城市軌道交通通信系統是為確保提供傳輸服務、給旅客提供信息、並且保證車站及車上旅客進行高度控制而建立的一個視聽鏈路網。通信系統為運營、管理及維修人員或其他系統的設各通過傳輸(諸如語音、數據、圖像等)電信號在一定的距離內進行通信,通信的服務範圍包括運營控制中心、車站、車輛段、站內及沿線。
通信系統是多個獨立的子系統的組合。這些子系統在設計上能協調工作,在不同的運營環境下正確地相互作用。各子系統應能對各自子系統內的故障進行檢測和報警,從而確保整個通信系統的可靠性。
系統對通信的要求是能夠迅速、準確、可靠地傳遞和交換各種信息,達到雙向聯通的要求。
(1)對於運行組織而言,要保證將各站的客流情況、工作狀況、線路上各個列車運行狀況等信息準確迅速地傳輸到調度控制中心。同時,將調度控制中心發布的調度指揮控制命令與信號及時可靠地傳送至各個車站及運行中的列車。
(2)對於系統的組織管理方面,要保證各部門之間和上下級之間保持暢通、有效、可靠的信息交流與聯繫。
(3)要保證本系統與外部系統的聯繫便捷暢通。
(一)城市軌道交通通信的分類:
城市軌道交通通信按用途可分為:
(1)城市軌道交通專用通信。它是系統內部運行組織的通信網絡,用於列車運行調度指揮的通信聯繫,是最主要的業務通信網。
(2)地區自動通信。它是城市軌道交通系統內部的公務通信網,以及與外界通信網的連通通信網,是主要的公務通信網。
(3)有線廣播通信。它是城市軌道交通系統運行組織的輔助通信網,主要布置在車站、車輛基地。
(4)閉路電視系統。它是城市軌道交通系統現代化管理的現場監控系統,主要布置在車站、車輛基地及業務管理系統。
(5)無線通信。相對上述有線通信而言,它更適用於位置不固定的相關業務工作人員間的聯絡,作為固定設置的有線通信網的強有力的補充。
(6)其他通信。字母鍾報時系統,使整個系統在統一的時間概念下運轉;會議系統,提供高效的遠程集中會議通信,如電話會議、可視電話會議等;傳真及計算機通信系統,提供現代化高技術的通信手段。
(二)城市軌道交通通信系統的組成
城市軌道交通通信系統主要包括傳輸、無線、公務電話、高度電話、站內及旁軌電話、閉路電視、有線廣播、時鐘、不間斷電源等子系統。傳輸系統、時鐘系統除了為各通信子系統提供服務外,還要為其他系統提供傳輸服務。
城市軌道交通系統通信網採用兩條獨立的通信傳輸線,並將通信傳輸信息(包括語音、數據、圖像等)較均勻地分配到兩條傳輸線上。如果其中一條線路發生故障或中斷時,就由另一條線路獨立承擔傳輸任務,起到各用線的作用,從而有效地保證城市軌道交通通信的可靠性。
(一)傳輸線的分類
(1)有線通信系統的光纜和電纜。
(2)無線通信系統的漏洩電纜。
(3)廣播系統的屏蔽對稱電纜。
(4)連接各類設備的射頻電纜、對絞電線電纜、電源線、並行總線等。
連接的設備有無線電臺、監視器、攝像機、廣播喇叭電話機、維修終端等。
(二)傳輸線的特點
(1)採用阻燃、低毒、低煙性能材料製作電纜外套(尤其是安置在地下隧道的電纜)。
(2)加強屏蔽、接地措施,保證安全接地和防止地下迷流造成侵蝕。
(3)採用易於維護保養的充油填充方式,因為電纜、光纜設置的空間有限(無論是地下隧道,還是高架結構的單軌軌道梁)。
(4)要求具有轉換速度快、頻帶寬、容量大、抗幹擾能力強、耐腐蝕等性能,一般均選擇光纖傳輸線。
(三)光纖傳輸系統
隨著通信傳輸技術的發展,城市軌道交通的有線通信系統已普遍採用光纖傳輸方式。光纖傳輸系統的主要組成有:
1.電端機
將各個通信終端的語音、數據、控制信號、圖像信號等匯集;另一方面將其他通信終端送來的匯總後的各種信號進行分路,便於送向本終端的各類設備。
2.光端機
將電端機匯總後的電信號轉換為光信號(E/O),並通過光纜傳輸到所需送達的終端;另一方面將其他光端機經光纜送達的光信號轉換成電信號提供本終端的電端機(O/E)。
3.光纖傳輸電纜(光纜)
利用光纖通信電纜容量大、抗幹擾能力強的特點,完成大容量信息的準確、快速傳輸。
城市軌道交通通信系統交換網的作用是在車站系統完成各個車站之間的信息匯總傳輸之後,將信號具體轉接到每一個用戶(如電話機)。目前,通信用交換機已從步進位交換機、縱橫制交換機,發展到了體積小、容量大、噪聲低、功能強、擴容容易、維護簡便的程控交換機,並被普遍採用。城市軌道交通系統是一個現代高新技術運輸系統,必然選用程控交換機來組成通信交換網。
