北京地鐵既有線控制中心改移設(shè)計(jì)方案

佟 強(qiáng)

(中鐵通信信號勘測設(shè)計(jì)(北京)有限公司 北京 100036)

1 工程背景

2008年以前，北京市已經(jīng)建成并投入商業(yè)運(yùn)營的地鐵線路只有1號線、2號線、13號線和八通線4條線路。1、2號線控制中心設(shè)在西直門地鐵大廈大樓，13號線控制中心設(shè)在西直門城鐵指揮中心大樓，八通線控制中心設(shè)在四惠。4條線分別設(shè)置控制中心，相互之間只能通過電話聯(lián)系，不利于多條線路之間運(yùn)營的協(xié)調(diào)指揮，也不利于北京市應(yīng)急指揮中心對軌道交通線路在緊急情況下的總體協(xié)調(diào)。

為綜合各條線路的信息資源，提高處理突發(fā)事件的效率，更合理地配置人力資源，更有效地發(fā)揮4條線的運(yùn)輸能力，并且從軌道交通線網(wǎng)的協(xié)調(diào)管理、資源共享和安全保障等方面考慮，根據(jù)北京市軌道交通指揮中心(以下簡稱TCC)的總體部署，需將以上4條線路的控制中心在小營整合為一個(gè)集中的指揮控制中心。

控制中心改移工程涉及上述4條線控制中心的通信子系統(tǒng)有:傳輸子系統(tǒng)、公務(wù)電話子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視子系統(tǒng)、廣播子系統(tǒng)、時(shí)鐘子系統(tǒng)、專用電話子系統(tǒng)和無線通信子系統(tǒng)。

改移工程進(jìn)行前，在北京地鐵1、2號線車輛、設(shè)備消隱改造工程中，通信系統(tǒng)的設(shè)備招標(biāo)、采購、供貨等已經(jīng)完成，處于設(shè)備安裝階段。地鐵1、2號線控制中心通信系統(tǒng)設(shè)備將直接安裝在小營控制中心;13號線、八通線控制中心與運(yùn)營有關(guān)的通信系統(tǒng)操作臺(tái)、顯示屏及配套設(shè)備需移設(shè)或新設(shè)至小營控制中心，通信系統(tǒng)主設(shè)備不搬遷。同時(shí)，因控制中心移設(shè)，通信系統(tǒng)還需要為其他相關(guān)專業(yè)提供小營控制中心至原控制中心之間的傳輸通道。

2 工程特點(diǎn)

1)控制中心改移工程設(shè)計(jì)方案成熟、先進(jìn)，建成后可成為一個(gè)高可靠性、易擴(kuò)充、組網(wǎng)靈活的專用綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)。

2)控制中心改移工程設(shè)計(jì)能滿足軌道交通運(yùn)營和管理對語言、文字、數(shù)據(jù)和圖像等信息的需求。

3)控制中心改移工程技術(shù)先進(jìn)，設(shè)備成熟，配置合理，安全可靠，組網(wǎng)靈活，并具有滿足當(dāng)前和今后通信發(fā)展要求的成熟技術(shù)。

4)控制中心改移工程在各子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，具有降級使用功能和對重要通道的備用手段，以保證系統(tǒng)的基本功能。

5)控制中心改移工程，充分考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，該系統(tǒng)及設(shè)備的容量和能力不但能充分滿足小營控制中心對北京地鐵1、2、13號線和八通線的集中控制管理要求，并且預(yù)留別的既有、在建或未來要建的交通線控制中心可接入的條件，預(yù)留30%的可用余量。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 地鐵1、2號線控制中心通信設(shè)備的移設(shè)

由于在消隱改造工程中地鐵1、2號線通信系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)行了改造，新的控制中心通信設(shè)備直接安裝在小營控制中心1號線線路運(yùn)營控制中心(OCC)的設(shè)備機(jī)房。

3.2 城鐵13號線控制中心通信設(shè)備的移設(shè)

3.2.1 廣播系統(tǒng)

為保證在移設(shè)過程中控制中心的廣播業(yè)務(wù)不中斷，在13號線小營OCC控制臺(tái)上新設(shè)前置放大單元和操作計(jì)算機(jī)終端各1套，通過新設(shè)的傳輸系統(tǒng)將13號線小營OCC廣播所需的控制通道(RS422)、寬帶音頻廣播通道(15 kHz)、監(jiān)聽通道(2/4線音頻接口)延伸至城鐵控制中心的廣播主機(jī)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)小營OCC對13號線各站的行車廣播功能。

