中小運(yùn)量軌道交通綜合通信系統(tǒng)建設(shè)方案研究

劉曉慶

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

隨著我國(guó)城市空間的逐步擴(kuò)張，城市內(nèi)平均出行距離也逐漸增加，而目前城市公共交通體系多以“軌道交通+常規(guī)公交”或“單一常規(guī)公交”的形式存在，難以適應(yīng)民眾對(duì)公共交通出行方式選擇的細(xì)致化需求[1]。由于地鐵或輕軌造價(jià)高、建設(shè)周期長(zhǎng)、后期運(yùn)營(yíng)成本高，中小城市的經(jīng)濟(jì)實(shí)力及客流水平還不適于大規(guī)模修建[2]。而跨座式單軌、現(xiàn)代有軌電車(chē)及中低速磁浮等新型軌道交通具有中小運(yùn)量、布設(shè)靈活、經(jīng)濟(jì)合理、建設(shè)周期短等優(yōu)勢(shì)，已逐步成為我國(guó)中小城市軌道交通及大城市軌道交通多元化、層次化發(fā)展的重要支撐和選擇[3-4]。由此，新形式的補(bǔ)充型或替代型公共交通服務(wù)供給方式——中小運(yùn)量公共交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，填補(bǔ)了大容量軌道交通與小容量常規(guī)公交之間的運(yùn)力空白，提升了城市公共交通體系的精細(xì)化供給能力，一定程度上解決了市民短距離出行難和封閉區(qū)域出行不便等問(wèn)題。

1 軌道交通通信系統(tǒng)現(xiàn)狀及問(wèn)題

2018年7月13日發(fā)布的《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)管理的意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)〔2018〕52號(hào)）提高了申報(bào)地鐵城市的人口、公共預(yù)算收入、政府債務(wù)等12道“門(mén)檻”，同時(shí)也提出鼓勵(lì)和支持各城市“統(tǒng)籌考慮交通、環(huán)境、工程等各方面因素，選擇適宜的軌道交通系統(tǒng)制式和敷設(shè)方式，合理確定建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)”的基本原則。

分析軌道交通通信系統(tǒng)現(xiàn)狀，梳理其存在的主要問(wèn)題如下：

（1）各子系統(tǒng)自成體系，功能都比較完善，但均為異構(gòu)系統(tǒng)，很難實(shí)現(xiàn)資源共享，造成資源浪費(fèi)。

（2）子系統(tǒng)之間接口眾多，工程設(shè)計(jì)、實(shí)施、調(diào)試等都非常繁瑣。

（3）無(wú)線頻點(diǎn)申請(qǐng)困難，在某些地區(qū)面臨無(wú)頻段資源可申請(qǐng)的局面。但若采用公網(wǎng)，可靠性很難得到保障。

（4）子系統(tǒng)多，建設(shè)周期長(zhǎng)，建設(shè)成本與運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本都較高。

（5）部分子系統(tǒng)在功能上能滿(mǎn)足基本應(yīng)用要求，但在系統(tǒng)綜合性能上很難提升，制約了通信系統(tǒng)整體性能的提升。

2 中小運(yùn)量軌道交通通信系統(tǒng)功能分析

中小運(yùn)量軌道交通通信系統(tǒng)主要由傳輸、無(wú)線通信、有線電話、視頻監(jiān)視、廣播、乘客信息、時(shí)鐘、辦公自動(dòng)化、電源及接地等子系統(tǒng)組成（見(jiàn)圖1）。鑒于一般中小運(yùn)量線路均為全地面車(chē)站，民用、公安、消防等部門(mén)無(wú)線信號(hào)已由地面無(wú)線信號(hào)實(shí)現(xiàn)覆蓋，可不再單獨(dú)考慮民用、公安、消防無(wú)線通信的建設(shè)。

2.1 傳輸系統(tǒng)

傳輸系統(tǒng)是通信系統(tǒng)中最重要的子系統(tǒng)之一，為通信系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)以及其他自動(dòng)控制管理系統(tǒng)提供信息通道。

2.2 無(wú)線通信系統(tǒng)