(一)城市軌道交通系統程控交換網組成
1.軌道交通專用電話網
為系統運行設置的專用業務電話網。
2.數字式程控電話網
為系統運轉和對外聯絡設置的公務電話網。
(二)城市軌道交通專用電話網
城市軌道交通專用電話網的作用是為調度控制中心的調度員、車站值班員、車輛基地值班員等運行指揮操作人員提供直線電話服務和組呼功能,為軌旁電話和其他專用內部電話提供自動交換功能。具體而言,有如下功能:
1.站間直線電話功能;
為了提高運行組織的效率,保證運行組織通信聯絡的可靠性與便捷性,站間直線電話只需拿起電話不必按鍵即可建立相互間的通話關係。站間直線電話的語音信號經由電纜芯線傳輸,用於相鄰兩個車站之間進行行車相關業務的聯繫。
2.調度電話功能
在調度控制中心,選用帶有功能鍵和液晶顯示器的多功能數字電話機作為調度控制臺的電話機。在各個車站,選用帶有功能鍵和液晶顯示器的雙音多頻電話機作為調度電話分機。配置液晶顯示器,可以顯示呼叫方的數字編號信息,形成可見可聞的聯絡信息。
在調度控制中心,設有若干個調度控制臺,如列車調度臺、電力調度臺、環境控制調度臺、防災報警調度臺等業務調度臺以及一個總調度臺。總調度臺不與車站調度電話分機直接聯繫,僅與各個調度臺通話,再由各個調度臺向各車站調度分機傳達調度命令。
調度電話的功能有:
(1)總調度臺的功能。對各調度臺進行直線呼叫功能。
(2)各調度臺的功能。對所屬分機進行組呼的會議功能,一次呼叫部分車站調度分機;對所屬分機進行全呼的會議功能,一次呼叫全部車站調度分機;對所屬分機進行單呼的直線聯繫功能,一次呼叫單個車站調度分機。
(3)軌旁電話功能。為了運營需要,在線路旁按規定的間隔距離(上海地鐵1號線為450 m)設置軌旁電話,便於司機及其他工作人員在需要時能在現場直接與有關部門聯繫。
軌旁電話機需設置堅固的防護外罩,採用金密封式設計,使其具有良好的防潮性能和抗擊打能力。
每2~3個軌旁電話並聯在一起,通過專用電纜連通最近的程控交換機,使其能與各調度控制臺和其他任何一個分機取得直接聯繫。
(4)集中電話機功能。在各個車站設有集中電話機,在車輛基地也設有若干臺集中電話機,便於車站、車輛基地各職能部門能與本站(基地)相關單位取得便捷聯繫。集中電話機的控制臺與分機的組成與調度電話系統相類似。
(三)數字式程控電話網
通過程控交換機及光纖傳輸系統的連接,車站內屬於數字式程控交換電話網的用戶(話機)間可通過撥號直接通話,也可通過拔號與其他車站或單位的用戶通話,還可通過中繼模塊的轉換,與市內電話用戶建立聯繫。
數字式程控電話網可用人工轉接或自動轉接方式與市話網連接,提供的使用功能較多:一般自動電話功能、呼叫等待功能、呼叫人工或自動轉移、呼叫保持功能、直線電話功能、強插功能、三方或多方會議功能、遇忙回叫功能、呼叫帶答功能、重複呼叫功能、快速呼叫功能、移機應答功能等。
廣播系統是將各種語音信息傳送到用戶的一種通信方式,它具有快速響應的能力,城市軌道交通中使用的廣播系統不同於大型娛樂中心、鐵路車站、民航機場等地的廣播系統,它可以通過控制中心的操作終端指揮整條線路的廣播,使整條線路的每個車站的廣播系統既獨立又成為統一的整體,如廣州地鐵1號線採用的廣播系統是德國西門子AC提供的VARIODYN3000系列,其主要功能是:向廣大乘客發布有關時間、車次變動、列車延時、行車安全、緊急情況以及突發事件等信息。
從廣播覆蓋範圍看,廣播系統分為車站廣播系統和車輛基地廣播系統。
(一)車站廣播系統
車站廣播系統允許對車站內四個播音區進行廣播,包括從車站播音和從控制中心對車站進行播音。四個播音區是:站臺1(上行)、站臺2(下行)、站廳和辦公區域。
1.從控制中心播音
在中央控制室配置有三個廣播播音臺:列車調度播音臺、電力調度播音臺、環境控制調度播音臺口三個播音臺之間實施互鎖'即當一個播音臺在廣播時,其他播音臺不能插入或便其中斷播音,如圖1所示。
圖1 中央控制室播音示意圖
三個播音臺上均配有麥克風和選擇鍵盤,用來對各車站或各區域進行選擇播音。在通信機房內設有前置放大器、功能控制與接口單元等廣播設備。麥克風發出的語音信號經過前置放大器放大後,通過電纜中間一對專用屏蔽廣播線將信號送達所需廣播的地點。選站鍵盤送出的播音區域選擇信號,經過控制與接口單元,由專用通信信道送達各車站廣播設備的控制單元。
