由地铁建管模式变化谈地铁弱电系统思路更新

石小忠

(中铁上海设计院集团有限公司 上海 200070)

1 轨道交通建设和管理模式的拓展

2010年，城市轨道交通行业内发生了几件与此前单个城市独立管理的常规模式迥然不同的事件，引起了大家的关注。

1.1 铁道部参与成都地铁建设管理

铁道部和成都市继2010年5月12日签订《铁道部、成都市人民政府关于推进成都市域轨道交通建设框架协议》之后，于同年9月3日又签订了《铁道部、成都市人民政府关于推进成都市域轨道交通建设补充协议》，共同出资组建合资公司，以合作建设和经营成都城市地铁。目前，铁道部已经建立了成都地铁公司管理机构，项目已正式进入了实际操作阶段。

1.2 上海轨道交通11号线将延伸至江苏昆山

2010年10月初，国家发改委批准在既有的上海轨道交通11号线北段一期工程基础上，开建“上海轨道交通11号线花桥段延伸项目”，将上海11号线由安亭站延伸至江苏昆山的花桥站。这条线路于2010年年内动工，建成后将成为全国首条跨省建立的城市轨道交通线路。同时，江苏省还计划从花桥站起建设昆山轻轨S1号线，并在北段与苏州轻轨3号线相连。届时，将形成连接两省三市的城际轨道交通体系，形成促进长三角地区一体化发展、强化苏沪两地经济交流的重要交通纽带。

1.3 广州佛山城际地铁正式开通

2010年城轨行业内一个值得关注的事件，是广佛线在11月3日正式开通。作为广东省乃至全国范围内首条连接两个不同城市的地下轨道线路，以行车间隔仅为8.5 min的快捷交通方式，提供了广州与佛山两个城市之间一种新型的交通模式。

针对上述城市轨道交通项目的建设与管理模式的变革，对弱电系统必须开展相应的城市轨道交通系统建设标准、运营维护方式的研究，重点考虑提高系统的网络性能、适应性、扩展能力。

2 轨道交通弱电系统的现状与不足

2.1 光传输系统和数据网平台

轨道交通的光传输系统此前一直按照常规进行研究和工程设计，虽然也经常提及技术创新，但是依然未能脱开固定通道连接这一框架。在比较了异步传递模式、弹性分组环、分组传送网以及西门子开放传输网络等方案后，大多落实在基于光同步传输系统(SDH)的多业务传送平台(MSTP)等方案上。从上海世博会、广州亚运会对轨道交通的需求可以看到:随着公共活动需求不断扩大，城市轨道交通视频监控点的数量、公安视频监控的活动分析和处理需求都在不断增加，综合监控系统对设备监控、故障管理、行车指挥等多方面的信息传递需求也在不断增多。上述需求使得轨道交通的信息传递量猛增，单节点突发信息密集发送、多方向组播信息以及网络应用等要求都达到很高的水平。

在经过了近10年的储备和研究后，数据业务已成为轨道交通传输系统所提供的信息主体。其中:设备监控系统、防灾报警系统在网络层面早就具备相应的功能，并采用IP传输技术;视频监控自从采用了IP视频编解码技术以来，已大幅度地提高了传送效率和视频监控网络的灵活性和扩展性;公务电话能够完全采用IP中继方式，甚至IP交换;专用调度通信已突破了IP方式不够可靠的陈旧观念，正在尝试向IP方式转变;就连与列车安全息息相关的列车自动控制和列车状态监控，也已经与IP技术密不可分。事实上，IP技术已经成为轨道交通传输平台的应用主体和发展方向。目前，2 Mb/s G.703(E1)业务主要用于移动通信中继等通道。除了部分线路存在的音频通道和少数存量的低速数据外，E1以下速率的业务已经逐渐退出轨道交通站间应用。

