城市轨道交通通信资源共享研究

龙卫民

龙卫民:中铁二院工程集团有限责任公司 高级工程师 610031成都

随着我国城市人口的快速增加，城市规模的不断扩大，城市交通量的迅猛增长，轨道交通作为低碳环保、快速便捷的城市公共交通工具，成为解决城市交通拥堵的良方，许多城市都加快了城市轨道交通的建设。

1 城市轨道交通通信系统的组成

城市轨道交通通信系统由专用通信、公用通信和公安通信三大系统构成。

专用通信由传输、公务电话、专用电话、无线通信、广播、时钟、视频监视、乘客信息、集中网络管理、电源等系统和通信线路组成，满足轨道交通行车指挥、运营管理服务的需求。

公用通信由移动通信引入、传输、电源等系统和通信线路组成，是公众移动通信网在轨道交通内的延伸，应满足中国移动、中国联通和中国电信等各电信运营商2G和3G移动通信引入的需求，为公众提供移动通信服务，以提高乘客乘坐地铁的舒适度，使乘客进入地铁候车和乘坐地铁时，能够享受与地面一样的移动通信服务。

公安通信由视频监视、无线通信、传输、信息网络、会议视频、有线电话、电源等系统和通信线路组成，满足公安部门公共治安的需要，是公安通信网在轨道交通内的延伸。

通信系统作为中枢神经是城市轨道交通的重要基础设施。如何合理进行通信资源共享、综合利用，尤为重要，也是目前国内城市轨道交通通信系统建设的难点和重要的研究课题。

2 资源共享的必要性

通过城市轨道交通通信系统的资源共享，能够最大程度地降低工程建设投资、减少维护定员，以及减少运营成本。目前许多城市进行大规模城市轨道交通建设，做好资源共享具有较大的经济效益和社会效益。同时，通过资源共享能够很好地解决城市轨道交通线网条件下，通信的互联互通问题，确保信息互通，有利于节省设备投资，也使线网间通信的互联互通问题迎刃而解。通过资源共享还能够节省机房面积，间接地节省土建工程费用。在线网规划下进行资源整合，能够使整个通信系统配置的最优化，能够提高应急指挥能力，特别是灾害状态下作为一个整体的协调统一指挥。

城市轨道交通的通信系统资源共享应遵循以下原则:满足各通信系统对安全性、可靠性的要求;在考虑投资主体和建设方式的情况下，选择适应运营管理的维护模式;应在线网规划下实现多条城市轨道交通的通信资源共享;系统容量应预留今后发展的需要;在降低工程建设成本的同时，应考虑减少建成后的运营维护人员及成本。

3 资源共享方案研究

城市轨道交通通信系统的资源共享可分为2个方面:一方面是一条城市轨道交通线中通信承载平台和传输媒介方面的资源共享;另一个方面是多条轨道交通的通信资源共享。

3.1 一条轨道交通线通信资源共享

在一条城市轨道交通线中，专用、公用和公安三大通信的服务对象不同，其各业务系统均是独立的。由于这三大通信的覆盖范围均是车站、地铁隧道等，因此在地下空间内有一定的联系，系统设备的布设地点基本一致，并且同时设计、施工、开通，也为资源共享创造了实施条件。城市轨道交通中的资源共享部分，主要有作为承载平台的传输系统、解决隧道内无线通信覆盖的漏泄同轴电缆、视频监视系统，以及作为传输媒介的光缆等。

3.1.1 传输系统

轨道交通传输系统承载TDM和IP二类业务。TDM业务包括话音信息、低速数据、电话中继等;IP业务包括视频及以太网数据信息。TDM业务的QoS保证没有问题，公安通信IP业务中的以太网数据信息的质量可以通过专享带宽给予保证。因此，三大通信的传输系统完全可以整合设置，但需要综合考虑投资主体、建设方式、运营管理维护模式、业主要求、传输承载业务带宽及发展需求等。

专用通信和公安通信的使用部门均属城市公共服务领域，投资主体一般是城市轨道交通公司，传输系统设备容量完全能够满足其对带宽的需求，共建也是可行的，可减少设备投资，共享维护设施及维护人员。

专用通信和公用通信的传输系统共享，需视建设方式和公用通信带宽需求综合考虑。建设方式为城市轨道交通公司建设，电信运营商租用通信资源时，可共建传输系统;建设方式为以空间资源占用方式，由电信运营商自主建设和维护时，由于使用、维护管理部门均不相同，且公用通信带宽需求大，引入地铁的业务不断增多，存在不断扩容的可能，采用电信运营商独立设置传输系统更为合理。

3.1.2 漏泄同轴电缆

专用无线通信系统一般采用800 MHz TETRA数字集群系统;频率配置为806～821 MHz(移动台发、基站收)和851～866 MHz(基站发、移动台收)2段频率。无线场强覆盖范围包括地铁运行线路全线的车站站台、站厅及区间等;采用天线+漏泄电缆方案，区间隧道采用漏泄同轴电缆辐射方式进行场强覆盖。

公安无线通信系统应保证地下与地下、地下与地面、地下与已建地铁线路，以及与公安局所属各部门之间的公安通信联络，以便出现重大案情或重大事故时，能够对现场公安各警种人员统一进行指挥调度。一般采用该城市的公安无线通信指挥调度系统制式，主要采用350MHz模拟集群或TETRA数字集群系统。

由于专用无线和公安无线的频段差异不大，本着资源共享的原则，从减少安装维护工作量、降低投资、节能环保、节省隧道空间等方面考虑，专用无线通信和公安无线通信宜共享漏泄同轴电缆。

