客運專線應(yīng)急通信系統(tǒng)分析

王 全

（中鐵一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，陜西 西安 710054）

客運專線應(yīng)急通信系統(tǒng)分析

王 全

（中鐵一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，陜西 西安 710054）

文章介紹了鐵路客運專線應(yīng)急通信系統(tǒng)，從應(yīng)急指揮中心、車站接入、現(xiàn)場接入等方面詳細(xì)分析了其系統(tǒng)構(gòu)成，從硬件結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)和接入部分對其設(shè)備功能進(jìn)行了詳盡的分析。

客運專線；應(yīng)急通信；系統(tǒng)構(gòu)成

1 概述

鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)是鐵路救援指揮系統(tǒng)的通信保障，為了適應(yīng)鐵路跨越式發(fā)展戰(zhàn)略，預(yù)防和最大程度地減少突發(fā)性公共事件造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失，盡快恢復(fù)鐵路運輸正常秩序，急需建立先進(jìn)、完善和適合不同線路條件的鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)介紹

鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)是專為鐵路系統(tǒng)出現(xiàn)事故、險情等突發(fā)事件時，鐵路部門對應(yīng)急搶險通信的需求而研制的一套搶險通信設(shè)備。它立足于鐵路應(yīng)急現(xiàn)場實際條件，充分利用 SHDSL技術(shù)（基于通話柱區(qū)間電纜、被復(fù)線）、寬帶無線技術(shù)、寬帶衛(wèi)星技術(shù)等多種接入手段，采用基于 MPEG4/H.264視頻編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)及交換技術(shù)，實現(xiàn)救援中心與事故現(xiàn)場話音、數(shù)據(jù)和圖像（包括動圖和靜圖）同步傳送；事故現(xiàn)場內(nèi)部通信；接入既有靜圖系統(tǒng)和117事故救援臺；與調(diào)度電話網(wǎng)、自動電話網(wǎng)、綜合視頻、視頻會議系統(tǒng)以及其他相關(guān)信息系統(tǒng)之間的信息互通等多項功能。

2.1 應(yīng)急指揮中心通信系統(tǒng)

鐵路應(yīng)急救援指揮通信系統(tǒng)由鐵路應(yīng)急中心通信系統(tǒng)、鐵路應(yīng)急現(xiàn)場通信系統(tǒng)組成，鐵路應(yīng)急中心通信系統(tǒng)是鐵路應(yīng)急指揮系統(tǒng)的中樞組成部分，鐵路應(yīng)急救援指揮通信系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)部署見圖1。通信，將應(yīng)急現(xiàn)場的視頻圖像實時接入和轉(zhuǎn)發(fā)至各級應(yīng)急指揮中心，可實時瀏覽、分發(fā)、AV輸出、存儲、回放、歸檔、遠(yuǎn)程

圖1 鐵路應(yīng)急救援指揮通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

鐵路應(yīng)急中心通信系統(tǒng)可迅速建立多個事發(fā)現(xiàn)場、各級應(yīng)急指揮中心、相關(guān)信息系統(tǒng)之間的視頻圖像、語音、數(shù)據(jù)信息管理等多種業(yè)務(wù)應(yīng)用，同時為應(yīng)急指揮提供各種應(yīng)急數(shù)據(jù)、語音調(diào)度指揮的基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)。為各級領(lǐng)導(dǎo)提供實時的、直觀的決策依據(jù)以及方便、快捷、可靠的應(yīng)急指揮平臺。

2.2 車站接入部分

車站接入部分是中心接入部分和現(xiàn)場接入部分的橋梁和紐帶，車站接入設(shè)備通過光傳輸設(shè)備提供的2M電路與中心接入設(shè)備相連，通過區(qū)間電纜/寬帶無線設(shè)備與現(xiàn)場接入設(shè)備相連，將現(xiàn)場接入設(shè)備接入的圖像（動圖、靜圖）、數(shù)據(jù)高速傳送至救援指揮中心，并實現(xiàn)現(xiàn)場與中心/車站間的雙向語音通信功能。但它的應(yīng)用不僅僅局限于此，通過成對使用，可以徹底解決目前鐵路沿線牽引變電所的業(yè)務(wù)接入問題。我們先進(jìn)的設(shè)計理念和系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)賦予了它具備外置式MSTP的所有功能。

