城市軌道交通通信系統(tǒng)升級改造中的重點(diǎn)問題把控及風(fēng)險(xiǎn)管理*

于 超

(中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，300308，天津 ∥ 高級工程師)

通信系統(tǒng)是支撐城市軌道交通運(yùn)營、保證運(yùn)營管理效率和運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量、保障運(yùn)營安全的重要系統(tǒng)，其設(shè)備使用年限一般在10～15年。當(dāng)前，部分既有線路的通信系統(tǒng)由于設(shè)備已達(dá)使用年限等原因，迫切需要進(jìn)行適時(shí)改造。

1 通信系統(tǒng)改造原因分析

城市軌道交通通信系統(tǒng)需改造的主要原因如下：

1) 設(shè)備已達(dá)使用年限，如上海軌道交通9號線二期工程通信系統(tǒng)的改造。

2) 隨著技術(shù)的發(fā)展，既有設(shè)備雖然在使用年限內(nèi)，但已經(jīng)很難滿足當(dāng)前運(yùn)營使用需求，如上海軌道交通3號線、4號線傳輸系統(tǒng)改造和北京地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)高清改造等。

3) 為改善城市軌道交通運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量，需改造升級或增設(shè)相關(guān)具有時(shí)代特征的系統(tǒng)，如：增設(shè)地鐵車站內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)，自動售檢票系統(tǒng)移動支付引起的傳輸系統(tǒng)改造，信號系統(tǒng)由人工駕駛改為無人自動駕駛引起的通信專業(yè)改造。

4) 因提升地鐵運(yùn)量(增加編組數(shù)量等)而引起的通信系統(tǒng)改造，如上海軌道交通2號線列車由4節(jié)編組升級8節(jié)編組引起的通信系統(tǒng)改造。

5) 因線路運(yùn)行情況發(fā)生改變，部分車站從既有線路剝離引起的改造，如杭州地鐵1號線臨平支線接入新建杭州地鐵9號線引起既有臨平支線通信系統(tǒng)的改造。

6) 延伸線或加站工程引起的既有線改造。

2 既有線通信系統(tǒng)改造需要解決的幾個(gè)問題

2.1 兼容性問題

為節(jié)省投資，通信系統(tǒng)改造往往是在原有設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行加強(qiáng)、升級。由于通信系統(tǒng)產(chǎn)品更新速度快、品牌多，不同廠家產(chǎn)品的系統(tǒng)級協(xié)議一般互不兼容，必須解決新建系統(tǒng)與既有線系統(tǒng)工程的兼容性問題。解決新、老系統(tǒng)的兼容性問題，可以打破招投標(biāo)時(shí)對既有品牌選擇的局限，減少接口，提高系統(tǒng)的可靠性。解決新老系統(tǒng)兼容性問題是通信系統(tǒng)改造的難點(diǎn)，也是評判通信系統(tǒng)改造方案是否為最優(yōu)方案的重要因素。

2.1.1 傳輸系統(tǒng)改造方案

城市軌道交通線路級傳輸系統(tǒng)一般為多業(yè)務(wù)光纖環(huán)網(wǎng)。對于MSTP(多業(yè)務(wù)傳輸平臺)和PTN(分組傳送網(wǎng))設(shè)備，其改造方案如下：

1) 若為相同類型(如同為MSTP設(shè)備)，但并非相同品牌時(shí)，改造工程可在控制中心增設(shè)1套傳輸設(shè)備與既有中心級設(shè)備采用STM-N光接口實(shí)現(xiàn)接口互通，如上海軌道交通9號線三期工程引起的控制中心傳輸系統(tǒng)改造。

2) 若并非同規(guī)格且非同品牌的傳輸設(shè)備，如PTN設(shè)備與MSTP設(shè)備的互聯(lián)方案主要包括：①各站點(diǎn)業(yè)務(wù)在控制中心下落方案，這是業(yè)界最普遍采用的對接方式，業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)之間落地，彼此獨(dú)立，界面清晰，但其缺點(diǎn)是端到端特性差，故障定位及維護(hù)成本較高，恢復(fù)效率低；②PTN內(nèi)置SDH(同步數(shù)字體系)網(wǎng)關(guān)單板，可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)端到端配置、OAM(操作維護(hù)管理)保護(hù)、管理，統(tǒng)一網(wǎng)管平臺，但目前暫無標(biāo)準(zhǔn)，僅個(gè)別廠家間設(shè)備可實(shí)現(xiàn)(如華為與中興)。