公用通信引入的系统主要有:中国移动的GSM 900M、TD-SCDMA，中国联通的 GSM 900M、WCDMA，中国电信的CDMA2000，数字移动电视运营商的手机移动数字电视CMMB。在区间隧道无线覆盖方式采用漏泄同轴电缆，用上、下行信号分缆传输方式覆盖。由于公用通信的频段与专用通信差异较大，共用漏泄同轴电缆需要增加技术措施，影响通信质量，建议公用通信独立设置漏泄同轴电缆。

3.1.3 视频监视系统

专用通信视频监视系统是地铁运营管理现代化的配套设备，供控制指挥中心调度管理人员、车站值班员、站台工作人员及司机实时监视车站客流、列车出入站及旅客动向等情况。

公安通信视频监视系统通过设置在现场的摄像机，对地铁各车站重要区域旅客流动及治安情况进行实时监控，及时发现、震慑和打击违法犯罪行为，为查缉破案提供录像取证。

目前，专用视频监视系统和公安视频监视系统大都采用共用前端摄像机，后台设备和存储设备等各自独立建立方案。由于专用和公安的视频监视系统功能要求基本一致，监视范围也都是在站台、站厅、出入口等处，因此，这2个视频监视系统完全可以合二为一，设置一个综合视频监视系统，只需分别在车站值班员、中心调度员和车站警务站、派出所、地铁公安分局监控中心等设置监控终端，实现资源共享，节省投资。

3.1.4 光缆资源

目前，专用、公用、公安通信分别在城市轨道交通的隧道内，按上、下行方向各敷设1条光缆共计6条，大量占用地下隧道有限空间，加大投资和维护管理工作量。分析认为公用通信是否与专用通信的光缆合缆应视建设方式而定;当电信运营商采用租用通信资源方式时，合缆设置合适;当电信运营商采用以空间资源占用方式自主建设时，单独设置光缆更为合理。

3.2 多条轨道交通线通信资源共享

3.2.1 线网通信规划

做好线网通信规划是城市多条轨道交通线通信资源共享的前提和基础。随着建设规模和建设范围的扩大，在线网下产生了许多新的问题。因此，在进行城市轨道交通线网规划与具体线路工程可行性研究时，有必要增加线网通信资源共享规划研究，从系统性进行整体通信网研究，对通信的资源共享、互联互通、安全、可靠等问题统筹考虑，使研究成果能够指导具体线路设计，保证通信网的系统性、可靠性和协调性。广州轨道交通已经开展线网通信信号系统专题研究，用以指导2011～2020年线网建设规划编制，以及后续各线路工程可行性研究。

线网通信资源共享规划是在轨道交通线网规划的基础上，在设计理念、设计标准、设计方案、技术措施等方面统一标准，达到统一规划、资源共享的目的。在线网通信资源共享规划的指导下，开展具体线路工程设计，使设计方案得到了有效控制，避免了单条线路建设形成网络后再进行资源整合而对前期投入造成的浪费，达到了线网通信系统配置的最优化，降低建设投资，最大程度地减少今后长期运营成本的目的。

3.2.2 传输系统

当城市轨道交通是多条线，需要形成网络时，通信传输不仅要满足本线的需求，还应考虑控制中心、车辆段等与其他线的通信需求，其容量需求就会大幅增加，因此如何组织网络提高传输系统的可靠性就非常重要，研究表明可以通过多径路设计保证通信系统的可靠性和安全性。在原有各线传输系统的基础上，增加城市轨道交通骨干传输网，采用网状组网方式，在控制中心、车辆段、换乘站等设置传输设备，满足控制中心、车辆段与各线间的通信需求，同时骨干传输网为各线的传输系统提供保护，可大幅提高城市轨道交通传输系统在单点故障下的可靠性。控制中心、车辆段、换乘站等设置的传输设备预留各线引入条件，避免各线均在控制中心、车辆段设置传输设备，达到通信网的最优化和资源共享的效果。

3.2.3 控制中心和车辆段

控制中心和车辆段是城市轨道交通的通信枢纽和车辆检修基地，是调度通信系统中心和维修管理机构所在地，通信各系统的中心设备和控制设备均设置于此，并且其设备价值较高。充分利用控制中心同址的优势，共用中心设备有2大好处:一是容易实现线网间的互联互通;二是节省投资。随着建设规模和建设范围的扩大，城市轨道交通可设置2个控制中心，几条线共用1个车辆段。

控制中心和车辆段可按其管辖范围共用公务电话的交换机、专用电话的调度通信设备、无线通信的集群交换机、乘客信息系统的核心交换机、中心数据服务器、接口服务器及其网管系统设备等。设有2个控制中心时，2个控制中心的调度通信设备可以互联，并且作为异地容灾备份互为备用，提高可靠性。

3.2.4 换乘站

换乘站应分系统、分情况具体分析，划分各线间的界面及接口，先建线路应为后建线路预留设备容量及接口，在先建线及前期工程中应充分考虑配套的电源、设备用房及相关的沟、槽、洞等配套工程，做好预留。换乘站可共享共用基站、视频监视、广播等系统设备，由先期建设线路实施，并预留后期建设线路的接入条件。

4 结束语

专用、公用和公安三大通信应结合投资主体和建设方式，实现资源共享。做好城市轨道交通通信系统的资源共享，不仅能够最大程度地降低工程建设投资、减少维护定员、减少运营成本，还有利于线网间的互联互通，提高通信网络可靠性，产生较大的经济效益和社会效益。

［1］ 中华人民共和国.GB50157-2003地铁设计规范［S］ .2003．