2.3 現(xiàn)場接入部分

現(xiàn)場接入部分的設(shè)備主要是實現(xiàn)語音、圖像、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入，支持多種最后一公里（現(xiàn)場設(shè)備和車站（基站）設(shè)備間）解決方案：電纜方式、光纜方式、寬帶無線方式、衛(wèi)星方式等。現(xiàn)場設(shè)備集成度高、體積小、重量輕，一個人即可攜帶至現(xiàn)場，輕便實用；單臺設(shè)備即可提供全部話音、動圖、靜圖和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入和傳送；無需現(xiàn)場提供電源設(shè)備即可長時間工作，開通方便。以上特點使現(xiàn)場人員能迅速趕往現(xiàn)場，開通搶險現(xiàn)場至應(yīng)急指揮中心或其他相關(guān)單位間的應(yīng)急通信業(yè)務(wù)，為搶險救災(zāi)提供了有力的通信保障。

3 系統(tǒng)構(gòu)成

鐵路應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)由鐵路應(yīng)急中心通信系統(tǒng)和現(xiàn)場接入系統(tǒng)組成，見圖 2。應(yīng)急指揮中心設(shè)備主要由中心主設(shè)備、應(yīng)急操作臺、應(yīng)急指揮臺、值班臺（選配）、音視頻終端等組成。應(yīng)急通信接入系統(tǒng)主要由車站（基站）接入部分、現(xiàn)場接入部分組成。

圖2 鐵路應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)構(gòu)成圖

3.1 應(yīng)急指揮中心通信系統(tǒng)

3.1.1 中心主設(shè)備

中心主設(shè)備由視頻服務(wù)單元、通信服務(wù)單元、監(jiān)控管理單元、數(shù)據(jù)服務(wù)單元、通信接入單元組成。

3.1.2 應(yīng)急指揮臺

應(yīng)急指揮臺是提供給應(yīng)急救援指揮中心指揮人員使用的終端設(shè)備。應(yīng)急指揮臺實現(xiàn)兩路語音指揮功能，完成應(yīng)急指揮的基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)。應(yīng)急指揮臺具備視頻監(jiān)控的業(yè)務(wù)功能，包括視頻的調(diào)看、現(xiàn)場語音雙向?qū)χv、視頻參數(shù)調(diào)整、解碼輸出控制、視頻上傳的控制、本地錄像抓圖、回放服務(wù)、靜圖業(yè)務(wù)。

3.1.3 應(yīng)急操作臺

應(yīng)急操作臺是提供給應(yīng)急救援指揮中心通信人員操作控制的用戶終端設(shè)備，實現(xiàn)兩路語音指揮功能，完成應(yīng)急指揮的基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)。與應(yīng)急指揮臺相比，應(yīng)急操作臺增加了召集和管理會議的功能，以及緊急錄音通知功能。

3.1.4 值班臺

為安監(jiān)辦公室等其他人員使用的終端，具備操作控制臺的功能，并可指定允許通話的局向（例如禁止與調(diào)度網(wǎng)的通信），具備“緊急錄音通知”的功能。

3.1.5 管理工作站

對整個系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控和管理的終端。包括用戶管理、權(quán)限管理、設(shè)備管理、音像資料的管理以及整個系統(tǒng)的配置管理、故障管理、性能管理、安全管理。

管理工作站可具備視頻監(jiān)控的業(yè)務(wù)功能，包括視頻的調(diào)看、現(xiàn)場語音雙向?qū)χv、視頻參數(shù)調(diào)整、解碼輸出控制、視頻上傳的控制、本地錄像抓圖、回放服務(wù)。

3.1.6 音視頻終端

為應(yīng)急指揮中心其他業(yè)務(wù)人員提供的音視頻終端，具備與調(diào)度網(wǎng)、自動網(wǎng)、事發(fā)現(xiàn)場、應(yīng)急中心操作臺、指揮臺、值班臺其他電話的互聯(lián)互通功能，同時可以具備視頻監(jiān)控、圖像業(yè)務(wù)的全功能，視頻的調(diào)看、現(xiàn)場語音雙向?qū)χv、視頻參數(shù)調(diào)整、解碼輸出控制、視頻上傳的控制、本地錄像抓圖、回放服務(wù)。