3) POS(包封裝同步光纖網(wǎng)絡(luò))單板透傳，PTN報(bào)文穿越SDH/MSTP中間網(wǎng)絡(luò)，PTN作為MSTP網(wǎng)絡(luò)的客戶層，PTN層面實(shí)現(xiàn)端到端特性，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置聯(lián)通保護(hù)，網(wǎng)管層面單獨(dú)管理，PTN網(wǎng)絡(luò)之間端到端特性，遠(yuǎn)端需要PTN設(shè)備對穿越的PTN報(bào)文進(jìn)行解封裝。另外也可通過ML-PPP(多鏈路點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議)透傳，將ML-PPP作為NNI(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)協(xié)議)接口使用，與對端E1(歐洲30路脈碼調(diào)制)或者其它STM-N接口共同實(shí)現(xiàn)分組業(yè)務(wù)的承載，但成熟度較差。常用的PTN與MSTP互聯(lián)方案的優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示。內(nèi)置SDH單板PTN設(shè)備與MSTP互聯(lián)方案方案如圖1所示。

表1 PTN與MSTP互聯(lián)方案優(yōu)缺點(diǎn)對比表

圖1 PTN(內(nèi)置SDH單板)與MSTP互聯(lián)方案

2.1.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)改造的兼容方案

視頻監(jiān)控系統(tǒng)改造的難點(diǎn)是：需在兼顧既有系統(tǒng)的前提下，實(shí)現(xiàn)不同廠家系統(tǒng)平臺間的對接。對于符合GB/T 28181—2011《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》的既有線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，一般可實(shí)現(xiàn)不同廠商系統(tǒng)平臺的互聯(lián)。對于不符合GB/T 28181—2011要求的系統(tǒng)平臺，則需開發(fā)設(shè)置互聯(lián)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換和視頻流轉(zhuǎn)換。對于監(jiān)控域，可選用 ONVIF( 開放型網(wǎng)絡(luò)視頻接口論壇) ，實(shí)現(xiàn)末端設(shè)備如視頻流、控制信令、配置數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的互通。改造過程可通過二次編解碼等技術(shù)手段解決不同協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)視頻流的互編互解問題。新增視頻監(jiān)控系統(tǒng)與既有系統(tǒng)的互聯(lián)方式如圖2所示。

圖2 新增視頻監(jiān)控系統(tǒng)與既有系統(tǒng)的互聯(lián)示意圖

2.1.3 專用無線通信系統(tǒng)改造的互聯(lián)方案

目前城市軌道交通專用無線通信系統(tǒng)一般采用TETRA(泛歐集群無線電)集群調(diào)度系統(tǒng)或LTE(長期演進(jìn))系統(tǒng)。目前，不同廠家，特別是國際品牌的廠家間的TETRA系統(tǒng)接口協(xié)議互不開放，僅可實(shí)現(xiàn)空中接口的互通。為了解決此問題，可由第三方在控制中心或線網(wǎng)中心開放增設(shè)智能無線網(wǎng)關(guān)。

智能無線網(wǎng)關(guān)可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)間的單呼、組呼、短消息、緊急呼叫、優(yōu)先級呼叫、漫游切換等功能。智能無線網(wǎng)關(guān)由集群橋接中心和互聯(lián)網(wǎng)關(guān)等設(shè)備組成。集群橋接中心對注冊(漫游)到新線TETRA系統(tǒng)內(nèi)的用戶移動性進(jìn)行管理。當(dāng)此號碼漫游到老線TETRA系統(tǒng)時(shí)，集群橋接中心通過接收新線交換中心通知得知用戶(設(shè)為A)進(jìn)入到新線TETRA網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，集群橋接中心使用A用戶號碼及相關(guān)組信息通過某個(gè)橋接基站向原來的系統(tǒng)進(jìn)行登記，由此在老線和新線TETRA系統(tǒng)間建立了個(gè)人用戶、組用戶之間的對應(yīng)關(guān)系。整個(gè)需要漫游的系統(tǒng)內(nèi)的號碼既要在老線TETRA系統(tǒng)開戶，也要在新線TETRA系統(tǒng)中開戶。

