城市軌道交通無(wú)線通信系統(tǒng)列車跨線運(yùn)營(yíng)方案研究

舒德燦

（中鐵二局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，成都610031）

城市軌道交通無(wú)線通信系統(tǒng)列車跨線運(yùn)營(yíng)方案研究

舒德燦

（中鐵二局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，成都610031）

結(jié)合城市軌道交通專用通信的應(yīng)用需求，依據(jù)互聯(lián)互通、跨線運(yùn)營(yíng)的目標(biāo)，針對(duì)城市軌道交通專用通信系統(tǒng)中無(wú)線TETRA系統(tǒng)，提出系統(tǒng)不同場(chǎng)景下互聯(lián)互通的實(shí)施方案，并進(jìn)行討論分析。

城市軌道交通；互聯(lián)互通；跨線運(yùn)營(yíng)；無(wú)線通信

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.028

1 引言

城市軌道交通專用無(wú)線通信系統(tǒng)采用800MHz TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)組網(wǎng)。我國(guó)已開通軌道交通的城市中，各線路間尚不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，資源不能共享，極大地增加了城市軌道交通的運(yùn)營(yíng)成本[1]。為解決此問(wèn)題，必須實(shí)現(xiàn)軌道交通線路不同TETRA系統(tǒng)的互聯(lián)互通、跨線運(yùn)營(yíng)。

所謂“互聯(lián)互通、跨線運(yùn)營(yíng)”是指裝備不同廠家車載設(shè)備的列車可在裝備不同廠家軌旁設(shè)備的一條或多條軌道交通線路上實(shí)現(xiàn)無(wú)縫安全可靠運(yùn)營(yíng)。

2 城市軌道交通無(wú)線通信的需求

城市軌道交通建設(shè)過(guò)程中不同線路之間的無(wú)線TETRA系統(tǒng)是互相獨(dú)立的，各線路之間未充分考慮互聯(lián)互通的需求。在城市軌道交通其他系統(tǒng)具備技術(shù)條件的前提下，不同線路間按照運(yùn)營(yíng)的需求，可將一條線路上的列車調(diào)轉(zhuǎn)入另一條線路上運(yùn)行運(yùn)營(yíng)，由此既可實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)組織的靈活性，又可實(shí)現(xiàn)列車跨線混跑、套跑，更利于提高整個(gè)軌道交通線網(wǎng)列車的利用率[2]。

3 無(wú)線TETRA系統(tǒng)互聯(lián)互通

無(wú)線系統(tǒng)的互聯(lián)互通分為2種不同的情況：相同廠家系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通；不同廠家系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。

3.1 相同廠家系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通

若無(wú)線集群系統(tǒng)是相同廠家的產(chǎn)品，應(yīng)實(shí)現(xiàn)無(wú)線集群系統(tǒng)間完全意義上的互聯(lián)互通，即系統(tǒng)建成后，移動(dòng)終端可以在同一廠家集群設(shè)備覆蓋范圍內(nèi)自由無(wú)縫漫游[3]。對(duì)于同一廠家不同的系統(tǒng)產(chǎn)品，則只需各線路的交換中心互聯(lián)，就可保證所有終端無(wú)縫漫游到各條線路的系統(tǒng)和基站下，且只要求能夠兼容支持系統(tǒng)軟件連續(xù)平滑的升級(jí)，升級(jí)時(shí)不影響既有設(shè)備的使用。目前，城市軌道交通中無(wú)線TETRA系統(tǒng)基本上是通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)同一生產(chǎn)廠家不同版本系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通的。

3.2 不同廠家系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通

3.2.1 換乘站采用車站級(jí)的互聯(lián)互通方案

地鐵不同線路之間存在多個(gè)換乘站，對(duì)于已建線路，系統(tǒng)應(yīng)采用必要的措施和技術(shù)方案，保證所有換乘站工作人員的手持臺(tái)能在本車站管轄范圍內(nèi)自由漫游；對(duì)于后續(xù)線路，系統(tǒng)應(yīng)預(yù)留必要的接口和軟/硬件條件，以便實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

車站級(jí)互聯(lián)互通方案通過(guò)空中接口，采用無(wú)線方式進(jìn)行2個(gè)系統(tǒng)之間的互聯(lián)，互聯(lián)的固定臺(tái)背靠背連接，放置在換乘站不同交換機(jī)連接的基站無(wú)線信號(hào)重疊覆蓋區(qū)。用于互聯(lián)的固定臺(tái)通過(guò)4線音頻連接，如圖1所示。分別守候在同一個(gè)互聯(lián)互通組中[4]。任何一個(gè)固定電臺(tái)所在系統(tǒng)（假定是A廠家系統(tǒng)）中有用戶發(fā)起一個(gè)該互聯(lián)互通組的呼叫，則該固定電臺(tái)將啟動(dòng)與其互聯(lián)的固定臺(tái)（B廠家系統(tǒng)），由B廠家系統(tǒng)的固定臺(tái)在B廠家系統(tǒng)發(fā)起互聯(lián)互通組的呼叫，實(shí)現(xiàn)2個(gè)不同系統(tǒng)中的互聯(lián)互通組的成員通話。

