长春地铁通信系统控制中心资源共享浅析

程 鑫

*北京城建设计研究总院有限责任公司 工程师，100037 北京

资源共享的目的是提高应急指挥能力，特别是灾害状态统一指挥，可以作为一个整体协调一致，节省机房面积，减少土建工程费用，节约能源，减少工程投资，减少维护定员。

实行资源共享，首先应考虑投资及运营管理模式的差异;资源共享必须以满足各线路本身的功能要求为前提，不能过分强调资源共享而忽视功能的本质要求;资源共享要充分考虑各轨道交通线实施时间差异，资源共享设施的配置要考虑技术的发展和可持续;在建设过程中应该是同步设计，预留条件，分期实施。

1 长春轨道交通概述

长春市中心城区轨道交通远景线网由5条放射线、2条半环线共7条线组成，其中1、2、5号线仍为放射式骨干线，规划采用大运量轨道交通(地铁)制式;3、4号线为“L”形放射式辅助线，采用轻轨制式，6、7号线为加密填充线，规划采用中运量轨道交通制式。7条线共同构成三主四辅双模式轨道交通线网。

根据建设规划，近期将建设长春地铁1号线一期和2号线一期工程。其中，1号线一期工程共设置车站15座，换乘站7座，南部设永春车辆综合检修基地;2号线一期工程共设置车站17座，其中换乘站6座，西端设西湖车辆段。

控制中心是城市轨道交通运营管理、行车、供电、环境控制、防灾报警的指挥中枢，对保证行车安全、提高服务质量具有重大作用。控制中心的控制模式有集中式、分散式和混合式3种。基于各线统一指挥、资源共享的思路，集中式最优、混合式次之，分散式最差。根据建设规划，长春市轨道交通选择混合式控制中心，即关联紧密、建设时机接近的3条地铁线路(1、2、5)共用一个控制中心，已建的轻轨3、4号线共用一个控制中心。

长春地铁1、2号线一期工程通信系统，包括专用通信系统、商用通信系统、公安通信系统三部分。专用通信系统是为轨道交通行车指挥及运营管理服务的;商用通信系统是轨道交通和电信运营商合作设置的，是公共通信网在轨道交通内的延伸;公安通信系统是根据公安及消防部门要求设置的，是公安通信网在轨道交通内的延伸。

长春轨道交通卫星广场控制中心容量按3条线设计，满足近期地铁1、2号线接入的条件，同时预留远期5号线的接入能力。长春地铁1号线计划于2015年开通，2号线计划2016年开通，建设时序仅相差一年，且控制中心物理位置相同，设备维护均为机电公司一家单位。在1号线通信系统的设计过程中应充分考虑系统资源和信息资源的共享，实现系统资源和信息资源的共享不仅能够优化通信网络的配置，而且能够降低建设工程造价。

2 通信系统控制中心资源共享

本文重点讨论专用通信系统在控制中心的资源共享问题。专用通信系统包括传输、电话、无线、广播、时钟、乘客信息等子系统，根据资源共享的设计原则并结合长春地铁的建设情况，对通信各子系统在卫星广场控制中心实现资源共享进行分析并提出设计方案。

2.1 传输系统

传输系统是地铁通信网络的基础设施，是通信系统的骨干，其经济合理性直接影响着整个通信系统的性价比。

目前国内轨道交通采用的主要有SDH、MSTP、OTN等制式。其中，MSTP(Multi Service Transport Platform多业务传送平台)基于SDH，同时实现TDM、IP等业务接入、处理和传送，提供统一网管的多业务传送平台，长春地铁1号线初步设计及2号线总体设计均将MSTP作为主选方案。

传输系统采用国际标准设备和接口，并根据线网规划预留与上层网或其他轨道交通线路的接入条件，为整个城市线网传输系统资源共享预留条件。

建设以GPS+BITS为核心的现代数字同步网，可以为地铁通信系统中的传输系统、无线系统和时钟系统等设备提供统一的高精度、高稳定度、高可靠性的同步时钟源。长春地铁1号线在控制中心新设GPS+BITS设备，作为线网的同步时间基准信号，地铁2号线及远期的地铁5号线均可利用1号线设置的GPS+BITS设备，达到同步设备的资源共享。控制中心传输设备的同步信号由BITS上接引，沿线设备从STM-64线路码提取同步时钟信号。

2.2 无线通信系统

长春地铁1号线推荐采用TETRA数字集群系统组建专用无线调度网络，在专用通信系统中投资较大，而控制中心集群交换机在无线通信系统中投资最大，是无线通信系统的核心，但平时的利用率不是很高。专用通信无线系统建设时，统筹考虑了长春地铁建设的整体情况，做到资源整合共享，利用集群系统特有功能，以尽量少的系统设备为尽量多的轨道交通线路服务，实现系统设备、技术、信息等资源共享。

长春地铁1号线推荐在卫星广场控制中心新设集群交换机，同时容量按3条线设计，满足后期2、5号线的接入。借助TETRA的VPN功能及在安全、独立的基础上，2、5号线仅需在控制中心设置各自的线路调度台等终端设备即可实现所有调度功能，架构如图1所示。同时，地铁3条线路共用集群交换机，为线路互联互通提供了便利条件，不仅可以实现部分用户空中接口互联，而且在不同线路紧急状态下调车作业时，可以实现调度台、车站固定台与车载电台之间的跨线通信。如图1所示。

图1 无线通信系统线网规划架构图

通过集群共网，轨道交通线共用一个系统资源，不但节约了投资，提高了资产的利用率，并且共享系统备品备件和运营维护服务，提高了对系统故障的响应速度，大大降低运营维护成本。

