軌道交通專用無線通信系統(tǒng)方案探析

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摘要：專用無線調度指揮系統(tǒng)是城市軌道交通通信系統(tǒng)中的關鍵部分，關乎行車安全、對城市軌道交通的運輸效率、管理水平和服務質量有重要影響，因此合理優(yōu)化的系統(tǒng)方案對軌道交通通信系統(tǒng)至關重要。本文結合實際工程經驗對南京地鐵11號線專用無線調度指揮系統(tǒng)方案進行了分析，提出了一些建議。

關鍵詞：軌道交通；無線調度；數(shù)字集群；基站

1引言

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

2專用無線調度系統(tǒng)功能

2.1通話及調度功能

通話及調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)。無線移動臺之間、無線移動臺與固定臺之間可以發(fā)送短消息。在系統(tǒng)二次開發(fā)的基礎上，還能提供用戶的狀態(tài)信息服務、緊急告警服務等特殊服務。

2.3輔助業(yè)務功能

輔助的業(yè)務功能有：接入遠程調度臺；錄音；調度區(qū)域選擇；越基站無隙切換；會議呼叫；超越覆蓋指示；組呼的遲后進入；遇忙呼叫轉移等。

2.4網絡管理功能

專用無線網絡管理與控制有效、靈活，網管功能如下：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；監(jiān)視告警狀態(tài)及處理告警過程；處理設備狀態(tài)。配置管理：時間管理，軟件管理，無線電網絡管理，路由管理。用戶管理：管理用戶數(shù)據(jù)，管理業(yè)務數(shù)據(jù)，管理補充業(yè)務，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

建議預留與車廂內的列車廣播系統(tǒng)通信通道，以便能夠對車內乘客進行緊急呼叫和廣播。如遇到危機情況，列車上的乘客可以按動車廂內的緊急呼救按鈕，與指揮中心防災調度員進行通話。

3系統(tǒng)方案

3.1系統(tǒng)制式選擇

根據(jù)目前無線通信技術的發(fā)展，專用無線調度指揮系統(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]到國內城市軌道交通專用無線絕大多數(shù)采用TETRA組網，有完整的產業(yè)鏈和成熟的二次開發(fā)，結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，系統(tǒng)推薦采用TETRA制式數(shù)字集群設備進行組網。

3.2基站配置方案

南京地鐵11號線一期工程共設20個車站、一座車輛段、一座控制中心，在滿足服務質量的基礎上，結合本工程車站分布和線路特點，專用無線調度指揮系統(tǒng)可以采用兩種組網方案：全基站小區(qū)制方案和多基站中區(qū)制光纖直放站方案。兩個方案結合場強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、車輛段分別設置集群基站，共設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互聯(lián)。車輛段地面區(qū)域利用全向天線的方式進行場強覆蓋，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行場強覆蓋；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盲。本方案的特點是每個站點區(qū)域都為一個獨立的基站覆蓋區(qū)。2）多基站中區(qū)制方案多基站中區(qū)制（光纖直放站）方案在車輛段設置一個基站，覆蓋車輛段內區(qū)域。在20個車站中的7個車站各設置1套集群基站（間隔2個車站即設置1套集群基站），其中7個車站各設置1套光纖直放站近端機；在13個車站設置1套光纖直放站遠端機，光纖直放站遠端機接入臨近車站直放站近端機；每3個站點及所屬區(qū)間為一個獨立的基站區(qū)。3）方案比選以上兩種方案各有優(yōu)缺點，小區(qū)制方案系統(tǒng)功能較強，系統(tǒng)穩(wěn)定性較高，組網和開通較容易，同時可組成統(tǒng)一的網絡管理；中區(qū)制方案性能滿足要求，系統(tǒng)投資較低，但在組網靈活性、抗干擾性、穩(wěn)定性、通信質量指標等系統(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度指揮系統(tǒng)的場強覆蓋范圍包括地鐵運行線路全線各車站的站臺、站廳、區(qū)間隧道以及整個車輛段的地面區(qū)域（含運用庫、檢修庫等），場強覆蓋具體方式為：沿線地下運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）及側式站臺區(qū)主要采用室內吸頂?shù)屠炀€方式；車輛段主要采用室外全向天線進行場強覆蓋，對于運用庫等室內區(qū)域可結合場強測試的結果采用光纖直放站+室內低廓天線補強。越區(qū)切換根據(jù)TETRA標準，需根據(jù)實際無線通信的環(huán)境合理選擇越區(qū)切換參數(shù)，來保證列車移動用戶在行進過程中越區(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)及測量計算時間參數(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、互調干擾等。頻率配置應考慮如何降低和減少這些干擾，特別是三階互調干擾。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專用無線調度系統(tǒng)構成

在浦江控制中心設800MHzTETRA數(shù)字集群交換機，并設置網管、調度臺等設備。在20座車站設置基站、固定電臺等設備，在車站及隧道區(qū)間分別設置天饋設備。在車輛段設置基站、遠端調度臺和天饋設備。同時，為相關運營維修人員配置移動手持臺，根據(jù)工程初期列車的配屬情況配置相應的車載臺。結合線路走向及地形特點，可能存在遮擋問題，還建議在實施工作中，根據(jù)場強測試數(shù)據(jù)對無線網絡進行調整。

5結論

上述結合南京地鐵11號線工程對城市軌道交通專用無線通信進行了介紹，從系統(tǒng)功能、系統(tǒng)方案及系統(tǒng)構成三方面結合實際城市軌道交通建設經驗做了分析，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:中鐵十六局集團電務工程有限公司