圖1 車站級(jí)互聯(lián)互通方案圖2 跨線運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)構(gòu)成

TETRA系統(tǒng)中心交換機(jī)將互聯(lián)互通通話組視為系統(tǒng)重要通話組。

1）當(dāng)本系統(tǒng)用戶發(fā)起一個(gè)互聯(lián)互通的通話組呼叫時(shí)，會(huì)同時(shí)觸發(fā)與該通話組有關(guān)的用于互聯(lián)互通的對(duì)方系統(tǒng)的一個(gè)固定臺(tái)，固定臺(tái)在其所設(shè)置（守候）的集群通話組進(jìn)行呼叫，則該系統(tǒng)的呼叫音頻就通過(guò)此固定臺(tái)傳遞至同組的其他用戶，包括其他系統(tǒng)的同組成員。

2）當(dāng)其他系統(tǒng)某個(gè)與互聯(lián)互通的固定臺(tái)所設(shè)置的集群通話組有呼叫發(fā)起時(shí)，也會(huì)同時(shí)觸發(fā)本系統(tǒng)與該互聯(lián)固定臺(tái)連接的固定臺(tái)所在的TETRA通話組進(jìn)行呼叫，則其他系統(tǒng)的呼叫音頻就通過(guò)此TETRA通話組傳遞至本系統(tǒng)同組的其他用戶。

另外，為了實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通方案，需對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的配置：

1）互聯(lián)互通的系統(tǒng)設(shè)備配置相同的國(guó)家碼和不同的網(wǎng)絡(luò)碼；

2）確定需要漫游的通話組識(shí)別碼，并同時(shí)在雙方系統(tǒng)中進(jìn)行定義和配置；

3）確定需要漫游的個(gè)人用戶的短用戶識(shí)別碼，并同時(shí)在雙方系統(tǒng)中進(jìn)行定義和配置；

4）將雙方系統(tǒng)在換乘站的頻率注冊(cè)到需要漫游的無(wú)線用戶機(jī)的頻率掃描列表中。

該方案采用互聯(lián)網(wǎng)關(guān)控制器實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，已經(jīng)在城市軌道交通建設(shè)中得到應(yīng)用。

3.2.2 不同線路列車跨線運(yùn)營(yíng)方案

根據(jù)實(shí)際運(yùn)營(yíng)線路，自動(dòng)選擇列車歸屬調(diào)度臺(tái)；作為備用手段可由司機(jī)手動(dòng)選擇列車歸屬調(diào)度臺(tái)。

1）系統(tǒng)構(gòu)成

方案可不改變各分線路的系統(tǒng)構(gòu)成，僅在控制中心增設(shè)總CAD服務(wù)器，參與跨線運(yùn)營(yíng)的各線路CAD服務(wù)器接入總CAD服務(wù)器，將各線路列車的車組號(hào)與車次號(hào)、司機(jī)號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，上下行信息，出入段/場(chǎng)等信息上傳到總CAD服務(wù)器，同時(shí)總CAD服務(wù)器根據(jù)需要將跨線運(yùn)營(yíng)的列車信息下發(fā)至相關(guān)CAD服務(wù)器，如圖2所示。

圖1 車站級(jí)互聯(lián)互通方案圖2 跨線運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)構(gòu)成

2）跨線運(yùn)營(yíng)的車載臺(tái)調(diào)度權(quán)限歸屬為保證車載臺(tái)通信的穩(wěn)定可靠，CAD服務(wù)器可以主動(dòng)向其管轄的車載臺(tái)發(fā)送信息，對(duì)于不歸其管轄的車載臺(tái)不能主動(dòng)發(fā)送信息，但可以應(yīng)答。
（1）自動(dòng)跨線。當(dāng)跨線運(yùn)營(yíng)的列車進(jìn)入聯(lián)絡(luò)線準(zhǔn)備由線路1向線路2跨線時(shí)，線路1無(wú)線系統(tǒng)接收來(lái)自線路1的ATS列車運(yùn)行信息，線路1的CAD服務(wù)器向車載臺(tái)發(fā)送跨線信息，指令車載臺(tái)選擇線路2的CAD服務(wù)器作為歸屬服務(wù)器，同時(shí)更新車載臺(tái)的歸屬調(diào)度臺(tái)、上下行等信息。車載臺(tái)成功接收并完成指令后向線路2的CAD服務(wù)器發(fā)起注冊(cè)申請(qǐng)，線路2的CAD服務(wù)器接收申請(qǐng)后應(yīng)答車載臺(tái)，并將相關(guān)信息更新至本線路的調(diào)度臺(tái)，同時(shí)將該變化通知總CAD服務(wù)器，總CAD服務(wù)器通知線路1的CAD服務(wù)器不再管轄該列車，線路1的CAD服務(wù)器再將信息更新至線路1的調(diào)度臺(tái)。如果線路1的CAD服務(wù)器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)未收到總CAD服務(wù)器的通知，則重新向車載臺(tái)發(fā)送跨線信息。

