軌道交通專用無線通信系統(tǒng)方案探析

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摘要：專用無線調(diào)度指揮系統(tǒng)是城市軌道交通通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，關(guān)乎行車安全、對城市軌道交通的運(yùn)輸效率、管理水平和服務(wù)質(zhì)量有重要影響，因此合理優(yōu)化的系統(tǒng)方案對軌道交通通信系統(tǒng)至關(guān)重要。本文結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)對南京地鐵11號線專用無線調(diào)度指揮系統(tǒng)方案進(jìn)行了分析，提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：軌道交通；無線調(diào)度；數(shù)字集群；基站

1引言

無線通信服務(wù)于日常生活，用于人際溝通，無線通話的稱為公用移動(dòng)通信；無線通信服務(wù)于城市軌道交通的運(yùn)營、生產(chǎn)，提供行車調(diào)度指揮與其他相關(guān)部門互通信息，包括調(diào)度列車、環(huán)境控制、調(diào)度公安、車輛段機(jī)車、后勤部門等無線溝通的就是這里提到的專用無線通信。

2專用無線調(diào)度系統(tǒng)功能

2.1通話及調(diào)度功能

通話及調(diào)度功能指的是指揮中心工作人員和列車駕駛員、車站工作人員之間、列車駕駛員之間、車輛段工作人員與車輛段列車駕駛員、公務(wù)電話和無線用戶等的通話。

2.2數(shù)據(jù)功能

數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)主要有三種類型：電路方式、短數(shù)據(jù)和分組數(shù)據(jù)。無線移動(dòng)臺之間、無線移動(dòng)臺與固定臺之間可以發(fā)送短消息。在系統(tǒng)二次開發(fā)的基礎(chǔ)上，還能提供用戶的狀態(tài)信息服務(wù)、緊急告警服務(wù)等特殊服務(wù)。

2.3輔助業(yè)務(wù)功能

輔助的業(yè)務(wù)功能有：接入遠(yuǎn)程調(diào)度臺；錄音；調(diào)度區(qū)域選擇；越基站無隙切換；會(huì)議呼叫；超越覆蓋指示；組呼的遲后進(jìn)入；遇忙呼叫轉(zhuǎn)移等。

2.4網(wǎng)絡(luò)管理功能

專用無線網(wǎng)絡(luò)管理與控制有效、靈活，網(wǎng)管功能如下：性能管理：收集測量數(shù)據(jù)、跟蹤數(shù)據(jù)，管理故障或維護(hù)；監(jiān)視告警狀態(tài)及處理告警過程；處理設(shè)備狀態(tài)。配置管理：時(shí)間管理，軟件管理，無線電網(wǎng)絡(luò)管理，路由管理。用戶管理：管理用戶數(shù)據(jù)，管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，管理補(bǔ)充業(yè)務(wù)，管理用戶位置，管理組（群），管理封閉用戶組（群）等。

2.5無線廣播功能

建議預(yù)留與車廂內(nèi)的列車廣播系統(tǒng)通信通道，以便能夠?qū)噧?nèi)乘客進(jìn)行緊急呼叫和廣播。如遇到危機(jī)情況，列車上的乘客可以按動(dòng)車廂內(nèi)的緊急呼救按鈕，與指揮中心防災(zāi)調(diào)度員進(jìn)行通話。

3系統(tǒng)方案

3.1系統(tǒng)制式選擇

根據(jù)目前無線通信技術(shù)的發(fā)展，專用無線調(diào)度指揮系統(tǒng)制式主要可分為常規(guī)無線通信、模擬集群、數(shù)字集群、GSM-R、LTE等?？紤]到國內(nèi)城市軌道交通專用無線絕大多數(shù)采用TETRA組網(wǎng)，有完整的產(chǎn)業(yè)鏈和成熟的二次開發(fā)，結(jié)合南京市既有城市軌道交通線路和在建線路基本采用TETRA制式組網(wǎng)，系統(tǒng)推薦采用TETRA制式數(shù)字集群設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)。