實(shí)施方案:首先在傳輸系統(tǒng)安裝完成后，進(jìn)行調(diào)試開通，將中心廣播所需的控制通道、寬帶音頻廣播通道和監(jiān)聽通道調(diào)通，在非運(yùn)營的時(shí)間內(nèi)和不影響第二天正常運(yùn)營的前提下，將13號線城鐵控制中心的行調(diào)廣播前置放大單元和操作計(jì)算機(jī)與廣播主機(jī)設(shè)備斷開，使廣播主機(jī)設(shè)備與從13號線小營OCC通過傳輸系統(tǒng)過來的廣播通道、監(jiān)聽通道、控制通道連接，進(jìn)行中心廣播功能的調(diào)試、試驗(yàn);但無論試驗(yàn)成功與否，均需在第二天開始正常運(yùn)營之前恢復(fù)原系統(tǒng)，以保證廣播業(yè)務(wù)的正常使用。在調(diào)試、試驗(yàn)成功后，將小營OCC的行調(diào)廣播前置放大單元和操作計(jì)算機(jī)終端安裝就位，完成小營OCC和城鐵控制中心的配線連接，使之具備啟用的條件。

3.2.2 閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)城鐵控制中心與小營13號線OCC之間模擬視頻信號的傳送，在小營1號線OCC機(jī)房和城鐵大樓13號線控制中心機(jī)房之間新設(shè)了4對8路視頻光端機(jī)，將城鐵控制中心視頻切換矩陣輸出的32路視頻信號傳送至小營OCC。

視頻調(diào)用控制信道采用10/100(Mbit/s)以太網(wǎng)通道，控制協(xié)議統(tǒng)一按TCC的要求開發(fā)。本工程將城鐵控制中心既有視頻切換矩陣的RS422控制通道，通過新設(shè)的視頻傳輸系統(tǒng)傳送至1號線小營OCC機(jī)房，在網(wǎng)管室新設(shè)RS422/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換服務(wù)器1套。

此外，將13號線城鐵控制中心行調(diào)錄像機(jī)移設(shè)至小營1號線設(shè)備機(jī)房，用于對行車調(diào)度員所監(jiān)視的視頻信號進(jìn)行錄像。

實(shí)施方案:新系統(tǒng)在小營OCC和城鐵控制中心所新設(shè)的設(shè)備安裝完畢后，首先進(jìn)行視頻光端機(jī)的開通調(diào)試，調(diào)試成功后，將城鐵控制中心既有矩陣的RS422控制通道，在非運(yùn)營時(shí)間內(nèi)和不影響第二天正常運(yùn)營的前提下進(jìn)行連通測試。在確認(rèn)了RS422控制協(xié)議功能正常之后，將城鐵控制中心既有視頻切換矩陣輸出的視頻信號接入視頻傳輸系統(tǒng)，通過視頻操作終端，對RS422/Ethernet協(xié)議轉(zhuǎn)換服務(wù)器功能進(jìn)行試驗(yàn)與驗(yàn)證。首先，保證OCC對視頻調(diào)用的功能需求，使之具備啟用的條件;然后，在條件具備后，與TCC進(jìn)行視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，以保證TCC對視頻調(diào)用的使用要求。

3.2.3 專用電話系統(tǒng)

13號線的調(diào)度電話交換機(jī)采用的是西門子設(shè)備，已經(jīng)停止生產(chǎn)，因此只能利用既有的備用調(diào)度臺(tái)進(jìn)行逐臺(tái)倒接。該工程利用現(xiàn)有的2臺(tái)備用調(diào)度臺(tái)，將現(xiàn)有的4個(gè)調(diào)度臺(tái)逐個(gè)倒接至小營OCC。

實(shí)施方案:先擴(kuò)容既有的調(diào)度交換機(jī)2 Mbit/s接口板(不影響業(yè)務(wù)的正常使用)，在傳輸系統(tǒng)調(diào)試開通之后，建立遠(yuǎn)程調(diào)度傳輸通道。將行調(diào)備用調(diào)度臺(tái)安裝在小營OCC作為行車調(diào)度臺(tái)使用，在非運(yùn)營時(shí)間內(nèi)和不影響第二天正常運(yùn)營的前提下，停用城鐵控制中心行調(diào)臺(tái)，通過網(wǎng)管終端重新定義調(diào)度交換機(jī)內(nèi)部的業(yè)務(wù)端口;對安裝在小營13號線OCC的備用行調(diào)臺(tái)進(jìn)行功能試驗(yàn)，無論試驗(yàn)成功與否，均需在第二天正常運(yùn)營開始之前恢復(fù)原來的軟件設(shè)置。試驗(yàn)成功、滿足使用要求之后，備用行調(diào)臺(tái)可拆下來，仍作為備用，在小營OCC正式啟用前再重新安裝。

