铁路专用网的数字调度通信系统设计与实现

2021-04-12

智能城市 2021年6期

（中铁武汉电气化局集团有限公司城市建设分公司，广东广州 511442）

1 铁路专用网的数字调度通信系统优点

列车和车站以及维护人员不仅可通过数字调度系统开展日常工作，还可实时调度列车的运行。工作人员只需要在电脑上下达运行任务，系统程序就会自动分析并根据信息进行相应的安排，有效避免了人工调度可能会发生疏漏等问题。同时，数字调度通信系统还可以实现远程调控，即使在通信拥挤的情况下也会将调度指令及时准确传送。

2 铁路数字调度系统的总体设计

铁路网数字调度通信自身的专业、特殊性决定了应用的需求，其需求功能主要体现在以下几个方面：

（1）铁运员工的控制需求。在铁运人员能优先和内部的其他人员以及部门进行通话，并确保通话过程无任何人为障碍。同时，铁运人员可随时与列车相关部门或人员就火车系统的正常运行进行协调和调度。另外，工作人员在处理中继调度和汇接以及限制出中继等核心工作时，不仅拥有优先通信的权利，而且可以连接上级通信网，形成一个新指挥网络体系。

（2）信息交换需求。为就职于铁路系统中的所有人员开通自身权限内的直接拨号呼叫权，另外，该调度系统应设计标准的接口，以确保该系统所有设备都能进行有效连接。

（3）铁路数字调度系统操作简单便捷需求。相关软件应功能完善，保证铁路系统的正常运营。铁路数字调度系统在设计时应结合数字通信和计算机控制技术等高科技技术，保障所开发的数字调度系统更完善，在容量、集成度、速度以及呼叫处理能力等方面能够满足铁路系统的高效运行需求。

3 铁路数字调度系统的总体结构

铁路数字调度系统以光传输网为媒介，传输的信号具有数字化、低衰耗、大容量等优势。调度通信系统还应具备完善的自愈技术，可以实现系统的自我保护、自我修复。铁路数字调度系统的总体结构主要有调度总机、调度分机、传输通道和调度所通话选叫装置等。

一般在铁路总局或铁路的某个大站设置调度总机，这是整个调度通信体系中的核心；为了方便相关人员的使用，一般在各个分站分设分机；通常会在调度室四周的调度机械室中设置呼叫装置；传输通道则是保障铁路局和各个分站之间的联络能够保持畅通，可以保障整个系统的通信功能[1]。

4 数字调度系统的硬件模块

调度系统硬件组成系统基于数字程控交换技术，采用模块化设计思想，其软硬件均采用模块化结构，用户可以根据需要选择不同的软硬件模块，构成应用系统。机架采用国家标准尺寸结构，根据不同容量的需求灵活配置。

本系统具有多样的接口功能，其配置和扩容都较为灵活，涵盖面较广。能配置在该系统上的接口板包括模拟/磁石/2B+D数字用户板、环形/2M数字/E/M中继板、共线/载波/调度台接口板以及数字式多路录音板、DTMF和FC信令板、CPU交换机网络板、二次电源板等。

（1）CPU交换网络板：不仅可使512路在数字交换时达到无阻塞全时分模式，还可提供信号音，搭建会议桥。

（2）DTMF/MFC信号收发板：信号收发板均由48/32套DTMF/FC全功能收发器构成。

（3）2M数字中继板：各个板均有1个标准的PCM接口。

（4）环路中继口板：各个板均有16个环路中维端口。

（5）载波中继板：各个板均有16个载波中继接口。

（6）E/M信令板：各个板均有16个E和16个M，可设置为1E/1M或2E/2M，配合四线板一起提供E/M中继接口。

（7）模拟用户接口板：各个板均有16个模拟用户口。

（8）2B+D数字端口板：每板8/2个28B+DU接口。

（9）四线接口板：每板16个四线接口。

（10）共线接口板：每板16个四线接口。

（11）磁石用户板：各个板均有8个磁石用户端口。

（12）录音板：各个板均有8个录音通道。

（13）二次电源板：各个子架均由2块板分担载荷，若发生故障，可实现自动切换。

5 数字调度系统在茂湛铁路中的实现

5.1 数字调度系统的构成

调度室和各站点的调度交换，调度/值班台和其他各类固定/网管终端以及录音仪等装置共同构成了调度通信系统。有线和无线调度业务能实现互通，主要是调度室的调度交换机和GSM-R系统互相连接的结果。

