城市轨道交通通信设备系统

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系统对通信的要求是能够迅速、准确、可靠地传递和交换各种信息，达到双向联通的要求。

（1）对于运行组织而言，要保证将各站的客流情况、工作状况、线路上各个列车运行状况等信息准确迅速地传输到调度控制中心。同时，将调度控制中心发布的调度指挥控制命令与信号及时可靠地传送至各个车站及运行中的列车。

（2）对于系统的组织管理方面，要保证各部门之间和上下级之间保持畅通、有效、可靠的信息交流与联系。

（3）要保证本系统与外部系统的联系便捷畅通。

（一）城市轨道交通通信的分类:

城市轨道交通通信按用途可分为：

（1）城市轨道交通专用通信。它是系统内部运行组织的通信网络，用于列车运行调度指挥的通信联系，是最主要的业务通信网。

（2）地区自动通信。它是城市轨道交通系统内部的公务通信网，以及与外界通信网的连通通信网，是主要的公务通信网。

（3）有线广播通信。它是城市轨道交通系统运行组织的辅助通信网，主要布置在车站、车辆基地。

（4）闭路电视系统。它是城市轨道交通系统现代化管理的现场监控系统，主要布置在车站、车辆基地及业务管理系统。

（5）无线通信。相对上述有线通信而言，它更适用于位置不固定的相关业务工作人员间的联络，作为固定设置的有线通信网的强有力的补充。

（6）其他通信。字母钟报时系统，使整个系统在统一的时间概念下运转；会议系统，提供高效的远程集中会议通信，如电话会议、可视电话会议等；传真及计算机通信系统，提供现代化高技术的通信手段。

（二）城市轨道交通通信系统的组成

城市轨道交通通信系统主要包括传输、无线、公务电话、高度电话、站内及旁轨电话、闭路电视、有线广播、时钟、不间断电源等子系统。传输系统、时钟系统除了为各通信子系统提供服务外，还要为其他系统提供传输服务。

城市轨道交通系统通信网采用两条独立的通信传输线，并将通信传输信息（包括语音、数据、图像等）较均匀地分配到两条传输线上。如果其中一条线路发生故障或中断时，就由另一条线路独立承担传输任务，起到各用线的作用，从而有效地保证城市轨道交通通信的可靠性。

（一）传输线的分类

（1）有线通信系统的光缆和电缆。

（2）无线通信系统的漏泄电缆。

（3）广播系统的屏蔽对称电缆。

（4）连接各类设备的射频电缆、对绞电线电缆、电源线、并行总线等。

连接的设备有无线电台、监视器、摄像机、广播喇叭电话机、维修终端等。

（二）传输线的特点

（1）采用阻燃、低毒、低烟性能材料制作电缆外套（尤其是安置在地下隧道的电缆）。

（2）加强屏蔽、接地措施，保证安全接地和防止地下迷流造成侵蚀。

（3）采用易于维护保养的充油填充方式，因为电缆、光缆设置的空间有限（无论是地下隧道，还是高架结构的单轨轨道梁）。

（4）要求具有转换速度快、频带宽、容量大、抗干扰能力强、耐腐蚀等性能，一般均选择光纤传输线。

（三）光纤传输系统

随着通信传输技术的发展，城市轨道交通的有线通信系统已普遍采用光纤传输方式。光纤传输系统的主要组成有：

1．电端机

将各个通信终端的语音、数据、控制信号、图像信号等汇集；另一方面将其他通信终端送来的汇总后的各种信号进行分路，便于送向本终端的各类设备。

2．光端机

将电端机汇总后的电信号转换为光信号（E/O），并通过光缆传输到所需送达的终端；另一方面将其他光端机经光缆送达的光信号转换成电信号提供本终端的电端机（O/E）。

3．光纤传输电缆（光缆）

利用光纤通信电缆容量大、抗干扰能力强的特点，完成大容量信息的准确、快速传输。

城市轨道交通通信系统交换网的作用是在车站系统完成各个车站之间的信息汇总传输之后，将信号具体转接到每一个用户（如电话机）。目前，通信用交换机已从步进制交换机、纵横制交换机，发展到了体积小、容量大、噪声低、功能强、扩容容易、维护简便的程控交换机，并被普遍采用。城市轨道交通系统是一个现代高新技术运输系统，必然选用程控交换机来组成通信交换网。