3.2 車站（基站）接入部分

3.2.1 硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)內(nèi)置512×512 TDM交換網(wǎng)絡(luò)，完成傳統(tǒng)時分復(fù)用交換，如2M接口、模擬用戶接口、RS232低速數(shù)據(jù)接口，會議信號音語音間的64 Kbits/s時隙交換；Ethernet二層交換模塊完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的交換和復(fù)用，如圖像、IP語音、數(shù)據(jù)等的交換；以太網(wǎng)二層交換地址表可存儲1024個MAC地址；支持IEEE 802.3 10Base－T以太網(wǎng)協(xié)議、IEEE 802.3u 100Base－TX快速以太網(wǎng)協(xié)議；支持半雙工backpressure 流控制、全雙工802.3x流控制；提供基于端口和基于802.1Q的VLAN；支持基于4種策略的QOS功能；2M接口可接入SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)的2M傳輸通道，實現(xiàn)與HT601C的連接或與其他交換網(wǎng)（如鐵路調(diào)度網(wǎng)、公用電話網(wǎng)等）的互聯(lián)；用戶接口用于接入與搶險現(xiàn)場的直通電話，環(huán)路接口用于以用戶線的方式接入其他電話網(wǎng)（如鐵路調(diào)度網(wǎng)、公用電話網(wǎng)等）；接口采用模塊化設(shè)計，可根據(jù)需要靈活配置見圖3。

圖3 硬件結(jié)構(gòu)框圖

SHDSL接口使通過電纜或被復(fù)線與HT601A之間實現(xiàn)遠(yuǎn)距離高速互聯(lián)；FE接口提供10/100M以太網(wǎng)接口，用以接入數(shù)據(jù)終端等；RS232接口用于接入低速異步數(shù)據(jù)終端；接口采用模塊化設(shè)計，可根據(jù)需要靈活配置；會議、信號音、語音及時鐘為系統(tǒng)公共資源；圖像處理模塊實現(xiàn)圖像的編解碼功能；語音處理模塊實現(xiàn)壓縮語音的編解碼功能；信令模塊實現(xiàn)語音呼叫信令的處理。

3.2.2 軟件結(jié)構(gòu)

BSP為底層硬件驅(qū)動，協(xié)助操作系統(tǒng)實現(xiàn)對各硬件模塊的控制和管理；操作系統(tǒng)為整個系統(tǒng)軟件提供運行平臺；運營支持模塊主要實現(xiàn)初始化交換芯片并維護(hù)交換芯片的正常運行；初始化會議芯片并管理會議資源；為業(yè)務(wù)層提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通道。操作系統(tǒng)適配、任務(wù)管理、內(nèi)存管理、定時管理，文件系統(tǒng)、內(nèi)存保護(hù)、異常處理和死機歷史記錄等功能；通用協(xié)議處理模塊實現(xiàn)TCP協(xié)議、UDP協(xié)議、IP協(xié)議、ICMP協(xié)議、ARP協(xié)議、RARP協(xié)議、及TFTP、FTP、YJTXTP、SNMP、TELENT等應(yīng)用；語音處理模塊實現(xiàn)語音的壓縮解壓功能；信令處理模塊實現(xiàn)語音呼叫信令的處理；接口控制模塊完成對各接口的硬件控制和配置管理；系統(tǒng)控制模塊的系統(tǒng)啟動，完成數(shù)據(jù)加載和流程的控制；設(shè)備管理部分完成從CPU管理、SYSTEM/HW/TNET/PORT/HDLC等的管理；資源管理完成對會議、信號音、語音等公共資源的控制和管理，見圖4。