2.3 公务电话系统

当共用控制中心时，应考虑控制中心交换设备的共享，先建线配置的交换机的处理能力应预留后建线的接入条件，设备的用户板只配本线用户，将来建设时根据需要增加用户板，可提高公务电话系统互联互通的能力，更好地实现中继链路、计费系统、维护管理等资源共享。

结合长春市轨道交通线网规划，控制中心按区域分散设置(2～3条线合设一个控制中心)。公务电话系统建议按线路归属的控制中心区域汇接方式，在各控制中心设区域汇接局，各线设分线汇接局和用户接入局。卫星广场控制中心区域汇接局由1号线设置，主要实现本地用户的接入和1、2、5号线线间公务电话业务的转接，实现1、2、5号线公务电话的互联互通。同时，区域汇接局作为3条线的公务电话系统的出口局，实现地铁公务电话系统与市内公用电话网的互联互通。公务电话系统线网规划架构如图2所示。

2.4 时钟系统

时钟系统主要由中心一级母钟、车站二级母钟及子钟设备组成。中心母钟的驱动能力很强，输出接口容易扩展，可驱动多个二级母钟。后建线路可利用先建线路的中心母钟，这样可节省中心设备，还可以使几条线时间信息完全一致，保证轨道交通运行时间统一、准确。

长春地铁2、5号线控制中心一级母钟可独立设置，也可与1号线共用。本着满足功能需求，实现资源共享和节省工程投资的目的，推荐扩容1号线中心一级母钟的方案，系统构成如图3所示。

2.5 乘客信息系统

乘客信息系统(简称PIS)控制中心，由中心服务器(冗余配置)、视频流服务器、咨询应用服务器、直播数字电视编码器、磁盘阵列、视频/音频切换设备、采集/直播工作站、直播工作站、无线管理工作站、中心操作员/系统维护工作站、网管及监控工作站、多媒体素材管理工作站、视频监控终端、播出监视器、打印机、控制中心核心以太网交换机、无线控制器、路由器、防火墙及入侵检测系统等组成。控制中心局域网设计双网络结构，使控制中心的PIS设备连接成一个系统。

在乘客信息系统中，中心信源编制播放控制系统的设备投资很大，而各线路需要服务的内容基本相同，因此可以在控制中心的信息资源及系统资源实现共享。

长春地铁1号线在控制中心设置总编播中心，建立以每条线路的PIS系统为要素，保证每条线路的完整、独立运营管理的控制功能，并在此基础上实现轨道交通网络的信息资源共享，达到职责明确、风险分散的目的。1号线设置的总编播中心为2、5号线及后续线路PIS提供统一的公共信息，例如气象、政府公告、公益信息、重大活动等信息，便于实现节目源、发布渠道的统一监督、审查，同时也有利于降低各线路PIS单独制作或采集节目引起的系统投资。后续2、5号线中心级仅设置线路控制设备，主要负责从总编播中心系统接收发布的内容信息，并下发到各车站设备子系统、车载设备系统和车辆段设备子系统，以及接收本地铁线路的实时运营信息和时钟信息。

2.6 电源系统

国内城市快速轨道交通各弱电系统一般按分散、各自独立配置UPS电源方式设计，即根据各系统用电需求配置不同容量的UPS。这种供电方式在一定程度上形成电源系统设备品牌多、配件种类多、网管多、维护人员专业基础相对较弱、UPS电源容量利用率低。因此，弱电系统电源设备应进行适当的整合，以期达到UPS电源的资源共享，降低维护工作量，简化工作程序，压缩机房面积，从而减少工程规模和投资。

长春地铁1号线、2号线工程均在控制中心对专用通信、信号、自动售检票及综合监控系统进行UPS整合。整合后的电源应满足所有子系统用户的技术要求，包括电压波动、频率波动、回路数量、后备时间、负载性质、运行模式、切换时间等技术要求，并通过上述需求统一计算和选择蓄电池容量。

2.7 光缆资源整合共享

光缆线路是轨道交通通信系统以及各业务组网的最重要组成部分和基础。光缆径路选择的合理性、光纤类型的选择、光纤容量的选择对轨道交通全系统的安全性、合理性起着很大的作用。

合理利用光缆资源，组建光缆网络，避免各条地铁线路和各子系统在同一个物理径路上光纤资源的重复敷设，避免因重复敷设光缆所引起的既有托架、人防门孔洞、管孔资源的浪费，从而达到既满足各线光纤资源的需要，又可以节约资源、节省投资的目的，并且光缆网的统一建设也便于后期光缆的统一维护与维修。

长春地铁卫星广场控制中心位于地铁1号线卫星路站东侧，地铁1号线通信光缆设计过程中，充分考虑了后续2号线、5号线各子系统引入控制中心的光纤需求。在1号线卫星路站与控制中心间设置了大对数光缆，同时，在与2号线、5号线换乘车站，均设置了联络光缆，1号线区间光缆容量满足2、5号线接入控制中心的光纤需求。

3 结束语

随着长春轨道交通网络化建设的迅速推进，从单线通信系统的建设逐步发展到城市轨道交通综合通信网。本文结合长春地铁1、2号线通信系统工程的具体设计，讨论分析了通信各子系统在控制中心的资源共享方案，本着满足功能需求，实现资源共享和节省工程投资的目的，通过有效地规划利用地铁1号线建设的设备、信息资源，在满足后续2号线、5号线的功能需求的前提下，实现控制中心的资源共享，将大大提高轨道交通建设、运营的效率，最终实现轨道交通的高水平服务。

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