（一）城市轨道交通系统程控交换网组成

1．轨道交通专用电话网

为系统运行设置的专用业务电话网。

2．数字式程控电话网

为系统运转和对外联络设置的公务电话网。

（二）城市轨道交通专用电话网

城市轨道交通专用电话网的作用是为调度控制中心的调度员、车站值班员、车辆基地值班员等运行指挥操作人员提供直线电话服务和组呼功能，为轨旁电话和其他专用内部电话提供自动交换功能。具体而言，有如下功能：

1．站间直线电话功能；

为了提高运行组织的效率，保证运行组织通信联络的可靠性与便捷性，站间直线电话只需拿起电话不必按键即可建立相互间的通话关系。站间直线电话的语音信号经由电缆芯线传输，用于相邻两个车站之间进行行车相关业务的联系。

2．调度电话功能

在调度控制中心，选用带有功能键和液晶显示器的多功能数字电话机作为调度控制台的电话机。在各个车站，选用带有功能键和液晶显示器的双音多频电话机作为调度电话分机。配置液晶显示器，可以显示呼叫方的数字编号信息，形成可见可闻的联络信息。

在调度控制中心，设有若干个调度控制台，如列车调度台、电力调度台、环境控制调度台、防灾报警调度台等业务调度台以及一个总调度台。总调度台不与车站调度电话分机直接联系，仅与各个调度台通话，再由各个调度台向各车站调度分机传达调度命令。

调度电话的功能有：

（1）总调度台的功能。对各调度台进行直线呼叫功能。

（2）各调度台的功能。对所属分机进行组呼的会议功能，一次呼叫部分车站调度分机；对所属分机进行全呼的会议功能，一次呼叫全部车站调度分机；对所属分机进行单呼的直线联系功能，一次呼叫单个车站调度分机。

（3）轨旁电话功能。为了运营需要，在线路旁按规定的间隔距离（上海地铁1号线为450 m）设置轨旁电话，便于司机及其他工作人员在需要时能在现场直接与有关部门联系。

轨旁电话机需设置坚固的防护外罩，采用金密封式设计，使其具有良好的防潮性能和抗击打能力。

每2～3个轨旁电话并联在一起，通过专用电缆连通最近的程控交换机，使其能与各调度控制台和其他任何一个分机取得直接联系。

（4）集中电话机功能。在各个车站设有集中电话机，在车辆基地也设有若干台集中电话机，便于车站、车辆基地各职能部门能与本站（基地）相关单位取得便捷联系。集中电话机的控制台与分机的组成与调度电话系统相类似。

（三）数字式程控电话网

通过程控交换机及光纤传输系统的连接，车站内属于数字式程控交换电话网的用户（话机）间可通过拨号直接通话，也可通过拔号与其他车站或单位的用户通话，还可通过中继模块的转换，与市内电话用户建立联系。

数字式程控电话网可用人工转接或自动转接方式与市话网连接，提供的使用功能较多：一般自动电话功能、呼叫等待功能、呼叫人工或自动转移、呼叫保持功能、直线电话功能、强插功能、三方或多方会议功能、遇忙回叫功能、呼叫带答功能、重复呼叫功能、快速呼叫功能、移机应答功能等。

广播系统是将各种语音信息传送到用户的一种通信方式，它具有快速响应的能力，城市轨道交通中使用的广播系统不同于大型娱乐中心、铁路车站、民航机场等地的广播系统，它可以通过控制中心的操作终端指挥整条线路的广播，使整条线路的每个车站的广播系统既独立又成为统一的整体，如广州地铁1号线采用的广播系统是德国西门子AC提供的VARIODYN3000系列，其主要功能是：向广大乘客发布有关时间、车次变动、列车延时、行车安全、紧急情况以及突发事件等信息。

从广播覆盖范围看，广播系统分为车站广播系统和车辆基地广播系统。

（一）车站广播系统

车站广播系统允许对车站内四个播音区进行广播，包括从车站播音和从控制中心对车站进行播音。四个播音区是：站台1（上行）、站台2（下行）、站厅和办公区域。

1．从控制中心播音

在中央控制室配置有三个广播播音台：列车调度播音台、电力调度播音台、环境控制调度播音台口三个播音台之间实施互锁＇即当一个播音台在广播时，其他播音台不能插入或便其中断播音，如图1所示。