轨道交通综合监控系统覆盖视频监控、设备监控、防灾报警、广播、乘客信息发布等系统，并与列控、屏蔽门等进行信息联动。目前的建设方案多采用千兆以太网网络的联网方案，虽然它是一个具有大量以太网二层以上交换等高性能要求的系统，但却经常采用POS(packet over SDH)的方式挂在MSTP平台上。一方面，因千兆以太网接口的引入，大幅度提高了MSTP平台的系统线路速率;另一方面，大量的网络交换功能却明显加大了MSTP平台的实施难度，将一个适应在E1业务为主的平台上、共享长距离传输和部分网络业务的多业务平台，转化为一个以IP业务为主并强调E1业务功能的复杂系统，使容纳了综合监控系统的MSTP传输系统基本上不能采用低于10 Gb/s的线路速率。高速率的多业务平台已经成为承担绝大部分以太网业务的载体，而采用POS技术的MSTP网络在环形组网、多节点、总线形式为常态的网络结构下，难以满足各种网络层面的高性能和高要求。

2.2 无线通信系统

正在进行修编的新版《地铁设计规范》(征求意见稿)规定，“无线通信系统根据业务需求宜采用数字集群移动通信系统”。目前，各城市除了少量轨道交通线路使用专用频道方式外，绝大部分运营线路均采用集群无线通信系统(TETRA)，这似乎已经成为地铁无线通信的必然之选。

但是，目前在地铁运营管理中，大多存在TETRA维护部门不敢扩大终端发放范围而现场工作人员却抱怨移动通话手段不足的矛盾，其关键在于缺少一个整体性的轨道交通行业集群通信系统建设标准。由于缺乏行业性标准和规划力度，集群设备的系统和网络性能在很大程度上受制于设备生产商提供的设备条件和组网方案，已经初步形成规模的城市轨道交通集群网络因使用方缺乏足够的手段来研究和制定网络标准，给系统使用和网络优化带来不利的影响。

2.3 城际轨道交通系统

在以往单个城市的轨道交通建设中，线路的控制中心和线网的应急指挥中心实施对各线路的统一运营指挥、对系统的集中监控和应急协调指挥，而清分中心和分中心则分别实现轨道交通与公交之间及各线路之间的清分与结算。但是，在城际轨道交通线路开通后，由于动车组在两个城市之间存在统一调度的需求，需要在各自城市的线路控制中心之间进行协调，以确定城际轨道交通线路的最高指挥中心，而应急指挥更牵涉两个城市轨道交通的整个应急体制。

同时，城际线路的时间、时钟、各种系统制式的统一，也需要确定合理的原则以及可行的划分。此外，在目前轨道交通清分中心与城市公交清分中心分层结算的基础上，城际轨道交通自动售检票系统需面对分属于两个城市的公交一卡通清算体制，各城市线路段内运营收入的清分和清算也将是一个需要研究的课题。在个别线路建设、同类线路不多、车站数量较少的情况下，上述问题尚可以通过专题讨论的方式逐个研究解决，可一旦这种城际的轨道交通线路形成规模，缺乏必要的规范就会造成系统制式、网络结构混乱，因此急需在标准层面、结合典型案例进行分析和研究。

3 轨道交通弱电系统的完善与更新

3.1 建立分立的数据网平台和综合监控系统

对数据业务比重越来越大的轨道交通项目而言，参照铁路通信设计规范，建设一个独立的数据网是较为合理的发展方向。轨道交通具有短距离、高带宽、多节点的特点，针对其以IP业务为主并兼顾E1和低速数据业务类型的实际情况，对接入网和数据网分网建设，将具有更好的网络使用特性和更高的投资效率。而单一的MSTP平台方案，在系统的适应性、扩展性和投资性价比上均难以占优。

若采用数据网分立建设方案，SDH传输网的接口需求可大幅下降。该方案主要应用于速率较低的10/100 Mb/s以太网、E1和其他低速业务，系统能够在2.5 Gb/s以下水平实施，从而能以较低的投资和较简单的结构，实现高可靠的E1及以下的业务连接，并能更好地适应更多业务向IP业务转移的技术方向发展。

建设独立的数据网后，大量的IP业务(特别是综合监控系统的业务)通过高性能的、可远程管理的千兆以太网交换机，采用光纤来自行直接组网，可实现按需分网构建、合理配置、优化管理的功能。相比目前较为常见的通过POS技术实现沿线车站视频上传和分发的方案，独立的数据网和综合监控系统建设方案比搭建在MSPT平台上的方案具有更好的可实施性、系统扩展性和技术经济比。同时，在轨道交通项目由单一城市建设向多方联合建设和管理转化时，这种性能明确、结构独立、功能集中、维护简单的系统方案，能够具备最为有效的网络性能、系统扩展能力和对于系统升级改造的适应性，可降低系统建设和维护的难度。