圖4 軟件結(jié)構(gòu)框圖

3.2.3 接入能力

具有多種類型的接口，完全滿足各種業(yè)務(wù)的綜合接入。

3.3 現(xiàn)場接入部分

3.3.1 現(xiàn)場接入部分系統(tǒng)組成

現(xiàn)場接入部分由以下部分組成：現(xiàn)場接入設(shè)備；語音終端設(shè)備（自動電話等）；無線影音傳輸設(shè)備；圖像采集設(shè)備（攝像機或數(shù)碼照相機）；數(shù)據(jù)終端設(shè)備（便攜式計算機）；其他設(shè)備，包括現(xiàn)場無線PBX交換機及移動終端、現(xiàn)場擴(kuò)音廣播設(shè)備、寬帶無線設(shè)備、衛(wèi)星終端等。見圖5。

3.3.2 現(xiàn)場接入設(shè)備

通過 SHDSL接口利用區(qū)間電纜回線，實現(xiàn)與車站接入設(shè)備，通過2M接口或以太網(wǎng)接口接入數(shù)字光傳輸設(shè)備/寬帶無線傳輸設(shè)備/衛(wèi)星設(shè)備，實現(xiàn)與車站接入設(shè)備之間的多種接入；可接入現(xiàn)場語音終端，實現(xiàn)兩方面功能：

（1）事故現(xiàn)場內(nèi)部通信：現(xiàn)場語音終端可部分或全部設(shè)置成集團(tuán)電話模式，實現(xiàn)事故現(xiàn)場內(nèi)部通信功能。

（2）現(xiàn)場與應(yīng)急指揮中心、車站間語音通信：語音終端可分別實現(xiàn)與應(yīng)急指揮中心的直通電話、呼叫應(yīng)急指揮臺、呼叫相應(yīng)行調(diào)臺、呼叫上下行車站值班臺、呼叫117立接臺、呼叫話務(wù)臺、呼叫鐵路自動網(wǎng)或調(diào)度網(wǎng)用戶等功能，所有呼叫均可為雙向呼叫。

接入現(xiàn)場無線PBX，支持現(xiàn)場無線用戶不經(jīng)外線能互相撥打，與現(xiàn)場至應(yīng)急中心通道的通斷無關(guān)，是一個獨立的通信系統(tǒng)；也可直撥任意一部自動電話。該功能保證事故現(xiàn)場工作人員（如公安、工務(wù)等部門）的內(nèi)部通信，加強搶險工作人員的內(nèi)部協(xié)作，同時使領(lǐng)導(dǎo)的決策能快速的得到貫徹執(zhí)行，為事故搶險爭取時間，使事故損失降到最低。

3.3.3 無線影音傳輸設(shè)備

無線影音傳輸設(shè)備由兩部分構(gòu)成，無線影音接收機RAV和無線影音發(fā)射機。無線影音傳輸設(shè)備實現(xiàn)攝像機和現(xiàn)場接入設(shè)備間的無線影音傳送，免受繩線羈絆；同時提供移動攝像人員與應(yīng)急指揮中心的一路話音通信，方便中心指揮人員指導(dǎo)現(xiàn)場攝像操作。

圖5 現(xiàn)場接入設(shè)備構(gòu)成示意圖

4 結(jié)束語

應(yīng)急通信是鐵路通信系統(tǒng)的重要組成部分，為保證應(yīng)急通信迅速準(zhǔn)確、可靠暢通、機動靈活，鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)所在鐵路區(qū)段的現(xiàn)有條件及地理特點，來選擇不同的接入技術(shù)，滿足鐵路應(yīng)急通信的應(yīng)用。

1 陳 敏.應(yīng)急搶險通信系統(tǒng)應(yīng)用淺析［J］.鐵路通信信號，2009（10）：63～64

2 孟凌凌、胡鵬飛.鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)［J］.鐵路計算機應(yīng)用，2005（11）：43～45

3 王 成.應(yīng)急通信技術(shù)綜述［J］.科技信息，2009（27）：434～465

4 郭忠平.淺談鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)的接入技術(shù)［J］.鐵路通信信號，2007（4）：45～47

Analysis of Emergency Communication System for Passenger Line

Wang Quan

This paper describes the emergency communication system of Railway Passenger Line, gives a detailed analysis of the system structure from the points of emergency command center, station access, site access, etc. The author also makes a detailed analysis on the equipment from hardware structure, software structure and functions of the access part.

passenger line; emergency communications; system components

U285.2

A

1000－8136（2010）33－0003－03