無(wú)線通信系統(tǒng)為內(nèi)部固定工作人員與流動(dòng)工作人員之間以及流動(dòng)工作人員之間提供移動(dòng)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信服務(wù)。系統(tǒng)既要滿(mǎn)足正線列車(chē)運(yùn)行指揮以及沿線工作人員進(jìn)行日常運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、事故維修及防災(zāi)救災(zāi)的通信要求，還應(yīng)滿(mǎn)足車(chē)輛基地值班員、場(chǎng)內(nèi)列車(chē)司機(jī)和作業(yè)人員等用戶(hù)之間實(shí)施調(diào)車(chē)及車(chē)輛維修通信的需要。

2.3 有線電話系統(tǒng)（TEL）

有線電話系統(tǒng)應(yīng)具備辦公電話及調(diào)度電話的功能，即辦公電話及調(diào)度電話交換平臺(tái)合設(shè)，軟件及終端分別設(shè)置，具有功能獨(dú)立、運(yùn)營(yíng)獨(dú)立、管理維護(hù)獨(dú)立等系統(tǒng)隔離特性。但2系統(tǒng)又處在同1個(gè)交換平臺(tái)上，共享電話交換機(jī)公共部件，共享中繼鏈路和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。有線電話系統(tǒng)可為管理、運(yùn)營(yíng)、維修等部門(mén)提供一般公務(wù)聯(lián)絡(luò)，主要是電話業(yè)務(wù)和部分非話業(yè)務(wù)。有線電話系統(tǒng)還是調(diào)度員和值班員指揮列車(chē)運(yùn)行和下達(dá)調(diào)度命令的重要通信工具。

2.4 視頻監(jiān)視系統(tǒng)（CCTV）

視頻監(jiān)視系統(tǒng)是維護(hù)和保證運(yùn)輸安全的重要工具。視頻監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足管理人員對(duì)相應(yīng)的管轄區(qū)域進(jìn)行監(jiān)視的需求，以及實(shí)現(xiàn)中心值班人員對(duì)車(chē)站/路口/周界/車(chē)輛基地/區(qū)間等重要地段的監(jiān)控要求，其中包括旅客上、下列車(chē)，屏蔽門(mén)開(kāi)、關(guān)及非運(yùn)營(yíng)時(shí)段的入侵監(jiān)視情況。在關(guān)鍵監(jiān)視區(qū)域增加實(shí)時(shí)視頻分析功能，一旦發(fā)生異常情況，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷正常的圖像顯示，在屏幕上直接彈出異常畫(huà)面并伴隨聲光報(bào)警，保存相關(guān)視頻并轉(zhuǎn)發(fā)至相關(guān)人員。

圖1 中小運(yùn)量軌道交通通信系統(tǒng)架構(gòu)

2.5 廣播系統(tǒng)（PA）

廣播系統(tǒng)由正線廣播系統(tǒng)、車(chē)輛基地廣播系統(tǒng)組成。正線廣播系統(tǒng)主要用于運(yùn)營(yíng)時(shí)對(duì)乘客進(jìn)行公告信息廣播，發(fā)生災(zāi)害時(shí)兼做應(yīng)急廣播，從而保證運(yùn)營(yíng)的服務(wù)管理質(zhì)量，為運(yùn)營(yíng)管理及維護(hù)人員提供更靈活、快捷的管理手段。車(chē)輛基地廣播系統(tǒng)為一套獨(dú)立的區(qū)域廣播系統(tǒng)，值班員可對(duì)各播音區(qū)進(jìn)行定向語(yǔ)音廣播，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛基地內(nèi)運(yùn)營(yíng)廣播、消防廣播、安防廣播三大功能。

2.6 乘客信息系統(tǒng)（PIS）

乘客信息系統(tǒng)是依托多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為核心，以車(chē)站和車(chē)輛顯示終端為媒介向乘客提供信息服務(wù)的系統(tǒng)。正常情況下，乘客信息系統(tǒng)可提供列車(chē)到站時(shí)間、天氣預(yù)報(bào)、政府公告、媒體新聞、廣告、宣傳及服務(wù)等信息；在火災(zāi)、阻塞及突發(fā)事件等情況下，可提供動(dòng)態(tài)的引導(dǎo)信息。車(chē)地?zé)o線通信系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行控制業(yè)務(wù)、列車(chē)緊急文本業(yè)務(wù)、列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)、列車(chē)CCTV視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)、PIS 車(chē)載媒體業(yè)務(wù)和集群調(diào)度業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)的傳輸。