互聯(lián)網(wǎng)關(guān)需安裝在對方基站信號覆蓋的場所，通過互聯(lián)網(wǎng)關(guān)可檢測原系統(tǒng)對應(yīng)基站的所有信息，并能將這些信息報(bào)告給集群橋接中心以更新其相應(yīng)的數(shù)據(jù)。互聯(lián)網(wǎng)關(guān)在必要時(shí)能將兩個(gè)系統(tǒng)間的呼叫(單呼、組呼、短數(shù)據(jù)等)對接起來?；ヂ?lián)網(wǎng)關(guān)由控制器、多個(gè)TETRA反向信道機(jī)組成，與橋接中心采用IP/E1連接，配合原系統(tǒng)基站作為2個(gè)系統(tǒng)間的互聯(lián)設(shè)備。杭州地鐵9號線與臨平支線專用無線改造工程的互聯(lián)方案如圖3所示。

圖3 杭州地鐵臨平支線與9號線TETRA系統(tǒng)改造方案

2.1.4 其他子系統(tǒng)改造方案

1) 專用調(diào)度電話系統(tǒng)改造方案：既有線路專用調(diào)度電話系統(tǒng)改造主要采用在控制中心、車站分別設(shè)置主系統(tǒng)(或中心交換機(jī))、分系統(tǒng)(或車站交換機(jī))的方案。對于不同制式的專用調(diào)度電話系統(tǒng)的改造，可考慮增設(shè)調(diào)度服務(wù)器方式實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。但考慮專用調(diào)度電話主系統(tǒng)設(shè)備的成本不高，一般可優(yōu)先考慮全線統(tǒng)一更新交換設(shè)備，部分模擬分機(jī)以及機(jī)房至分機(jī)的線纜均利用舊有的。也可采用僅在中心及新建車站設(shè)置全新交換機(jī)，既有車站采用數(shù)字拉遠(yuǎn)方式，在既有分機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)上增設(shè)調(diào)度分機(jī)。

2) 公務(wù)電話系統(tǒng)改造方案：新增系統(tǒng)與既有系統(tǒng)若均為程控交換設(shè)備，可直接通過2M數(shù)字中繼實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。對于承載專用調(diào)度功能的不同廠家軟交換電話系統(tǒng)，雖然一般均基于SIP 協(xié)議，但由于各家接口標(biāo)準(zhǔn)化仍未做到完全統(tǒng)一，仍需在城市軌道交通具體調(diào)度業(yè)務(wù)功能、多媒體功能的基礎(chǔ)上對接口協(xié)議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

3) 乘客信息系統(tǒng)改造方案：對基于車地?zé)o線通信的乘客信息系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，采用統(tǒng)一的車地通信制式是互聯(lián)的基礎(chǔ)。目前需改造乘客信息系統(tǒng)的城市，一般都已建設(shè)線網(wǎng)編播平臺，對視頻直播補(bǔ)包、IP地址規(guī)劃等均已進(jìn)行統(tǒng)一部署。線路側(cè)設(shè)備若為不同廠家的，可通過替換既有線路車站播控設(shè)備、增設(shè)接口服務(wù)器或直接接入線網(wǎng)編播中心的方式實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。但改造過程中應(yīng)充分考慮新增系統(tǒng)與既有信號系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)的接口問題。