图1 中央控制室播音示意图

三个播音台上均配有麦克风和选择键盘，用来对各车站或各区域进行选择播音。在通信机房内设有前置放大器、功能控制与接口单元等广播设备。麦克风发出的语音信号经过前置放大器放大后，通过电缆中间一对专用屏蔽广播线将信号送达所需广播的地点。选站键盘送出的播音区域选择信号，经过控制与接口单元，由专用通信信道送达各车站广播设备的控制单元。

控制中心广播系统可以达到下列播音功能：

（1）对所有车站所有区域通过键盘选择后进行播音；

（2）对每个运行方向的站台通过键盘选择后进行播音；

（3）每个车站的所有广播区域通过键盘选择后进行播音；

（4）对全部车站的各个广播区域通过键盘选择后进行播音。

控制中心内每个播音台均装有扬声器，可以对播音进行监听。

2.从本车站播音

在各车站的行车值班室和副值班室配各带有麦克风和选择键盘的播音台，两台之间实施互锁。在车站的通信和机电室内设有前置放大器、功能控制及接口单元等车站广播设备，这套广播设各可以供本站播音员向本站各广播区域进行播音，还可转接控制中心发来的调度员播音，在本站行车值班室可以对播音进行监听。

各车站的广播播音台对本站的四个广播区域进行播音时具有优先权，即本站播音键盘选择键按下后，既接通该广播区域的广播电路，也中断了控制中心调度台送来的广播播音信号，如图2所示。

图2 车站广播系统示意图

（二）车辆基地广播对讲系统

车辆基地广播对讲系统设有维修值班员、信号楼控制室值班员、车辆基地列车调度员使用的三个播音台。播音范围分三个区域：车辆基地入口区域、维修区域和停车库区域。

三个播音台都配置麦克风和键盘，以及对讲控制台。同样，在机房内设有广播设备，用于对信号的放大和对播音区域（或对讲分机）进行选择控制，如图3所示。

图3 车站广播与对讲系统示意图

（1）三个播音台的优先权如下：

第一优先权——车辆基地列车调度员（在车辆基地运转调度室）；

第二优先权——车辆基地信号楼值班员（在车辆基地信号楼值班室）；

第三优先权——车辆基地维修值班员（在车辆基地检修车间）。

（2）三个广播区域的选叫原则如下：

每个广播台可对某一个广播区域进行广播；

每个广播台可对所有三个广播区域进行广播。

车辆基地广播系统除了安装播音扬声器广播外，还安装了对讲分机。对讲分机通过电缆与三个播音台的对讲控制台相连，对讲机的扬声器与麦克风设在分机内，还设有三个选择键，以便车辆基地内工作人员能够方便地与各个对讲控制台的值班员直接通话而不致大范围的喧哗。对讲分机还可根据需要分成若干个分机组，分布在各个广播区域。

（3）对讲系统的选叫原则如下：

每个对讲控制台可以选叫出所有对讲分机；

每个对讲控制台可以选叫出多达8个分机组中的所有对讲分机；

每个对讲控制台可以选叫出任何一个对讲分机；

每个对讲控制台可以与另一个对讲控制台单独对讲；

每个对讲分机可以单独地与另一个对讲控制台对讲。

如果某一对讲控制台呼叫正在通话的对讲分机，会显示“忙”信息，如果某一对讲控制台正在通话，有分机呼叫它，有相应的声光显示提醒值班员，值班员可将此提醒声切断。

在对讲控制台上，对应于每一个对讲分机都有一个带有灯光显示的按键。

当某个对讲分机组正处于对讲状态时，其他对讲控制台对该机组中的任何一个对讲分机的呼叫都将被视为无效。

闭路电视系统是安全技术防范中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统。它可以通过摄像机及其辅助设备（镜头、云台等）直接观看被监视场所的一切情况，可以把被监视场所的图像内容、声音内容同时传送到监控中心，使得被监视场所的情况一目了然。闭路电视系统的另一个特点是可以把被监视场所的图像及声音全部或部分记录下来，为日后某些事件的处理提供方便条件及重要依据。

