軌道交通專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)方案探析

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摘要：專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調(diào)度指揮系統(tǒng)是城市軌道交通通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，關(guān)乎行車(chē)安全、對(duì)城市軌道交通的運(yùn)輸效率、管理水平和服務(wù)質(zhì)量有重要影響，因此合理優(yōu)化的系統(tǒng)方案對(duì)軌道交通通信系統(tǒng)至關(guān)重要。本文結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)南京地鐵11號(hào)線(xiàn)專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調(diào)度指揮系統(tǒng)方案進(jìn)行了分析，提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：軌道交通；無(wú)線(xiàn)調(diào)度；數(shù)字集群；基站

1引言

無(wú)線(xiàn)通信服務(wù)于日常生活，用于人際溝通，無(wú)線(xiàn)通話(huà)的稱(chēng)為公用移動(dòng)通信；無(wú)線(xiàn)通信服務(wù)于城市軌道交通的運(yùn)營(yíng)、生產(chǎn)，提供行車(chē)調(diào)度指揮與其他相關(guān)部門(mén)互通信息，包括調(diào)度列車(chē)、環(huán)境控制、調(diào)度公安、車(chē)輛段機(jī)車(chē)、后勤部門(mén)等無(wú)線(xiàn)溝通的就是這里提到的專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)通信。

2專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)功能

2.1通話(huà)及調(diào)度功能

通話(huà)及調(diào)度功能指的是指揮中心工作人員和列車(chē)駕駛員、車(chē)站工作人員之間、列車(chē)駕駛員之間、車(chē)輛段工作人員與車(chē)輛段列車(chē)駕駛員、公務(wù)電話(huà)和無(wú)線(xiàn)用戶(hù)等的通話(huà)。

2.2數(shù)據(jù)功能

數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)主要有三種類(lèi)型：電路方式、短數(shù)據(jù)和分組數(shù)據(jù)。無(wú)線(xiàn)移動(dòng)臺(tái)之間、無(wú)線(xiàn)移動(dòng)臺(tái)與固定臺(tái)之間可以發(fā)送短消息。在系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上，還能提供用戶(hù)的狀態(tài)信息服務(wù)、緊急告警服務(wù)等特殊服務(wù)。

2.3輔助業(yè)務(wù)功能

輔助的業(yè)務(wù)功能有：接入遠(yuǎn)程調(diào)度臺(tái)；錄音；調(diào)度區(qū)域選擇；越基站無(wú)隙切換；會(huì)議呼叫；超越覆蓋指示；組呼的遲后進(jìn)入；遇忙呼叫轉(zhuǎn)移等。

2.4網(wǎng)絡(luò)管理功能

專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理與控制有效、靈活，網(wǎng)管功能如下：性能管理：收集測(cè)量數(shù)據(jù)、跟蹤數(shù)據(jù)，管理故障或維護(hù)；監(jiān)視告警狀態(tài)及處理告警過(guò)程；處理設(shè)備狀態(tài)。配置管理：時(shí)間管理，軟件管理，無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò)管理，路由管理。用戶(hù)管理：管理用戶(hù)數(shù)據(jù)，管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，管理補(bǔ)充業(yè)務(wù)，管理用戶(hù)位置，管理組（群），管理封閉用戶(hù)組（群）等。

2.5無(wú)線(xiàn)廣播功能

建議預(yù)留與車(chē)廂內(nèi)的列車(chē)廣播系統(tǒng)通信通道，以便能夠?qū)?chē)內(nèi)乘客進(jìn)行緊急呼叫和廣播。如遇到危機(jī)情況，列車(chē)上的乘客可以按動(dòng)車(chē)廂內(nèi)的緊急呼救按鈕，與指揮中心防災(zāi)調(diào)度員進(jìn)行通話(huà)。

3系統(tǒng)方案

3.1系統(tǒng)制式選擇

根據(jù)目前無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展，專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調(diào)度指揮系統(tǒng)制式主要可分為常規(guī)無(wú)線(xiàn)通信、模擬集群、數(shù)字集群、GSM-R、LTE等?？紤]到國(guó)內(nèi)城市軌道交通專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)絕大多數(shù)采用TETRA組網(wǎng)，有完整的產(chǎn)業(yè)鏈和成熟的二次開(kāi)發(fā)，結(jié)合南京市既有城市軌道交通線(xiàn)路和在建線(xiàn)路基本采用TETRA制式組網(wǎng)，系統(tǒng)推薦采用TETRA制式數(shù)字集群設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)。