2.7 時(shí)鐘系統(tǒng)（CLK）

時(shí)鐘系統(tǒng)為控制中心調(diào)度員、車(chē)輛基地值班員等與行車(chē)相關(guān)的工作人員及乘客提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息。車(chē)站時(shí)間顯示功能可由車(chē)站PIS顯示屏完成。

2.8 辦公自動(dòng)化系統(tǒng)（OA）

辦公自動(dòng)化系統(tǒng)最主要的功能就是通過(guò)構(gòu)筑的內(nèi)部通信平臺(tái)，整合整個(gè)企業(yè)的信息資源，強(qiáng)化信息資源共享，實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)流程智能化、經(jīng)營(yíng)和管理信息化，為企業(yè)管理提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的決策支持，提高企業(yè)的工作效率和反應(yīng)能力，最終提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

2.9 電源及接地系統(tǒng)

通信系統(tǒng)設(shè)備采用一級(jí)負(fù)荷供電，后備時(shí)間按1 h考慮。系統(tǒng)采用綜合接地方式，接地電阻值≤1 Ω。

2.10 小結(jié)

對(duì)通信系統(tǒng)各子系統(tǒng)的功能需求及特點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)，具體分類(lèi)情況見(jiàn)表1。中小運(yùn)量軌道交通項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，建議根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，靈活選擇通信子系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

表1 通信系統(tǒng)功能需求分類(lèi)

3 集成方案研究

3.1 集成管理需求

中小運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)是介于城市軌道交通和道路公共交通之間的運(yùn)輸系統(tǒng)，結(jié)合中小運(yùn)量軌道交通自身特點(diǎn)，其主要功能需求如下：

（1）靈活的運(yùn)營(yíng)組織模式，可由司機(jī)完成車(chē)輛駕駛；

（2）車(chē)站簡(jiǎn)易、規(guī)模小，對(duì)設(shè)備系統(tǒng)需求簡(jiǎn)化；

（3）列車(chē)在路線分歧時(shí)，需經(jīng)過(guò)道岔；

（4）在平交路口，可通過(guò)信號(hào)優(yōu)先控制，提高中小運(yùn)量軌道交通的可用性；

（5）具有基本獨(dú)立路權(quán)，通過(guò)車(chē)輛定位系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)中心對(duì)列車(chē)的調(diào)度管理；

（6）對(duì)車(chē)站及主要路口設(shè)置視頻監(jiān)視系統(tǒng)，為運(yùn)營(yíng)指揮提供現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻圖像信息；

（7）應(yīng)充分體現(xiàn)“以人為本”的建設(shè)理念，為乘客提供全方位的乘車(chē)信息服務(wù)；

（8）立足整體需求，應(yīng)建立集成的、綜合利用的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)；

（9）綜合車(chē)站規(guī)模、投資等因素，考慮不同的售檢票方式。

綜上所述，中小運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)構(gòu)成及運(yùn)營(yíng)環(huán)境相對(duì)傳統(tǒng)軌道交通系統(tǒng)發(fā)生了較大變化，各專(zhuān)業(yè)子系統(tǒng)功能均進(jìn)行了簡(jiǎn)化。為提高系統(tǒng)的整體管理水平及運(yùn)輸效率，方便操作人員對(duì)運(yùn)營(yíng)過(guò)程實(shí)施全方位集中監(jiān)控，提高中心級(jí)的事件處理能力，傳統(tǒng)的運(yùn)行管理與控制模式已不再適宜。同時(shí)，隨著軌道交通網(wǎng)絡(luò)的逐步形成，傳統(tǒng)通信系統(tǒng)將無(wú)法滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)指揮的使用需求[5-7]。

因此，需要建立一套高度集成、智能化的綜合通信系統(tǒng)管理平臺(tái)[8]，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備資源、人工成本的統(tǒng)一管理，并基于集成的綜合通信系統(tǒng)管理平臺(tái)，簡(jiǎn)化調(diào)度員操作界面，方便處置各類(lèi)突發(fā)事件，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸全過(guò)程的管理與控制，協(xié)調(diào)處理城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，降低系統(tǒng)的總運(yùn)營(yíng)成本[9-10]。

