车辆段、停车场的值班员组织指挥行车、运营管理及确保行车安全而设置的专用电话系统设备。专用电话系统主要包括：调度电话，站间行车电话，车站、车辆段、停车场内直通电话以及区间电话。调度电话系统是供控制中心调度员与各车站、车辆段、停车场值班员以及与办理行车业务直接有关的工作人员进行调度通信之用。调度电话系统包括行车、电力、防灾、环境与设备监控系统等调度电话。调度电话系统由中心调度专用主控设备，车站、车辆段、停车场专用主用设备，调度电话终

44、端，调度电话分机，多轨迹录音装置及维护终端等组成。调度电话终端设置在控制中心各调度台上。行车调度电话分机应设置在各车站行车值班员、车辆段信号楼行车值班员处等地点。电力调度电话分机应设置在各变电所的主控制室和低压配电室及其他特殊需要的地点。防灾、环境与设备监控系统调度电话分机应设置在各车站、车辆段综合控制室以及车辆段的消防控制室等地点。2.3.2 系统功能1）调度电话系统功能调度电话是为列车运营、电力供应、日常维护、防灾救护提供指挥手段的专用通信系统，要求迅速、直达、不允许与运营无关的其它用户接入该系统。调度电话系统应如下功能： 控制中心调度台应能对下属分机进行个别呼叫、分组呼叫和全部呼叫，能实

45、现强插、强拆、优先级控制等功能。任何情况下均不能发生阻塞。 实现控制中心总调度员与各系统调度员之间的通话。 控制中心总调度员协调和监视行车、电力、环控(防灾)、维修调度员的控制操作。 控制中心行车调度员、电力调度员、环控(防灾)调度员、维修调度员与各站(段)相应值班员之间的直接通话。 调度分机可对相应调度台进行一般呼叫和紧急呼叫。 调度分机呼叫调度台时，调度台应能按顺序显示呼叫分机号码，并区分是一般呼叫还是紧急呼叫。 各调度系统间的分机、调度系统内的分机之间不允许进行通话。 调度台与分机的通话，在控制中心应能自动记录，控制中心的调度设备应具有自检功能，能对整个调度系统进行检测，并可显示检测结果

46、，能对通话进行录音。2）站内(车辆段)、站间及轨旁电话系统功能 站（段）内电话：车站值班员与本站有固定位置的有关人员之间进行直接通话；车站值班员与本站特殊地点装设的紧急联络电话之间进行直接通话。车辆段各值班员（通号楼值班员、运转值班员、列检值班员）与本段有关人员之间进行直接通话。车辆段内各值班员之间进行直接通话。 站间电话：相邻站(段)值班员之间、联锁站车站值班员之间进行直接通话。 轨旁电话：轨旁电话机能选择与相邻车站值班员间直接通话。 轨旁电话可以通过切换装置接入公务通信系统。2.3.3 方案比选1）系统构成方案目前专用电话系统构成主要可分为四种方案：方案一：专用电话系统与公务电话系统合设，

47、利用公务电话的程控电话交换机的调度电话模块实现专用电话的所有功能。方案二：调度电话在控制中心单独设调度电话总机，利用传输接入系统将车站（车辆段）的调度电话分机接入控制中心的调度电话总机；车站（车辆段）设车站电话集中机实现车站（车辆段）的直通电话、站间行车电话、区间电话等功能。方案三（分设方案）：调度电话在控制中心单独设调度电话总机（或称交换机），利用传输系统将车站（车辆段）的调度电话分机接入控制中心的调度电话总机；利用公务通信的车站交换机或远端用户模块实现车站（车辆段、停车场）的直通电话、站间行车电话、区间电话等功能。分设方案在控制中心设调度总机（或称交换机）设备，接入行车、电力、环控、维修等

48、调度台，各站及车辆段、停车场等处的调度分机直接通过光传输系统与控制中心的调度总机连接，组成各自的调度电话系统。站间、站内和轨旁电话利用公务电话系统的车站交换机（或远端用户交换模块）实现各自功能。站间电话由各站站间电话分机与本站交换机直连并通过公务电话系统的热线功能来实现；站内电话分机通过站内电缆与本站交换机相连，完成站内的各种直通电话；区间设置的轨旁电话分机通过区间电缆与车站交换机相连。方案四（合设方案）：调度电话与车站（车辆段）站内直通电话、站间行车电话、区间电话等采用一体化设计。合设方案即设置独立的专用电话通信系统，将调度电话、站内电话、轨旁电话、站间行车电话集成在同一系统之中。在合设方案

49、中调度电话系统与站间行车电话、站内电话及轨旁电话系统共用一套数字专用通信系统，在控制中心设置一个专用电话主系统，在各车站及车辆段设置车站专用电话分系统，通过传输网络提供的E1通道构成环型网络（或星型网络）。各站的调度分机通过数字专用电话分系统实现与控制指挥中心的各调度台通信；车站专用通信分系统设备间通过传输网络提供的E1通道连接可构成站间行车电话；站内电话分机通过站场内电缆以点对点的方式与本站专用通信分系统设备相连，完成站内的各种直通电话；轨旁电话通过区间电缆以共线的方式接入各站的专用通信分系统。合设方案构成可为星型、树型、环型、综合型等网络。2）方案比选“方案一”的专用电话系统不是独立的，专

