浅析城市轨道交通有线电话系统

孙佃升

（西安市地下铁道有限责任公司，西安 陕西 710018）

0 引言

随着全国城镇化步伐的加快，城市轨道交通已成为拉动城市经济的引擎，成为了城市发展的标签和名片，可以说无地铁不城市。在各城市城市轨道交通线路不断完善，其辐射面积也越来越广，越来越多的人们切身感受到了城市轨道交通在大幅提升人民的生活质量，作为现代化的交通工具，其方便、快捷、舒适得到了人们广泛的认可，然而城市轨道交通在给我们提供诸多便捷的同时，其运营安全也引起了人们的广泛关注，如城市轨道结构强度、结构变形、建筑物防水的可靠性及其寿命、信号通信设备的可靠性等，特别是在“7.23”甬温高铁事故发生后，人们越来越重视通信信号设备的可靠性及安全性。城市轨道交通有线电话系统就是保证其列车运行安全、快速、高效运行不可缺少的城市轨道交通通信系统中的一个非常重要的组成部分。

1 有线电话系统概述

城市轨道交通交通运营各职能部门所使用的有线电话系统从功能上划分，可分为公务电话系统和专用电话系统 2类[1]。公务电话系统为轨道交通的管理、运营、维修等部门工作人员在轨道交通内部及与外部进行公务联系提供基本的手段。专用电话系统主要是供控制中心调度员，车站、停车场、车辆段的值班员组织指挥行车、运营管理及确保行车安全。系统主要包括调度电话、站（场）内集中电话、站间电话、区间电话、紧急电话、接车电话、市内直线电话等。

2 公务电话系统设置方案、构成及比选

2.1 公务电话系统设置方案

目前，城市轨道交通公务电话系统的交换网络构成主要有以下几种方案：设置数字程控交换机[2]、利用广域虚拟交换机、采用网络电话[3]（VoIP，Voice over Internet Protocol）技术组建IP[4]电话网。

2.1.1 设置数字程控交换机

设置数字程控交换机密的优点是技术成熟可靠、应用广泛。轨道交通对所使用的数字程控交换机拥有完全的控制权，可独立使用其全部功能和容量。可完全按照轨道交通的需要，选用满足系统功能要求的数字程控交换机。符合构建相对封闭的轨道交通专用通信网络的需要。目前国内开通运营的轨道交通线路基本都采用该方案组网。但该方案的建设期投资较大，与公众电话网连接需申请中继线，需设置相应的维护管理人员。

2.1.2 利用广域虚拟交换机

利用广域虚拟交换机方案能提供与用户小交换机[5]（PABX，Private Automatic Branch eXchange）一样的业务功能。其最显著的特点是利用公网资源实现专网功能，使用户不必投资购买PBX设备，而由电信运营商负责在公网上实现虚拟（软件方法）程控用户交换机功能。可以节省建设投资，并且减少运营维护人员及相关费用。但是，采用该方案，轨道交通缺乏系统控制权，使用不够灵活；多点引入公网，潜在的故障点多，无法保证系统的可靠性；通话费、月租费高，长远看并不经济。

2.1.3 利用VoIP技术组建IP电话网

利用VoIP技术组建IP电话网是以IP分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的UDP协议进行传输的技术。典型的VoIP系统由IP电话终端、网关（GW，GateWay）、多点接入控制单元（MCU，Micro Control Unit）和网守4大部分构成。其主要优势在于可提供一种利用 IP网络解决语音通信的手段，而 IP同一网络恰恰是通信网络的发展趋势。VoIP与传统语音系统相比更加灵活。能提供更多的终端种类（模拟语音电话机、PC、IP电话机），还能够为用户提供新的基于多媒体的增值服务。其主要劣势在于其话音质量与传统语音系统相比还是稍差，缺乏端对端的服务质量（QoS，Quality of Service）保证。

2.2 公务电话系统设置方案比选

数字程控交换机、广域虚拟交换机及VoIP 3种方案在功能上均能满足线路公务电话系统的要求。

利用广域虚拟交换机，轨道交通将不具有对公务电话系统的产权，只能利用他人提供的有偿服务，不能有效保证其系统的安全可靠，并为系统的日常使用管理带来不便。因此，使用该方案需慎重。

利用VoIP技术组建IP电话网，语音质量尚未达到传统语音系统的高度，因此，目前还不宜用来取代传统的公务电话组网模式。但与公众电话网相似，轨道交通通信网络同样面临信息种类太多，以至系统结构趋于复杂的问题。减少信息种类，建立简洁的基于IP技术的同一网络，应该是轨道交通通信网的一个发展方向，在今后的轨道交通建设中将值得重视。设置数字程控交换机构建轨道交通的公务电话系统，因此仍是目前最佳的解决方案。

2.3 公务电话系统构成

按照设置数字程控交换机构建本线公务电话系统的方式，根据公务电话终端接入方式的不同，系统的具体构成有2种方式：①在控制中心设置程控交换机，各车站、停车场、车辆段设置远端模块，其中的公务电话终端接人各自的远端模块；各远端模块通过传输系统提供的 El 接口与控制中心程控交换机连接；②在控制中心设置程控交换机，各车站、停车场、车辆段的公务电话利用传输系统的接入设备提供的模拟语音接口以透传方式接入控制中心程控交换机。

方式一与方式二比较，可有效减少传输系统与程控交换机模拟用户接口板的配置，且能够更好地满足系统的要求。在控制中心一处设置程控交换机，在各车站、停车场、车辆段分别设置容量不同的远端模块。各车站、停车场、车辆段的公务电话用户通过电缆实回线引到各处的远端模块内，再通过传输系统提供的 El通道接入控制中心的程控交换机内。控制中心内部的公务电话用户通过电缆实回线直接接到程控交换机的用户接口上。公务电话系统在控制中心设置有操作维护终端、计费终端、话务台（人工或自动）等配套设备，从而实现轨道交通公务电话系统的功能。