其他3個(gè)調(diào)度臺(tái)利用另一備用臺(tái)，在非運(yùn)營時(shí)間內(nèi)和不影響第二天正常運(yùn)營的前提下，按照行調(diào)倒接、試驗(yàn)的同樣方法，進(jìn)行逐臺(tái)倒接試驗(yàn)，直至調(diào)試成功。

上述調(diào)試成功后，可按照小營OCC啟用的統(tǒng)一安排，在非運(yùn)營時(shí)間內(nèi)，將城鐵控制中心4個(gè)調(diào)度臺(tái)同時(shí)或分別拆下，直接安裝到小營13號線OCC控制臺(tái)上，再對調(diào)度交換機(jī)的軟件進(jìn)行重新設(shè)置，即可開通使用。移設(shè)后仍有2臺(tái)備用調(diào)度臺(tái)。

3.2.4 無線通信系統(tǒng)

由于地鐵13號線和八通線無線集群交換機(jī)是合設(shè)的，所以13號線無線集群設(shè)備的移設(shè)方案要與八通線綜合起來考慮，詳見八通線無線集群設(shè)備移設(shè)方案的描述。

3.3 八通線控制中心通信設(shè)備的移設(shè)

3.3.1 廣播系統(tǒng)

圖1 既有無線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

為保證在移設(shè)過程中控制中心廣播業(yè)務(wù)不中斷，在八通線小營OCC控制臺(tái)上新設(shè)前置放大單元和操作計(jì)算機(jī)終端各1套，通過新設(shè)的傳輸系統(tǒng)將八通線小營OCC廣播所需的控制通道(RS422)、寬帶音頻廣播通道(15 kHz)延伸至四惠控制中心的廣播主機(jī)設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)小營OCC對八通線各站的廣播功能，其實(shí)施方案同13號線方案。

3.3.2 閉路電視系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)八通線四惠控制中心與小營八通線OCC之間模擬視頻信號的傳送，在小營1號線OCC機(jī)房和四惠控制中心機(jī)房之間新設(shè)3對8路視頻光端機(jī)(其中預(yù)留1對)，將四惠控制中心解碼器輸出的16路視頻信號傳送至小營OCC。

四惠控制中心既有視頻切換控制采用的是基于TCP/IP的以太網(wǎng)協(xié)議，對于本線小營OCC調(diào)度員的視頻控制不需要做任何協(xié)議改動(dòng)。工程需將10/100(Mbit/s)以太網(wǎng)控制通道從四惠控制中心，通過新設(shè)的2.5 Gbit/s傳輸系統(tǒng)，傳送至小營1號線OCC機(jī)房，接入該工程的OCC核心交換機(jī);同時(shí)，將四惠控制中心既有的行調(diào)、電調(diào)、防災(zāi)調(diào)度和維修調(diào)度員的視頻操作終端，移設(shè)至小營八通線OCC控制臺(tái)(預(yù)留AFC調(diào)度通道)。

實(shí)施方案:在小營OCC和四惠控制中心將新設(shè)的設(shè)備安裝完畢后，首先進(jìn)行視頻光端機(jī)和傳輸系統(tǒng)的開通調(diào)試，成功后從四惠控制中心加載10/100(Mbit/s)以太網(wǎng)視頻控制通道，對控制通道的OCC視頻操控進(jìn)行功能模擬驗(yàn)證。在確認(rèn)了TCP/IP控制協(xié)議功能正常之后，在非運(yùn)營時(shí)間內(nèi)和不影響第二天正常運(yùn)營的前提下，將四惠控制中心既有視頻操作終端逐臺(tái)進(jìn)行實(shí)際功能驗(yàn)證。首先，確保OCC對視頻調(diào)用功能的實(shí)現(xiàn)，使之具備啟用的條件，但無論功能驗(yàn)證成功與否，均需在第二天正常運(yùn)營開始之前，恢復(fù)原來在四惠控制中心的安裝與連接，保證第二天正常運(yùn)營使用;其次，在條件具備后，與TCC進(jìn)行視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)TCC對視頻調(diào)用的使用要求。