3.2 引入GSM－R无线通信系统制式

随着铁道部进入成都轨道交通建设运营的行列，在地铁新建线路中究竟采用何种无线制式是一个需要考虑的问题。从实现统一管理、规范网络建设的角度来说，与单设TETRA系统相比，成都地铁采用在铁路广泛使用的GSM-R制式将十分有利，这不仅能很好地与国铁网络实现互联互通与技术资源共享，也能提高无线网络的规划与实施质量，降低使用成本。建议成都地铁进行两者的比选，充分考虑采用GSM-R系统建设方案的可行性。同时，建议结合当前轨道交通建设和运营模式的变化，在《地铁设计规范》中引入GSM-R制式。这将有利于从标准层面，对轨道交通无线通信的系统制式、系统功能、设备技术条件等提出相应的规定，以促进无线通信网络规划质量的提高和系统使用特性的完善。

3.3 实现城际轨道交通统一指挥与系统互通

以上海11号线花桥延伸项目为例，在既有申通集团轨道交通应急指挥中心和轨道交通清分中心的基础上，为实现与江苏省昆山和苏州轨道交通的对接，就需要研究该线路在苏沪两地轨道交通车辆的统一调度，研究两地调度在应急联动时的相互控制方案，这样才能保证调度指挥系统在不同行政区域范围内资源的共享和协调。同时，只有理顺城际线路在整个公交一卡通结算体制中的关系，落实跨区域的运营收入清算方式和接口设计，才能实现合理的运营收入分配，使城际线路实现良性运作。

此外，城际线路较长，分界点情况复杂，行政区域各异，这些特点决定了城际铁路往往需要分段进行建设。就系统设备而言，为保证其车载信号、视频监控、无线通信、乘客信息、车辆状态检测等系统功能始终正常，在跟随动车组进入相邻城市区域运行以后，必须实现车载设备在相邻城市区段内与地面设备的制式统一，保证信号覆盖方式兼容。因此，各城市之间需广泛开展技术协调或编制统一的标准，保证系统互连互通和功能协调;同时，研究和解决跨城市设备的分段管理和集中维修，保证系统的长期稳定可靠。

4 结语

随着铁道部介入成都市的轨道交通建设管理以及沪苏、广佛城际地铁建设新模式的出现，城市轨道交通正由以往的“孤岛”模式朝着城际网络化建设、分段属地化管理、国铁与城市轨道交通“无缝连接”模式发展。因此，必须根据新的发展特点，对弱电系统的网络结构、系统制式、指挥和管理模式等开展进一步的比选和优化研究，以便为提升轨道交通的服务特性提供技术上的保证。

［1］GB 50157—2003地铁设计规范［S］.北京:中国计划出版社，2003.

［2］TB 10006—2005铁路运输通信设计规范［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［3］TB 10621—2009高速铁路设计规范(试行)［S］.北京:中国铁道出版社，2009.

［4］《铁道部、成都市人民政府关于推进成都市域轨道交通建设的框架协议》签字仪式今日举行［EB/OL］.(2010-05-12) ［2010-11-01］.http://www.chengdu.gov.cn/GovInfoOpens2/detail_allpurpose.jsp?id=vQ823bv2Pzica 4jhDhA4.

［5］我市与铁道部签推市域轨道交通建设协议［NB/OL］.成都 日 报 (2010-09-04) ［2010-11-01］.http://www.chengdu.gov.cn/PublicService/LegalServices/detail.jsp?id=348497.

［6］沪轨交11号线花桥段延伸项目获批准:2012年底连通昆山［EB/OL］.(2010-10-12) ［2010-11-01］.http://www.sh.chinanews.com.cn/PageUrl/201010121116417.html.

［7］景岩.论地铁通信传输系统［J］.铁道通信信号，2006，42(6):54-56.