沿着铁路行驶路径分别设置站点调度交换机，黄略和湛江西客站接入既有茂湛2M数字环；塘口（不含）→塘口南线路所→湛江西客→湛江西货→东山段以2M环路形式接入广铁集团既有调度所调度交换机，在粤海台新增FAS调度台进行管辖。其中塘口南线路所、湛江西客、湛江西货的车站调度交换机配备2/4线音频接口，用来传送该站的450M无线列调信息。

该铁路数字调度系统的主系统设在铁路局调度中心，分系统设置在沿线的各分站中，主系统与分系统之间通过光传输系统提供的2M数字通道进行相互连通。每一个调度主机的基本共线单元均由上下行两个2M构成。此外，整个系统由主用和备用两个透明的2M数字通道构成，以形成该系统的数字自愈环。利用光传输系统，将主系统的下行2M和分系统的上、下行2M以及最后一站，即湛江西客站的上行2M连接起来，利用备用2M数字通道把主系统的上行2M和湛江西客的下行2M连接起来，形成该铁路的数字调度系统[2]。

调度主机、调度台和集中维护管理台以及录音设备共同构成调度中心主系统。为了方便系统组网和各部分装置的维护以及录音的查询等操作，需要在指定的专业机械室内部设置调度主机和集中维护管理台以及录音设备；调度主机不仅可实现列车和货运、牵引变电及其他调度通信，还具有站场和应急以及施工养护通信等多种功能，以上各功能也可成为相对独立的调度子系统。

在调度中心设列车和货运调度台，而其他调度台可设置在分站调度室中；中心调度员具备单键直呼所辖调度分机的权利，且分为全呼、组呼、会议等不同功能，调度电话随时保持畅通与阻塞，但是调度台属于高优先及用户，所以，调度台可在别人正在通话的过程中成功接通电话。

分系统主机、操作台和站场录音装置以及奇特的分机共同构成了各分站站点的分系统。与调度中心主系统一致，分系统的主机和站点录音装置需要被设置在专门的机械室中，操作台设置在值班室中，为值班人员提供呼叫调度等服务，操作台摘机后按键便可直接呼叫分站调度台，分机摘机后可直接与总调度通话。

站点分系统装置包含数字E1/2B+D接口、模拟中继/用户接口、选号/数字用户U/区间电话/4线和2线音频接口等不同种类的接口，能够实现模拟用户均能有效接入本系统。

5.2 铁路数字调度系统实现的业务

5.2.1 调度电话业务

行车和货运调度台被设在铁路调度中心内，远程调度台被设在供电和电务段等位置。各分站分系统通过供电光传输系统通道相连接，分系统的操作台均设在行车值班室内，电调和货运分机均可利用供电接口与分系统相连接，形成不同种类的子系统。中心调度员的呼叫权优先于各分站点工作人员，可下发各类型的调度任务，例如负责行车和货运的中心调度员可直接呼叫各分站点行车和货运工作人员。电调可直接呼叫车站供电人员等，共同组成了铁路系统的行调、货调、电调等多种调度电话业务。

5.2.2 站场通信业务

与原有的传统电话集中机不同的是，分站分系统的操作台与站内的调度分机、站场内的多类调度电话共同形成先进、智能的站内通信系统。车站值班员使通过操作台能够直接呼叫本站的信号员、质检员、车号员等，且畅通无阻塞，实现本站内的通信业务通过操作台即可完成。另外，黄略、湛江西客、塘口、塘口南线路所、湛江西货、东山站的调度值班人员还可以利用数调分系统互相通过操作台进行呼叫，可使各站场互相连接[3]。

5.2.3 站间的通信业务

该线各分站人员若要实现互相通信，则需通过各个数字调度分系统和光传输通道在操作台上互相呼叫[4]。

5.2.4 录音功能业务

该数字调度系统具有录音功能，主、分系统分别装有录音设备和录音仪，二者的协作实现调度系统的录音功能。

5.2.5 网络管理业务

数字调度系统利用网络管理子系统对整个系统中的设备进行维护以及数字配置等。网管系统不仅能够集中管理整个系统，还可以分散控制相关区段、控制单机的操作使用，该功能通过系统中的软件设置完成。当集中网管系统设置在调度中心的主系统侧边时，不仅能检查维修整个中心系统，而且能实时监控各分系统的运作情况，实现数据修改、故障检测等功能。若将其设在站点分系统侧，仅可监控所辖分区段的装置、维护，进行数据修改、故障检测切换等操作[5]。