城市轨道交通系统闭路电视监控系统分为控制中心设备和车站设备两部分。

（一）控制中心电视监控设备

在调度控制中心的总调度台和列车调度台、环控调度台均设置有控制键盘和监视器。调度员通过键盘来选择所需了解的某个监视部位，通过监视器来观察了解该部位的现场实况，如图4所示。

图4 控制中心电视监控设备

各车站送来的图像，接入图像切换开关单元的输入端，输出则直接或间接地连通下述设备：

（1）调度用监视器；

（2）磁带录像机；

（3）通信维护用监视器。

在控制中心的通信机房内，除了设有通信维护用监视器之外，还配备相应的控制盘，供通信维护人员使用。

（二）车站电视监控设备

车站内设有若干台监视摄像机，按需要分别安装在站厅层和站台层，设在站台层的摄像机主要拍摄上下行站台始末端。站厅层摄像机则配备有自动云台，可以上下左右偏转进行摄像，如图5.23所示。

图6 车站电视监控系统示意图

车站值班室、副值班室内设置监视器和控制键盘，可以对站厅摄像机及图像切换开关单元进行控制，供值班员选择所希望看到的监控部位图像。

车站监控摄像机的输出，连接到图像切换开关单元的输入端。图像切换开关单元有10路输入和12路输出。输出端输出中的3路连接车站的3个监视器，供值班员、副值班员使用；另外4路输出经过图像复用调制器合并为一路由光发送机经对电光信号（E/O）转换后，由光纤电缆送达控制中心的光接收机经光电信号（O/E）转换，然后由设在控制中心的图像分路解调器还原后输出4路图像信息，供控制中心调度员使用。输出端输出中的另4路接至站台上的列车工作监视器，供司机监视乘客上下车的情况。输出端输出中的第12路引至车站通信机械室，通过一台9寸监视器，供通信维修人员使用。

（三）闭路电视监控系统的构成

对于车站较多的轨道交通系统来说，并非每个车站发出的四幅图像可同时进入控制中心的控制与接口单元，而是仅有三个车站可向中心发出各四幅图像。这时，将由调度员按压的选择键来决定。

为了便于识别，每个车站备有图像字符发生器，产生该站的识别字符、图像记录日期和时间。车站值班员、调度员、维修人员均可以通过键盘选择所需监视部位图像。而且不仅是指选出一幅图像并使之固定地显示在监视器上，还可通过预先编程的方式提供对众多输入图像进行自动扫描显示功能，扫描顺序可预先编程，也可按键选择，图像切换开关单元具有调节图像停顿时间的功能，以便在0～90秒范围内进行调节。

城市轨道交通系统线长点多面广，变动因素多，有线通信保证了在固定地点工作的人员互相之间的通信联络便捷可靠。无线通信则为处于移动状态的相关工作人员（如运行中的列车司机、车站内流动的工作人员、公安警务人员、各工种抢修或维护人员及意外情况下的组织指挥操作人员等）提供便捷可靠的通信联络手段。

无线通信系统采用双向无线通信，一般采用4个频率对，每对频率相差10MHz。

（一）各个频率相应的工作范围分配（以上海地铁1号线为例）

信道1：列车调度通信，覆盖范围为各车站；

信道9∶治安警务通信，覆盖范围为沿线各站及地面部分；

信道0∶车辆基地通信，覆盖范围为车辆基地；

信道8∶紧急备用信道，覆盖范围为信道1和信道0的总和。

在地下隧道部分，工作范围是轨道最高处以上1.5～3.5 m；在站台层及站厅层，工作范围是地板上1～3 m；在车辆基地，工作范围是以信号楼为圆心，半径为2km的平面圆为底，以地面到钢轨顶面土方6m为高的圆柱体空间。

（二）无线通信系统的组成

（1）安装在车站和隧道内（或高架等布置的线路旁）的漏泄同轴电缆；

（2）安装在车站内的天线及射频电缆；

（3）安装在车站内和车辆基地的基地台设备；

（4）安装在列车驾驶室内的列车无线电设备、天线、控制板、电源及电线；

（5）带有电池及充电器的便携式无线电台；

（6）安装在控制调度中心的控制台，比较判断选择器、中继设备、电源及电缆；

（7）安装在各个车站和列车上的无线通信控制台；

（8）安装在高度控制中心的自动指示设备，可以指示正在通话的信道。