3.3.3 專用電話系統(tǒng)

在1號線小營OCC機(jī)房增設(shè)1套數(shù)字專用通信分系統(tǒng)設(shè)備，并配備必要的配線設(shè)備。在八通線小營OCC調(diào)度大廳新設(shè)行調(diào)、電調(diào)、防災(zāi)環(huán)控調(diào)度臺(tái)、總調(diào)度電話，ACC中心新設(shè)AFC調(diào)度臺(tái)。以上調(diào)度臺(tái)(電話)通過數(shù)字專用通信分系統(tǒng)設(shè)備，采用遠(yuǎn)端調(diào)度臺(tái)方式，接入四惠控制中心數(shù)字專用通信主系統(tǒng)設(shè)備。

實(shí)施方案:首先完成新系統(tǒng)在小營OCC新設(shè)設(shè)備的安裝和分系統(tǒng)設(shè)備的單機(jī)調(diào)測，在2 Mbit/s傳輸通道提供之后，與四惠控制中心既有主系統(tǒng)設(shè)備之間進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)(不影響主系統(tǒng)的正常使用);聯(lián)調(diào)成功后，在非運(yùn)營時(shí)間內(nèi)和不影響第二天正常運(yùn)營的前提下，進(jìn)行各新設(shè)調(diào)度臺(tái)的功能試驗(yàn)，但無論成功與否，均需在第二天正常運(yùn)營開始之前結(jié)束。功能試驗(yàn)成功后，即具備了隨時(shí)啟用的條件。啟用后，原調(diào)度臺(tái)拆除，作為備用。

3.3.4 無線通信系統(tǒng)

由于13號線與八通線的無線通信系統(tǒng)共用1套中心交換設(shè)備，系統(tǒng)主要由城鐵控制中心交換中心設(shè)備、中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、基站控制器以及13號線和八通線的調(diào)度臺(tái)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，八通線與13號線調(diào)度設(shè)備分屬不同的網(wǎng)段。

既有無線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示，其中紅色部分(虛線框內(nèi))為13號線的調(diào)度和基站控制設(shè)備，藍(lán)色部分(點(diǎn)劃線框內(nèi))為八通線的調(diào)度和基站控制設(shè)備。

這兩條線的無線通信系統(tǒng)調(diào)度員終端的移設(shè)方案應(yīng)統(tǒng)一考慮，其中牽涉到正在運(yùn)行的調(diào)度臺(tái)、調(diào)度服務(wù)器及調(diào)度交換機(jī)系統(tǒng)。為順利完成此次搬遷任務(wù)，需要單獨(dú)購置1套與原系統(tǒng)相同的調(diào)度交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備及相應(yīng)3個(gè)調(diào)度臺(tái)。該批設(shè)備將用于13號線、八通線控制中心移設(shè)至小營指揮中心無線通信系統(tǒng)的建設(shè)，完全拷貝了13號線和八通線指揮調(diào)度中心的功能。

該工程新購置的調(diào)度交換機(jī)應(yīng)具備連接5個(gè)調(diào)度臺(tái)的能力，只需配備3個(gè)OCC調(diào)度臺(tái)，車輛段/停車場無線調(diào)度臺(tái)仍沿用原有的遠(yuǎn)程調(diào)度臺(tái)，但需要將其接口設(shè)備從原調(diào)度交換機(jī)轉(zhuǎn)移到新購置的調(diào)度交換機(jī)。

實(shí)施方案:為了保證無線設(shè)備遷移工作的順利進(jìn)行，使其對調(diào)度員工作的影響降至最低，城鐵控制中心和四惠控制中心的無線調(diào)度設(shè)備遷移工作，應(yīng)在無線系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商的技術(shù)服務(wù)人員的密切配合下，分兩步實(shí)施:先進(jìn)行四惠控制中心無線調(diào)度設(shè)備的遷移，待調(diào)測正常、確保無誤后，再進(jìn)行城鐵控制中心無線調(diào)度設(shè)備的遷移工作。

