轨道交通专用无线通信系统方案探析

摘要：专用无线调度指挥系统是城市轨道交通通信系统中的关键部分，关乎行车安全、对城市轨道交通的运输效率、管理水平和服务质量有重要影响，因此合理优化的系统方案对轨道交通通信系统至关重要。本文结合实际工程经验对南京地铁11号线专用无线调度指挥系统方案进行了分析，提出了一些建议。

关键词：轨道交通；无线调度；数字集群；基站

1引言

无线通信服务于日常生活，用于人际沟通，无线通话的称为公用移动通信；无线通信服务于城市轨道交通的运营、生产，提供行车调度指挥与其他相关部门互通信息，包括调度列车、环境控制、调度公安、车辆段机车、后勤部门等无线沟通的就是这里提到的专用无线通信。

2专用无线调度系统功能

2.1通话及调度功能

通话及调度功能指的是指挥中心工作人员和列车驾驶员、车站工作人员之间、列车驾驶员之间、车辆段工作人员与车辆段列车驾驶员、公务电话和无线用户等的通话。

2.2数据功能

数据承载业务主要有三种类型：电路方式、短数据和分组数据。无线移动台之间、无线移动台与固定台之间可以发送短消息。在系统二次开发的基础上，还能提供用户的状态信息服务、紧急告警服务等特殊服务。

2.3辅助业务功能

辅助的业务功能有：接入远程调度台；录音；调度区域选择；越基站无隙切换；会议呼叫；超越覆盖指示；组呼的迟后进入；遇忙呼叫转移等。

2.4网络管理功能

专用无线网络管理与控制有效、灵活，网管功能如下：性能管理：收集测量数据、跟踪数据，管理故障或维护；监视告警状态及处理告警过程；处理设备状态。配置管理：时间管理，软件管理，无线电网络管理，路由管理。用户管理：管理用户数据，管理业务数据，管理补充业务，管理用户位置，管理组（群），管理封闭用户组（群）等。

2.5无线广播功能

建议预留与车厢内的列车广播系统通信通道，以便能够对车内乘客进行紧急呼叫和广播。如遇到危机情况，列车上的乘客可以按动车厢内的紧急呼救按钮，与指挥中心防灾调度员进行通话。

3系统方案

3.1系统制式选择

根据目前无线通信技术的发展，专用无线调度指挥系统制式主要可分为常规无线通信、模拟集群、数字集群、GSM-R、LTE等。考虑到国内城市轨道交通专用无线绝大多数采用TETRA组网，有完整的产业链和成熟的二次开发，结合南京市既有城市轨道交通线路和在建线路基本采用TETRA制式组网，系统推荐采用TETRA制式数字集群设备进行组网。

3.2基站配置方案

南京地铁11号线一期工程共设20个车站、一座车辆段、一座控制中心，在满足服务质量的基础上，结合本工程车站分布和线路特点，专用无线调度指挥系统可以采用两种组网方案：全基站小区制方案和多基站中区制光纤直放站方案。两个方案结合场强覆盖方案可以划分为不同的基站覆盖区。全基站小区制方案全基站小区制方案在本工程各车站、车辆段分别设置集群基站，共设21座集群基站，基站通过传输系统提供的数据通道和控制中心的集群交换机互联。车辆段地面区域利用全向天线的方式进行场强覆盖，各车站站厅、站台采用功分器、耦合器加全向小天线的方式进行场强覆盖；隧道区间利用泄漏同轴电缆，以上下行合缆的方式加以覆盖，在过长的正线区间，增加光纤直放站做信号补盲。本方案的特点是每个站点区域都为一个独立的基站覆盖区。2）多基站中区制方案多基站中区制（光纤直放站）方案在车辆段设置一个基站，覆盖车辆段内区域。在20个车站中的7个车站各设置1套集群基站（间隔2个车站即设置1套集群基站），其中7个车站各设置1套光纤直放站近端机；在13个车站设置1套光纤直放站远端机，光纤直放站远端机接入临近车站直放站近端机；每3个站点及所属区间为一个独立的基站区。3）方案比选以上两种方案各有优缺点，小区制方案系统功能较强，系统稳定性较高，组网和开通较容易，同时可组成统一的网络管理；中区制方案性能满足要求，系统投资较低，但在组网灵活性、抗干扰性、稳定性、通信质量指标等系统性能方面都稍劣于小区制方案；中区制共用信道用户数增多，耐过载能力较差，紧急情况下话路激增容易阻塞。因此推荐本工程采用全基站小区制方案。

3.3射频覆盖方案

覆盖方式专用无线调度指挥系统的场强覆盖范围包括地铁运行线路全线各车站的站台、站厅、区间隧道以及整个车辆段的地面区域（含运用库、检修库等），场强覆盖具体方式为：沿线地下运行线路及地下车站的岛式站台区主要采用漏泄同轴电缆辐射方式；沿线地下车站的站厅区（含部分出入口通道、换乘通道等）及侧式站台区主要采用室内吸顶低廓天线方式；车辆段主要采用室外全向天线进行场强覆盖，对于运用库等室内区域可结合场强测试的结果采用光纤直放站+室内低廓天线补强。越区切换根据TETRA标准，需根据实际无线通信的环境合理选择越区切换参数，来保证列车移动用户在行进过程中越区切换的高可靠性，其中本小区和相邻小区的各种门限电平参数及测量计算时间参数是主要的两大类参数。

3.4频率配置方案

频率配置的原则是尽可能降低和减少各种类型的频率干扰和提高频率的利用率。频率干扰的类型有同频干扰、邻道干扰、互调干扰等。频率配置应考虑如何降低和减少这些干扰，特别是三阶互调干扰。本工程建议采用三组频率（ABC方式），每组频率2对，三组频率以ABC方式交替配置于20座车站，即正线采用6对载频。车辆段采用2对载频。

4专用无线调度系统构成

在浦江控制中心设800MHzTETRA数字集群交换机，并设置网管、调度台等设备。在20座车站设置基站、固定电台等设备，在车站及隧道区间分别设置天馈设备。在车辆段设置基站、远端调度台和天馈设备。同时，为相关运营维修人员配置移动手持台，根据工程初期列车的配属情况配置相应的车载台。结合线路走向及地形特点，可能存在遮挡问题，还建议在实施工作中，根据场强测试数据对无线网络进行调整。

5结论

上述结合南京地铁11号线工程对城市轨道交通专用无线通信进行了介绍，从系统功能、系统方案及系统构成三方面结合实际城市轨道交通建设经验做了分析，希望能对轨道交通通信系统专业从业者有所帮助。

参考文献

[1]韦毅.城市轨道交通专用无线通信系统[M].北京:铁道通信信号,2003.17.

[2]费汉明等.城市轨道交通TETRA专用无线通信系统设计[M].北京:铁路计算机应用，2013,22(9).

[3]余继.无线集群通信在地铁中的应用探讨[M].北京:中国新技术新产品,2010,(19)

[4]马卫东等.专用无线数字通信技术标准及应用研究[M].北京:中国无线电,2015,(6)

[5]胥智鹏.上海轨道交通5号线南延伸工程无线通信方案探讨[M].上海:城市轨道交通研究,2015,18(7)

作者:李静漪 单位:中铁十六局集团电务工程有限公司