50、用电话系统的可扩展性与安全可靠性需要依靠公务电话系统，但投资最省。“方案二、三、四”的调度总机与各调度分机之间均可以实现无阻塞接续，调度系统的安全性都很高，其中：“方案二”为专用电话系统与公务电话完全分离，其调度电话与站间、站内、轨旁电话分别由不同的通信设备来实现，其中的调度电话系统在控制中心存在较多接口，另车站电话集中机不便于维护、管理，且投资比“方案三”大。“方案三”（分设方案）中的调度电话系统与“方案二”相同，在控制中心也存在较多模拟接口，由于站间、站内和轨旁等专用电话利用公务电话系统来实现，从而使投资较省，但专用电话系统组网方案宜结合公务通信系统组网方案综合考虑。“方案四”（合设方案）

51、也是专用电话系统与公务电话完全分离，但它将专用通信系统融为一体（即调度电话与站间、站内、轨旁电话由同一通信设备实现），结构更加紧凑，便于使用和维修，尤其是可以减少车控室值班员面前的电话分机数量（行车调度、环控调度、维修调度电话分机均集成到值班员操作台上），另外合设方案有统一的监测手段和监控设备，便于系统的日常维护。2.3.4 工程实例工程实例为武汉轨道交通一号线一期工程专用电话系统设置情况。专用电话系统采用数字式专用电话接入设备。在OCC设置数字专用电话主系统设备，接入行车、电力、维修、防灾（预留）、公安（预留）等调度台，在车站和车场设相配套的专用电话分系统设备，组成各自的调度电话系统。中央控

52、制室设总调度台，对各调度台进行集中管理。OCC主设备调度电话回线的容量为480线。在OCC的各调度员均使用键盘式调度台，下属调度分机通过车站分设备接入指定用户。在OCC设置集中录音机，对调度台进行录音。调度台开始通话则自动激活同步录音系统，通话完毕结束录音。由于武汉市轨道交通一号线一期工程的站间距均不足2km，未设轨旁电话，区间维护利用无线通信系统解决。专用电话系统设备由北京佳讯飞鸿电气有限责任公司提供，由指挥中心的枢纽主系统（MU）与车站分系统（BU）组成，型号为飞鸿98数字专用通信系统。专用电话系统构成图见附图“WGS1120-TX-02-03”。2.4. 无线通信系统2.4.1 系统概述

53、无线通信系统为地铁内部固定工作人员与流动工作人员之间、以及流动工作人员之间提供移动语音和数据通信服务。无线通信系统的固定用户包括：控制中心的行车调度员、环控调度员、维修调度员，各车站的车站值班员、车辆段值班员等；移动用户包括列车司机、运营人员、维护人员和现场作业人员等。系统既要满足正线列车运行指挥以及沿线工作人员进行日常运营、维护、事故维修及防灾救灾的通信要求，还应满足车辆段值班员、段内列车司机、场内作业人员等用户之间实施调车及车辆维修的移动通信的需要。概括而言，地铁无线通信系统具备以下主要特点： 多组群通信，包括行车调度组群、环境控制组群、维修作业组群、公安通信组群、站务组群、车辆段作业组群

54、、一般移动用户等，这些组群各自形成一个独立的闭合用户群，组群之间一般不允许相互通信。 各组群内部通信主要为调度通信业务，既需要个呼功能，还需要组呼和广播功能，更需要紧急呼叫功能。 移动用户的移动速度包括中速移动（车地语音及数据通信）和慢速移动，就五号线而言，其中速移动为列车运行的最大速度90km/h。 移动数据通信业务需求迫切，包括ATC系统的车地数据通信、列车状态数据通信、乘客多媒体数据通信等，这些数据通信既有较高的可靠性要求，又有较高的实时性要求。2.4.2 系统功能根据轨道交通运营管理的特点及作业需求，无线通信系统应具有以下主要功能： 多用户群划分，系统应能至少划分出行车调度无线通信、环

55、境控制调度无线通信、公安无线通信（对地铁内部警用集群无线通信调度系统的补充和延伸）、维修调度无线通信、站务无线通信、车辆段及综合基地站场无线通信等子系统。各子系统相互独立，在各自的通话组内的通信操作互不妨碍，又共享设备和频率资源。 调度员与无线用户以及无线用户之间具有通话呼叫功能，根据管理模式呼叫可有选呼、组呼、全呼、紧急呼叫等几种方式。 可以为移动用户提供数据通信信道，满足列车车载台与控制中心及车辆段之间数据传输需求。 系统具有广播、录音、存储、显示、检测和优先权等网络控制管理功能，其中广播功能为列调调度员可选择运行中的全部或部分列车，通过车载台，启动列车信息系统，对车内乘客进行广播及显示信