3.2基站配置方案

南京地鐵11號(hào)線(xiàn)一期工程共設(shè)20個(gè)車(chē)站、一座車(chē)輛段、一座控制中心，在滿(mǎn)足服務(wù)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，結(jié)合本工程車(chē)站分布和線(xiàn)路特點(diǎn)，專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調(diào)度指揮系統(tǒng)可以采用兩種組網(wǎng)方案：全基站小區(qū)制方案和多基站中區(qū)制光纖直放站方案。兩個(gè)方案結(jié)合場(chǎng)強(qiáng)覆蓋方案可以劃分為不同的基站覆蓋區(qū)。全基站小區(qū)制方案全基站小區(qū)制方案在本工程各車(chē)站、車(chē)輛段分別設(shè)置集群基站，共設(shè)21座集群基站，基站通過(guò)傳輸系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)通道和控制中心的集群交換機(jī)互聯(lián)。車(chē)輛段地面區(qū)域利用全向天線(xiàn)的方式進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)覆蓋，各車(chē)站站廳、站臺(tái)采用功分器、耦合器加全向小天線(xiàn)的方式進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)覆蓋；隧道區(qū)間利用泄漏同軸電纜，以上下行合纜的方式加以覆蓋，在過(guò)長(zhǎng)的正線(xiàn)區(qū)間，增加光纖直放站做信號(hào)補(bǔ)盲。本方案的特點(diǎn)是每個(gè)站點(diǎn)區(qū)域都為一個(gè)獨(dú)立的基站覆蓋區(qū)。2）多基站中區(qū)制方案多基站中區(qū)制（光纖直放站）方案在車(chē)輛段設(shè)置一個(gè)基站，覆蓋車(chē)輛段內(nèi)區(qū)域。在20個(gè)車(chē)站中的7個(gè)車(chē)站各設(shè)置1套集群基站（間隔2個(gè)車(chē)站即設(shè)置1套集群基站），其中7個(gè)車(chē)站各設(shè)置1套光纖直放站近端機(jī)；在13個(gè)車(chē)站設(shè)置1套光纖直放站遠(yuǎn)端機(jī)，光纖直放站遠(yuǎn)端機(jī)接入臨近車(chē)站直放站近端機(jī)；每3個(gè)站點(diǎn)及所屬區(qū)間為一個(gè)獨(dú)立的基站區(qū)。3）方案比選以上兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，小區(qū)制方案系統(tǒng)功能較強(qiáng)，系統(tǒng)穩(wěn)定性較高，組網(wǎng)和開(kāi)通較容易，同時(shí)可組成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理；中區(qū)制方案性能滿(mǎn)足要求，系統(tǒng)投資較低，但在組網(wǎng)靈活性、抗干擾性、穩(wěn)定性、通信質(zhì)量指標(biāo)等系統(tǒng)性能方面都稍劣于小區(qū)制方案；中區(qū)制共用信道用戶(hù)數(shù)增多，耐過(guò)載能力較差，緊急情況下話(huà)路激增容易阻塞。因此推薦本工程采用全基站小區(qū)制方案。

3.3射頻覆蓋方案

覆蓋方式專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調(diào)度指揮系統(tǒng)的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋范圍包括地鐵運(yùn)行線(xiàn)路全線(xiàn)各車(chē)站的站臺(tái)、站廳、區(qū)間隧道以及整個(gè)車(chē)輛段的地面區(qū)域（含運(yùn)用庫(kù)、檢修庫(kù)等），場(chǎng)強(qiáng)覆蓋具體方式為：沿線(xiàn)地下運(yùn)行線(xiàn)路及地下車(chē)站的島式站臺(tái)區(qū)主要采用漏泄同軸電纜輻射方式；沿線(xiàn)地下車(chē)站的站廳區(qū)（含部分出入口通道、換乘通道等）及側(cè)式站臺(tái)區(qū)主要采用室內(nèi)吸頂?shù)屠炀€(xiàn)方式；車(chē)輛段主要采用室外全向天線(xiàn)進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)覆蓋，對(duì)于運(yùn)用庫(kù)等室內(nèi)區(qū)域可結(jié)合場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試的結(jié)果采用光纖直放站+室內(nèi)低廓天線(xiàn)補(bǔ)強(qiáng)。越區(qū)切換根據(jù)TETRA標(biāo)準(zhǔn)，需根據(jù)實(shí)際無(wú)線(xiàn)通信的環(huán)境合理選擇越區(qū)切換參數(shù)，來(lái)保證列車(chē)移動(dòng)用戶(hù)在行進(jìn)過(guò)程中越區(qū)切換的高可靠性，其中本小區(qū)和相鄰小區(qū)的各種門(mén)限電平參數(shù)及測(cè)量計(jì)算時(shí)間參數(shù)是主要的兩大類(lèi)參數(shù)。

3.4頻率配置方案

頻率配置的原則是盡可能降低和減少各種類(lèi)型的頻率干擾和提高頻率的利用率。頻率干擾的類(lèi)型有同頻干擾、鄰道干擾、互調(diào)干擾等。頻率配置應(yīng)考慮如何降低和減少這些干擾，特別是三階互調(diào)干擾。本工程建議采用三組頻率（ABC方式），每組頻率2對(duì)，三組頻率以ABC方式交替配置于20座車(chē)站，即正線(xiàn)采用6對(duì)載頻。車(chē)輛段采用2對(duì)載頻。

4專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)成

在浦江控制中心設(shè)800MHzTETRA數(shù)字集群交換機(jī)，并設(shè)置網(wǎng)管、調(diào)度臺(tái)等設(shè)備。在20座車(chē)站設(shè)置基站、固定電臺(tái)等設(shè)備，在車(chē)站及隧道區(qū)間分別設(shè)置天饋設(shè)備。在車(chē)輛段設(shè)置基站、遠(yuǎn)端調(diào)度臺(tái)和天饋設(shè)備。同時(shí)，為相關(guān)運(yùn)營(yíng)維修人員配置移動(dòng)手持臺(tái)，根據(jù)工程初期列車(chē)的配屬情況配置相應(yīng)的車(chē)載臺(tái)。結(jié)合線(xiàn)路走向及地形特點(diǎn)，可能存在遮擋問(wèn)題，還建議在實(shí)施工作中，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整。

5結(jié)論

上述結(jié)合南京地鐵11號(hào)線(xiàn)工程對(duì)城市軌道交通專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)通信進(jìn)行了介紹，從系統(tǒng)功能、系統(tǒng)方案及系統(tǒng)構(gòu)成三方面結(jié)合實(shí)際城市軌道交通建設(shè)經(jīng)驗(yàn)做了分析，希望能對(duì)軌道交通通信系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)從業(yè)者有所幫助。

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作者:李靜漪 單位:中鐵十六局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司