3.2 集成建設(shè)思路

根據(jù)通信系統(tǒng)使用需求，中小運(yùn)量軌道交通通信系統(tǒng)可進(jìn)行高度集成化、平臺(tái)化，主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）綜合傳輸系統(tǒng)：將通信、信號(hào)、自動(dòng)售檢票、門(mén)禁等弱電系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)整合合設(shè)?？捎行岣邆鬏斚到y(tǒng)帶寬利用率，并可減小設(shè)備體積，適應(yīng)于中小運(yùn)量軌道交通車(chē)站安裝空間較小的特點(diǎn)。

（2）有線電話系統(tǒng)：公務(wù)電話、專(zhuān)用電話完全合設(shè)。適合于中小運(yùn)量軌道交通電話用戶(hù)數(shù)量較少的特點(diǎn)。

（3）乘客信息安全系統(tǒng)：集成視頻監(jiān)視系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)。對(duì)車(chē)站的終端設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)和安裝，使設(shè)備安裝更加簡(jiǎn)便，減少安裝成本和維護(hù)成本；可保證候車(chē)乘客獲得的視頻和音頻信息的一致性，不會(huì)出現(xiàn)由于各自處理外部信息帶來(lái)的信息不同步問(wèn)題；可在控制中心與其他系統(tǒng)接口做統(tǒng)一處理，減少中間處理環(huán)節(jié)，保證信息的準(zhǔn)確性；系統(tǒng)整合后，可進(jìn)一步減少操作人員的數(shù)量和工作量，使其對(duì)全網(wǎng)管理更加得心應(yīng)手。

（4）綜合無(wú)線通信系統(tǒng)：無(wú)線語(yǔ)音調(diào)度、車(chē)地?zé)o線數(shù)據(jù)（含信號(hào)系統(tǒng)）傳輸網(wǎng)絡(luò)合設(shè)。有效利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源，減少軌旁設(shè)備安裝數(shù)量和體積，提高中小運(yùn)量軌道交通沿線的景觀性；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)實(shí)際需求選擇自建或租用運(yùn)營(yíng)商方式。

（5）信息管理系統(tǒng)：整合辦公信息網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備。可提高硬件設(shè)備性能使用率，降低項(xiàng)目投資成本，提高項(xiàng)目建設(shè)管理效率。

（6）綜合弱電電源系統(tǒng)：將通信、信號(hào)、自動(dòng)售檢票、門(mén)禁等弱電系統(tǒng)電源設(shè)備整合合設(shè)?？捎行岣唠娫聪到y(tǒng)設(shè)備使用效率，并可減小設(shè)備體積，適應(yīng)于中小運(yùn)量軌道交通車(chē)站安裝空間較小的特點(diǎn)。

通過(guò)以上分析，通信系統(tǒng)集成示意見(jiàn)圖2，集成后的綜合通信系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖3。

3.3 綜合通信系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

（1）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、公務(wù)電話、專(zhuān)用電話、集群調(diào)度、車(chē)地?zé)o線、電源等多個(gè)子系統(tǒng)的整合。

（2）提供一套綜合的、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和移動(dòng)寬帶通信平臺(tái)。

圖2 通信系統(tǒng)集成示意圖

圖3 綜合通信系統(tǒng)架構(gòu)

（3）系統(tǒng)集成度更高，設(shè)備架構(gòu)更簡(jiǎn)潔，設(shè)備種類(lèi)更統(tǒng)一。

（4）建設(shè)周期縮短，建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)成本都有明顯優(yōu)勢(shì)。

（5）綜合考慮、整體解決，進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。

（6）采用全I(xiàn)P化設(shè)計(jì)，技術(shù)成熟理念先進(jìn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，中小運(yùn)量軌道交通已逐步成為城市軌道交通體系的重要組成部分，但行業(yè)尚缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)其建設(shè)進(jìn)行指導(dǎo)。通過(guò)對(duì)中小運(yùn)量軌道交通通信系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出綜合通信系統(tǒng)集成建設(shè)思路，較大程度精簡(jiǎn)了系統(tǒng)架構(gòu)，減少了運(yùn)營(yíng)值班人員數(shù)量，從建設(shè)和運(yùn)營(yíng)2方面節(jié)約了投資成本，同時(shí)更加符合中小運(yùn)量軌道交通自身獨(dú)特的運(yùn)營(yíng)使用特點(diǎn)，將是中小運(yùn)量軌道交通通信系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的重要方向。