2.2 機(jī)房、電源、空調(diào)通風(fēng)問題

改造過程中應(yīng)首先核實(shí)既有通信系統(tǒng)機(jī)房是否滿足升級需求，主要包括機(jī)房面積和機(jī)房荷載。一般可通過增設(shè)蓄電池散力架等方式解決機(jī)房荷載問題。對于原機(jī)房面積確實(shí)無法滿足擴(kuò)容需求的，可在原通信系統(tǒng)機(jī)房附近對辦公等用房進(jìn)行改造，增加機(jī)房荷載、一級負(fù)荷電源和機(jī)房空調(diào)等設(shè)備設(shè)施。同時(shí)，還應(yīng)核實(shí)新增設(shè)備的用電量、通信電源設(shè)備容量、自通信機(jī)房至變配電所的兩路電源線徑一級變配電所側(cè)的開關(guān)容量等。

2.3 系統(tǒng)割接

系統(tǒng)割接的順利實(shí)施是通信系統(tǒng)改造成功的決定性因素。在系統(tǒng)割接前，應(yīng)制定詳細(xì)的施工方案，并應(yīng)經(jīng)運(yùn)營單位評審?fù)ㄟ^后實(shí)施；應(yīng)明確系統(tǒng)割接的組織機(jī)構(gòu)和職責(zé)，做好系統(tǒng)割接前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作及技術(shù)要求；應(yīng)根據(jù)工作量確定天窗點(diǎn)數(shù)量和工作內(nèi)容，預(yù)估影響范圍和施工注意事項(xiàng)；應(yīng)制定詳細(xì)周密的施工組織計(jì)劃，明確風(fēng)險(xiǎn)控制點(diǎn)；應(yīng)制定應(yīng)急預(yù)案、安全保障措施和安全風(fēng)險(xiǎn)卡控表。在既有線施工時(shí)，還應(yīng)考慮文明施工及環(huán)境保護(hù)。

3 通信系統(tǒng)改造過程中的風(fēng)險(xiǎn)識別及風(fēng)險(xiǎn)管理

城市軌道交通通信系統(tǒng)改造工程主要存在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和施工風(fēng)險(xiǎn)兩種風(fēng)險(xiǎn)。通過建立既有情況調(diào)查信息庫、編制施工方案和計(jì)算書、組織進(jìn)行施工方案評審等可降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)直接影響到項(xiàng)目目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，包括施工安全風(fēng)險(xiǎn)、進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。項(xiàng)目施工前，應(yīng)合理估算風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率及風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生損失，制定項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分析表，與非行車直接相關(guān)子系統(tǒng)應(yīng)適當(dāng)增加風(fēng)險(xiǎn)加權(quán)值。同時(shí)，應(yīng)依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率和發(fā)生響應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)所產(chǎn)生的損失，制定風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則。表2是某項(xiàng)目通信系統(tǒng)改造所采用的風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則，其中 A是可忽略的風(fēng)險(xiǎn)、B是可接受的較小風(fēng)險(xiǎn)、C是較高需要進(jìn)行管理的風(fēng)險(xiǎn)、D是嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)。通過專家風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)矩陣評分結(jié)果，基于最低合理可行原則將風(fēng)險(xiǎn)矩陣C、D兩種風(fēng)險(xiǎn)納入項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系中。制定相關(guān)責(zé)任方的追責(zé)措施，風(fēng)險(xiǎn)值越大，發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)后對相關(guān)方的懲罰措施越嚴(yán)厲。

表2 某通信系統(tǒng)改造風(fēng)險(xiǎn)識別表

4 結(jié)語

確保運(yùn)營安全是通信系統(tǒng)改造工程的重點(diǎn)。制定合理、可行、經(jīng)濟(jì)的通信系統(tǒng)改造方案可在一定程度上保障安全運(yùn)營安全。實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容，可以減小通信系統(tǒng)改造工程對既有設(shè)備規(guī)格和品牌的依賴、節(jié)省投資。在改造過程中，應(yīng)結(jié)合既有設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，充分考慮技術(shù)發(fā)展和后續(xù)擴(kuò)展的可能性，采用統(tǒng)一、開放性的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議；同時(shí)，應(yīng)充分識別改造風(fēng)險(xiǎn)源，制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)防范措施，提升城市軌道交通通信系統(tǒng)改造工程的品質(zhì)和安全。