56、息。 系统可以实现与公务电话系统、MCS的互联。 系统用户可设置优先等级，遇忙排队，自动回叫，自动重发。 用逻辑分群的方式划分子系统，动态重组，便于各调度指挥系统用户的调整。 系统以调度组通信为主，同时还可实现用户间直通模式通信。2.4.3 系统制式无线通信系统制式可分为常规无线通信、模拟集群、数字集群等方式。其中常规无线通信和模拟集群系统由于频率和设备资源等利用率不高、传输数据的效率和可靠性低等诸多原因，其建设和应用受到国家政策的严格限制，除了作为临时或过渡措施，原则上不能作为地铁无线通信系统。就数字集群而言，国家信息产业部早已正式确定了TETRA和iDEN这两种技术体制作为我国数字集群的标

57、准。其中iDEN是Motorola公司开发的数字集群系统，比较适合组建商用集群共网，主要运用于政府及公众网，其调度功能逊于TETRA。作为欧洲数字集群通信标准的TETRA，其功能和技术指标适合于生产调度指挥使用，以多个不同调度系统共建最为适宜，能很好的满足以生产调度为主的地铁专用无线通信网的需要。GSM-R是国际铁路联盟（UIC）和ETSI/CEPT专门为欧洲新一代铁路专用无线通信开发的技术标准，是一种基于GSM Phase2+平台上的针对铁路列车调度通信、列车控制、高速铁路移动通信等特点，为铁路运营提供定制的附加功能的综合无线通信系统，用来取代欧洲各种不同制式的模拟系统并满足因跨国界运行所需

58、的各国间列控系统的互可操作性，其突出特点是将高速铁路列车自动控制信息的传输与以语音通信为主的调度通信统一纳入同一个无线通信平台。GSM-R主要应用领域为铁路。在我国铁路中仍处于试验研究阶段，在城市轨道还未有运用先例，是否能运用于行车间隔短、车流密度大的城市轨道交通还有待实验验证。基于以上原因，城市轨道交通无线通信的制式宜选择TETRA数字集群。TETRA数字集群具有以下优点： 良好的抗干扰能力，能提供较高的平均话音质量。 具有多种等级的加密技术，针对不同的用户提供不同的加密等级，加强话音的保密功能。 有效数据传输速率可以达到28.8kbit/s，可满足窄带数据业务发展的需要。 TETRA标准公

59、开，由ETSI进行管理，具有多供应商的市场环境，可以保证良好的性价比，不同厂家产品之间的互联互通正在逐步实现和完善。 TETRA数字集群系统高效、经济实用，有城市轨道交通系统成功应用例证。2.4.4 系统构成1）组网方式比选TETRA无线通信系统可采用多基站小区制、多基站中区制和单基站大区制三种方式进行组网设计。单基站大区制方式：在控制中心设置移动交换控制中心设备和基站，在地铁沿线各车站均设置射频放大设备，车站和区间隧道采用天线或架设漏泄同轴电缆实现场强覆盖。因系统容量有限、用户入网争用等影响系统通信的可靠性，加之系统通话组不能自动转换、扩展困难等，不适宜在城市轨道交通中采用。多基站中区制+直

60、放站方式：在控制中心设置移动交换控制中心设备，在地铁沿线的重要车站设置基站（通常以信号闭塞区间的管辖范围进行基站的设置），其他车站设置光纤直放站或射频直放站，由各基站控制。移动交换控制中心设备与基站之间通过有线传输网提供的通道连接。车站和区间隧道采用天线或架设漏泄同轴电缆实现场强覆盖。多基站小区制方式：在控制中心设置移动交换控制中心设备，在地铁沿线各站设置基站，移动交换控制中心设备与基站之间通过有线传输网提供的通道连接，车站和区间隧道采用天线或架设漏泄同轴电缆实现场强覆盖。中区制和小区制方式均能较好地实现数字集群系统的一般功能，频谱利用率高，不存在入网争用等问题，能实现列车台进出车辆段时的通话

61、组自动转换，车站与列车台能进行选号呼叫，可实现车站值班员与基站覆盖区内列车台的小组通话。从投资上比较，中区制投资略低于小区制，采用中区制可减少越区切换的频数，提高系统资源利用率，但由于采用了直放站，存在噪声累积及延时等问题，同时直放站的配套及网管困难；采用小区制投资较大，越区切换较频繁，但小区制能更好地实现系统功能的要求，更便捷满足车站范围内移动台通信，系统容量更大，可靠性和稳定性更高，具有更好的扩展性。2）系统组网方式TETRA无线通信系统由移动交换控制中心设备、网络维护管理设备、调度台、TETRA基站、列车车载台、车站固定台、移动人员便携台、漏泄同轴电缆及天线组成。在控制中心设移动交换控制中心设备及网络维护管理设备，在总调度、行车调度、环控调度、维修调度等处各设调度台，车辆段设远程调度台；沿线各车站、车辆段设置TETRA基站设备，各基站通过光传输通道与控制中心的移动交换控制中心相连。沿线各车站值班员（防灾值班员）处设置车站固定电台；各列车两端驾驶室内配