3.2基站配置方案

南京地鐵11號線一期工程共設(shè)20個(gè)車站、一座車輛段、一座控制中心，在滿足服務(wù)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，結(jié)合本工程車站分布和線路特點(diǎn)，專用無線調(diào)度指揮系統(tǒng)可以采用兩種組網(wǎng)方案：全基站小區(qū)制方案和多基站中區(qū)制光纖直放站方案。兩個(gè)方案結(jié)合場強(qiáng)覆蓋方案可以劃分為不同的基站覆蓋區(qū)。全基站小區(qū)制方案全基站小區(qū)制方案在本工程各車站、車輛段分別設(shè)置集群基站，共設(shè)21座集群基站，基站通過傳輸系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)通道和控制中心的集群交換機(jī)互聯(lián)。車輛段地面區(qū)域利用全向天線的方式進(jìn)行場強(qiáng)覆蓋，各車站站廳、站臺采用功分器、耦合器加全向小天線的方式進(jìn)行場強(qiáng)覆蓋；隧道區(qū)間利用泄漏同軸電纜，以上下行合纜的方式加以覆蓋，在過長的正線區(qū)間，增加光纖直放站做信號補(bǔ)盲。本方案的特點(diǎn)是每個(gè)站點(diǎn)區(qū)域都為一個(gè)獨(dú)立的基站覆蓋區(qū)。2）多基站中區(qū)制方案多基站中區(qū)制（光纖直放站）方案在車輛段設(shè)置一個(gè)基站，覆蓋車輛段內(nèi)區(qū)域。在20個(gè)車站中的7個(gè)車站各設(shè)置1套集群基站（間隔2個(gè)車站即設(shè)置1套集群基站），其中7個(gè)車站各設(shè)置1套光纖直放站近端機(jī)；在13個(gè)車站設(shè)置1套光纖直放站遠(yuǎn)端機(jī)，光纖直放站遠(yuǎn)端機(jī)接入臨近車站直放站近端機(jī)；每3個(gè)站點(diǎn)及所屬區(qū)間為一個(gè)獨(dú)立的基站區(qū)。3）方案比選以上兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，小區(qū)制方案系統(tǒng)功能較強(qiáng)，系統(tǒng)穩(wěn)定性較高，組網(wǎng)和開通較容易，同時(shí)可組成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理；中區(qū)制方案性能滿足要求，系統(tǒng)投資較低，但在組網(wǎng)靈活性、抗干擾性、穩(wěn)定性、通信質(zhì)量指標(biāo)等系統(tǒng)性能方面都稍劣于小區(qū)制方案；中區(qū)制共用信道用戶數(shù)增多，耐過載能力較差，緊急情況下話路激增容易阻塞。因此推薦本工程采用全基站小區(qū)制方案。

3.3射頻覆蓋方案

覆蓋方式專用無線調(diào)度指揮系統(tǒng)的場強(qiáng)覆蓋范圍包括地鐵運(yùn)行線路全線各車站的站臺、站廳、區(qū)間隧道以及整個(gè)車輛段的地面區(qū)域（含運(yùn)用庫、檢修庫等），場強(qiáng)覆蓋具體方式為：沿線地下運(yùn)行線路及地下車站的島式站臺區(qū)主要采用漏泄同軸電纜輻射方式；沿線地下車站的站廳區(qū)（含部分出入口通道、換乘通道等）及側(cè)式站臺區(qū)主要采用室內(nèi)吸頂?shù)屠炀€方式；車輛段主要采用室外全向天線進(jìn)行場強(qiáng)覆蓋，對于運(yùn)用庫等室內(nèi)區(qū)域可結(jié)合場強(qiáng)測試的結(jié)果采用光纖直放站+室內(nèi)低廓天線補(bǔ)強(qiáng)。越區(qū)切換根據(jù)TETRA標(biāo)準(zhǔn)，需根據(jù)實(shí)際無線通信的環(huán)境合理選擇越區(qū)切換參數(shù)，來保證列車移動(dòng)用戶在行進(jìn)過程中越區(qū)切換的高可靠性，其中本小區(qū)和相鄰小區(qū)的各種門限電平參數(shù)及測量計(jì)算時(shí)間參數(shù)是主要的兩大類參數(shù)。

3.4頻率配置方案

頻率配置的原則是盡可能降低和減少各種類型的頻率干擾和提高頻率的利用率。頻率干擾的類型有同頻干擾、鄰道干擾、互調(diào)干擾等。頻率配置應(yīng)考慮如何降低和減少這些干擾，特別是三階互調(diào)干擾。本工程建議采用三組頻率（ABC方式），每組頻率2對，三組頻率以ABC方式交替配置于20座車站，即正線采用6對載頻。車輛段采用2對載頻。

4專用無線調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)成

在浦江控制中心設(shè)800MHzTETRA數(shù)字集群交換機(jī)，并設(shè)置網(wǎng)管、調(diào)度臺等設(shè)備。在20座車站設(shè)置基站、固定電臺等設(shè)備，在車站及隧道區(qū)間分別設(shè)置天饋設(shè)備。在車輛段設(shè)置基站、遠(yuǎn)端調(diào)度臺和天饋設(shè)備。同時(shí)，為相關(guān)運(yùn)營維修人員配置移動(dòng)手持臺，根據(jù)工程初期列車的配屬情況配置相應(yīng)的車載臺。結(jié)合線路走向及地形特點(diǎn)，可能存在遮擋問題，還建議在實(shí)施工作中，根據(jù)場強(qiáng)測試數(shù)據(jù)對無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整。

5結(jié)論

上述結(jié)合南京地鐵11號線工程對城市軌道交通專用無線通信進(jìn)行了介紹，從系統(tǒng)功能、系統(tǒng)方案及系統(tǒng)構(gòu)成三方面結(jié)合實(shí)際城市軌道交通建設(shè)經(jīng)驗(yàn)做了分析，希望能對軌道交通通信系統(tǒng)專業(yè)從業(yè)者有所幫助。

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作者:李靜漪 單位:中鐵十六局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司