2）手動(dòng)跨線。作為自動(dòng)跨線的后備手段，司機(jī)可選擇手動(dòng)切換運(yùn)行線路。當(dāng)跨線運(yùn)營(yíng)的列車進(jìn)入聯(lián)絡(luò)線準(zhǔn)備由線路1向線路2跨線時(shí)，司機(jī)手動(dòng)輸入列車車載臺(tái)的運(yùn)營(yíng)線路、歸屬調(diào)度臺(tái)、上下行等信息并確認(rèn)。列車車載臺(tái)向線路2的CAD服務(wù)器完成注冊(cè)、信息更新。

3）跨線運(yùn)營(yíng)的車載臺(tái)通話保障涉及跨線運(yùn)營(yíng)的線路是否采用相同品牌的TETRA主設(shè)備對(duì)變更線路時(shí)的車載臺(tái)通話保障影響較大[5]，可分為2種情況：

（1）列車變更線路前后使用相同的主設(shè)備。采用相同主設(shè)備的線路之間，通過(guò)中心交換控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，當(dāng)跨線運(yùn)營(yíng)的列車進(jìn)入聯(lián)絡(luò)線由線路1向線路2跨線時(shí)，車載臺(tái)自動(dòng)完成越區(qū)切換，從線路1的基站漫游到線路2的基站，對(duì)通話無(wú)影響。

（2）列車變更線路前后使用不同的主設(shè)備。為了保證機(jī)車臺(tái)在不同品牌的主設(shè)備內(nèi)能正常工作，須在各品牌的主設(shè)備上同時(shí)添加車載臺(tái)的相關(guān)信息。還需要不同品牌的TETRA移動(dòng)終端與TETRA基站通過(guò)IOP測(cè)試。當(dāng)跨線運(yùn)營(yíng)的列車進(jìn)入聯(lián)絡(luò)線由線路1向線路2跨線時(shí)，隨著車載臺(tái)調(diào)度權(quán)限歸屬的變更，車載臺(tái)的注冊(cè)基站也應(yīng)由線路1變更為線路2，列車完成跨線，注冊(cè)基站變更時(shí)會(huì)造成通話中斷。另外，車載臺(tái)調(diào)度歸屬變更后至注冊(cè)基站變更完成前的一段時(shí)間，調(diào)度臺(tái)與車載臺(tái)的呼叫會(huì)受到影響，無(wú)法正常發(fā)起呼叫。為解決該問(wèn)題，可在跨線區(qū)采用的網(wǎng)間話音互聯(lián)互通解決辦法：通過(guò)終端互聯(lián)、通過(guò)交換機(jī)互聯(lián)、通過(guò)調(diào)度臺(tái)派接互聯(lián)，調(diào)度員和司機(jī)操作較多，對(duì)于此次列車跨線的應(yīng)用場(chǎng)景僅能勉強(qiáng)滿足最基本的通話需求。

4 總結(jié)

無(wú)線TETRA系統(tǒng)真正意義上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通則需要制定統(tǒng)一的系統(tǒng)互聯(lián)互通相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。該方案可為城市軌道交通通信系統(tǒng)的招標(biāo)采購(gòu)及其國(guó)產(chǎn)化提供參考，通過(guò)創(chuàng)新將進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)城市軌道交通產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，無(wú)線通信系統(tǒng)的跨線運(yùn)營(yíng)、互聯(lián)互通是未來(lái)城市軌道交通行業(yè)的必然趨勢(shì)。

【1】朱震.城市軌道交通CBTC系統(tǒng)互聯(lián)互通的設(shè)計(jì)與思考[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2015(2)∶58-60.

【2】陳光宇，吳良，丁瞻遠(yuǎn).基于TETRA終端的互聯(lián)互通在城市軌道交通中的應(yīng)用[J].鐵道通信信號(hào)，2010(3)∶41-43.

【3】楊秀.城市軌道交通TETRA系統(tǒng)互聯(lián)互通[J].中國(guó)鐵路，2012(3)∶86-88.

【4】劉鍵，李中浩，侯磊，等.城市軌道交通基于LTE-M的互聯(lián)互通CBTC系統(tǒng)[C].2015年軌道交通電氣與信息技術(shù)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2015.

【5】張成國(guó)，李文明.長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)技術(shù)在地鐵無(wú)線通信中的應(yīng)用[J].城市軌道交通研究，2015,18(1)∶112-117.

Study on Train Inter-line Operating Scheme of Wireless Communication System in Urban Rail Transit

SHU De-can
(China Railway Second Bureau Group Electric Engineering Co.Ltd.,Chengdu 610031,China)

Combined with the application demand of private communications in the urbanrail transit,according to the aims of connectivity and inter-line operating,implementation plans of connectivity under different situations are put forward and analyzed,aimed at the TETRA system in private communications of the urban rail transit.

urban rail transit;connectivity;inter-line operation;wireless communication

U231

A

1007-9467（2016）09-0061-03

2016-08-15

舒德燦（1981～），男，重慶人，工程師，從事地鐵通信及弱電系統(tǒng)項(xiàng)目管理與研究。