首先，完成在2號線小營OCC機(jī)房新設(shè)的無線調(diào)度設(shè)備和八通線小營OCC新設(shè)的調(diào)度操作終端的安裝與配線，待傳輸系統(tǒng)調(diào)測開通且具備提供傳輸通道的條件之后，在非運(yùn)營時(shí)間內(nèi)和不影響第二天正常運(yùn)營的前提下，將八通線無線調(diào)度設(shè)備在城鐵無線交換中心的系統(tǒng)設(shè)置和連接關(guān)系，復(fù)制到八通線小營OCC的無線調(diào)度設(shè)備在城鐵無線交換中心的系統(tǒng)設(shè)置和連接關(guān)系上，中斷八通線既有無線調(diào)度設(shè)備在城鐵無線交換中心的連接，然后進(jìn)行八通線小營OCC無線調(diào)度功能的調(diào)測、試驗(yàn)。但無論調(diào)測、試驗(yàn)成功與否，均需在第二天正常運(yùn)營開始之前結(jié)束，恢復(fù)八通線既有無線調(diào)度設(shè)備在城鐵無線交換中心的連接，使系統(tǒng)恢復(fù)工作，以保證第二天無線調(diào)度業(yè)務(wù)的正常使用。調(diào)測、試驗(yàn)成功后，即意味著八通線小營OCC無線調(diào)度系統(tǒng)具備了隨時(shí)啟用的條件。根據(jù)小營OCC啟用時(shí)間的統(tǒng)一安排，啟用八通線小營OCC無線調(diào)度系統(tǒng)，既有八通線的無線調(diào)度設(shè)備可開始拆除，用于13號線無線調(diào)度設(shè)備移設(shè)過程中的倒接。

八通線無線調(diào)度設(shè)備遷移成功并開通使用后，將既有八通線拆除下來的無線調(diào)度設(shè)備分別安裝在2號線小營OCC機(jī)房和13號線小營OCC調(diào)度大廳，并完成相應(yīng)的配線。此時(shí)，傳輸系統(tǒng)已經(jīng)開通運(yùn)行，具備了提供傳輸通道的條件。在非運(yùn)營時(shí)間內(nèi)和不影響第二天正常運(yùn)營的前提下，將13號線無線調(diào)度設(shè)備在城鐵無線交換中心的系統(tǒng)設(shè)置和連接關(guān)系，復(fù)制到13號線小營OCC的無線調(diào)度設(shè)備在城鐵無線交換中心的系統(tǒng)設(shè)置和連接關(guān)系上，中斷13號線既有無線調(diào)度設(shè)備在城鐵無線交換中心的連接，然后進(jìn)行13號線小營OCC無線調(diào)度功能的調(diào)測、試驗(yàn)，但無論調(diào)測、試驗(yàn)成功與否，均需在第二天正常運(yùn)營開始之前結(jié)束，恢復(fù)13號線既有無線調(diào)度設(shè)備在城鐵無線交換中心的連接，使系統(tǒng)恢復(fù)工作，以保證第二天無線調(diào)度業(yè)務(wù)的正常使用。調(diào)測、試驗(yàn)成功后，即意味著13號線小營OCC無線調(diào)度系統(tǒng)具備了隨時(shí)啟用的條件。根據(jù)小營OCC啟用時(shí)間的統(tǒng)一安排，啟用13號線小營OCC無線調(diào)度系統(tǒng)，再將既有13號線的無線調(diào)度設(shè)備拆除作為備用。

4 結(jié)語

既有的4條運(yùn)營線路與新建線路控制中心處于同一個(gè)地理位置，有利于線網(wǎng)管理中心對軌道交通線路的統(tǒng)一管理，便于TCC與4條線路的各個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接。從網(wǎng)絡(luò)資源、房間等方面來看，不同線路之間可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)資源共享。

新工程的建設(shè)使北京市軌道交通實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營，整體協(xié)調(diào)，提高了工作效率，提高了已運(yùn)營地鐵線路的管理水平，并為2008年奧運(yùn)提供了優(yōu)質(zhì)服務(wù)，同時(shí)提高了地鐵管理效率，滿足了北京地鐵市場化運(yùn)作的需求。

［1］GB 50157—2003地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國計(jì)劃出版社，2003:50－55.

［2］北京市城建設(shè)計(jì)研究總院，北京地鐵運(yùn)營有限公司.北京地鐵1、2號線車輛、設(shè)備消隱改造工程指揮控制中心專題報(bào)告［R］.

［3］北京市城建設(shè)計(jì)研究總院.北京市路網(wǎng)管理服務(wù)中心工程可行性研究報(bào)告［R］.