3 专用电话系统设置方案、构成及比选

3.1 专用电话系统设置方案

专用电话系统[6]通常由调度电话、区间电话、站间电话及站内集中电话、紧急电话、接车电话、市内直线电话组成。目前专用电话系统的构成主要有3种方案：①设置专用数字通信系统；②设置独立的调度程控交换机系统；③利用公务电话程控交换机系统。

3.1.1 设置专用数字通信系统

设置专用数字通信系统[7]是指在控制中心设置专用数字通信主系统设备，在各车站及车辆段（或停车场）设置专用数字通信车站分系统设备，主系统设备与车站分系统设备间通过传输系统提供的2 Mb/s通道进行环状连接。该方案功能全面，可完成调度电话、站间电话、站内集中电话以及区间电话功能；单独组建系统，可靠性高；采用环状2 Mb/s通道连接，做到了通道的迂回保护功能。该方案应用广泛，目前，新建、改建铁路的调度通信系统均采用此方案，技术成熟，具有丰富的工程及开通经验，系统设备完全实现了国产化，设备维护管理方便。

3.1.2 设置独立的调度程控交换机系统

设置独立的调度程控交换机系统是指在控制中心设置独立的调度程控交换系统设备，各站段调度电话分机通过传输系统提供的a/b 线接口接入调度程控交换机。该方案可提供调度电话所要求的全部功能，且单独成系统，安全性较高，但站内直通电话需另设车站调度程控交换机解决。

3.1.3 利用公务电话程控交换机系统

利用公务电话程控交换机系统实现专用电话功能可有2个方案供选择。

方案一：利用公务电话系统设置的数字程控交换机独立实现轨道交通专用电话功能。目前，轨道交通公务电话系统所设置的数字程控交换机均具有强大的功能，能提供丰富的业务。在公务电话交换机基础上增加部分板卡并对软件进行必要修改便可实现专用电话的大部分功能；

方案二：在公务电话系统设置的数字程控交换机基础上增加调度服务器，共同实现轨道交通专用电话功能。

方案二与方案一相似，公务交换机的设置采用数字程控交换机加远端模块的方式。在控制中心设置数字程控交换机，在车站、车辆段（或停车场）处设置远端模块。在控制中心增加调度服务器，调度服务器与程控交换机之间采用2 M 通道连接。各调度总机与调度服务器相连，调度分机通过定义车站远端模块内的分机电话即可实现。站段内集中电话、站间行车电话和区间电话的实现方式与方案一相同。

3.2 专用电话系统设置方案比选

通过对上述方案的比较，利用公务电话程控交换机独立实现轨道交通专用电话功能的方案投资最少，但由于公务交换机支持的多方通话能力有限，当调度总机发起全呼时，系统很难满足要求。同时也不能满足专用通信对一般呼叫和紧急呼叫进行区分的功能要求，且在交换机故障时公务通信与专用通信将同时中断，造成调度电话、区间电话通信的中断。

其余方案在功能上均能满足要求。比较而言，数字专用通信系统方案在轨道交通及铁路工程中均有大量的应用，有成熟的经验可供借鉴，且该方案具有技术先进、组网能力强、操作简便、功能齐全、安全可靠的特点。系统通过传输系统提供的透明2 Mb/s通道组网，可实现系统的远程监控和诊断，节省了系统维护的费用，具有很高的技术先进性、可靠性和安全性，完全能满足线路调度功能要求。同时，在车辆段、停车场、车站可利用专用通信车站分系统设备实现站内集中电话、站间电话及区间电话功能，大量减少公务电话系统交换机的容量设置及对传输系统带宽的需求，降低工程投资。

3.3 专用电话系统的构成

在控制中心设置数字专用通信系统主系统设备（以下简称 MU)，在各车站、停车场、车辆段设置数字专用通信系统分系统设备（以下简称BU）。车站、停车场、车辆段的各种专用电话系统终端接入分系统设备。数字专用通信系统主系统设备与分系统设备间通过传输系统提供的2 Mb/s通道连接。在控制中心设置网管系统，完成本线范围专用电话设备的日常维护、用户外线监控等管理功能，实现对专用电话系统的统一网管，从而实现城市轨道交通专用电话系统的功能。

4 结语

城市轨道交通作为现代城市公共交通的重要组成部分，其安全性直接关系到广大乘客的生命安全，其安全运营是城市轨道交通运输的首要目标和基本原则，涉及到城市轨道交通安全运营的因素除有线电话系统外，还涉及到车辆、轨道、供电及社会灾害等，只有全面总结和完善城市轨道交通的各项安全保证设备和措施，才能最大限度地减少事故发生，降低事故带来的损失。

[1] 顾保南,叶霞飞.城市轨道交通工程[M].湖北:华中科技大学出版社，2006.

[2] 宋俐荣，晏军.电话机监控系统实施方案研究[J]. 通信技术，2011,44(05):63-67.

[3] 曹凡，曹恒，冯毅.基于GPRS 的IP 电话技术研究[J].通信技术，2008,41(08):195-197.

[4] 李红涛.IP语音电话及其安全性[J]. 信息安全与通信保密，2002(15)：50-52.

[5] 张华琳.远东哈里斯专用电话系统在北京地铁的应用[J].无线电通信技术，2009,35(01)：48-49.

[6] 陈东伐.城市轨道交通专用电话解决方案[J].现代城市轨道交通，2010(05)：15-17.

[7] 叶敏.程控数字交换与现代通信网[M]. 北京:北京邮电大学出版社,2004.