控制中心廣播系統可以達到下列播音功能:
(1)對所有車站所有區域通過鍵盤選擇後進行播音;
(2)對每個運行方向的站臺通過鍵盤選擇後進行播音;
(3)每個車站的所有廣播區域通過鍵盤選擇後進行播音;
(4)對全部車站的各個廣播區域通過鍵盤選擇後進行播音。
控制中心內每個播音臺均裝有揚聲器,可以對播音進行監聽。
2.從本車站播音
在各車站的行車值班室和副值班室配各帶有麥克風和選擇鍵盤的播音臺,兩臺之間實施互鎖。在車站的通信和機電室內設有前置放大器、功能控制及接口單元等車站廣播設備,這套廣播設各可以供本站播音員向本站各廣播區域進行播音,還可轉接控制中心發來的調度員播音,在本站行車值班室可以對播音進行監聽。
各車站的廣播播音臺對本站的四個廣播區域進行播音時具有優先權,即本站播音鍵盤選擇鍵按下後,既接通該廣播區域的廣播電路,也中斷了控制中心調度臺送來的廣播播音信號,如圖2所示。
圖2 車站廣播系統示意圖
(二)車輛基地廣播對講系統
車輛基地廣播對講系統設有維修值班員、信號樓控制室值班員、車輛基地列車調度員使用的三個播音臺。播音範圍分三個區域:車輛基地入口區域、維修區域和停車庫區域。
三個播音臺都配置麥克風和鍵盤,以及對講控制臺。同樣,在機房內設有廣播設備,用於對信號的放大和對播音區域(或對講分機)進行選擇控制,如圖3所示。
圖3 車站廣播與對講系統示意圖
(1)三個播音臺的優先權如下:
第一優先權——車輛基地列車調度員(在車輛基地運轉調度室);
第二優先權——車輛基地信號樓值班員(在車輛基地信號樓值班室);
第三優先權——車輛基地維修值班員(在車輛基地檢修車間)。
(2)三個廣播區域的選叫原則如下:
每個廣播臺可對某一個廣播區域進行廣播;
每個廣播臺可對所有三個廣播區域進行廣播。
車輛基地廣播系統除了安裝播音揚聲器廣播外,還安裝了對講分機。對講分機通過電纜與三個播音臺的對講控制臺相連,對講機的揚聲器與麥克風設在分機內,還設有三個選擇鍵,以便車輛基地內工作人員能夠方便地與各個對講控制臺的值班員直接通話而不致大範圍的喧譁。對講分機還可根據需要分成若干個分機組,分布在各個廣播區域。
(3)對講系統的選叫原則如下:
每個對講控制臺可以選叫出所有對講分機;
每個對講控制臺可以選叫出多達8個分機組中的所有對講分機;
每個對講控制臺可以選叫出任何一個對講分機;
每個對講控制臺可以與另一個對講控制臺單獨對講;
每個對講分機可以單獨地與另一個對講控制臺對講。
如果某一對講控制臺呼叫正在通話的對講分機,會顯示「忙」信息,如果某一對講控制臺正在通話,有分機呼叫它,有相應的聲光顯示提醒值班員,值班員可將此提醒聲切斷。
在對講控制臺上,對應於每一個對講分機都有一個帶有燈光顯示的按鍵。
當某個對講分機組正處於對講狀態時,其他對講控制臺對該機組中的任何一個對講分機的呼叫都將被視為無效。
閉路電視系統是安全技術防範中的一個重要組成部分,是一種先進的、防範能力極強的綜合系統。它可以通過攝像機及其輔助設備(鏡頭、雲臺等)直接觀看被監視場所的一切情況,可以把被監視場所的圖像內容、聲音內容同時傳送到監控中心,使得被監視場所的情況一目了然。閉路電視系統的另一個特點是可以把被監視場所的圖像及聲音全部或部分記錄下來,為日後某些事件的處理提供方便條件及重要依據。
城市軌道交通系統閉路電視監控系統分為控制中心設備和車站設備兩部分。
(一)控制中心電視監控設備
在調度控制中心的總調度臺和列車調度臺、環控調度臺均設置有控制鍵盤和監視器。調度員通過鍵盤來選擇所需了解的某個監視部位,通過監視器來觀察了解該部位的現場實況,如圖4所示。
圖4 控制中心電視監控設備
各車站送來的圖像,接入圖像切換開關單元的輸入端,輸出則直接或間接地連通下述設備:
(1)調度用監視器;
(2)磁帶錄像機;
(3)通信維護用監視器。
在控制中心的通信機房內,除了設有通信維護用監視器之外,還配備相應的控制盤,供通信維護人員使用。
(二)車站電視監控設備
車站內設有若干臺監視攝像機,按需要分別安裝在站廳層和站臺層,設在站臺層的攝像機主要拍攝上下行站臺始末端。站廳層攝像機則配備有自動雲臺,可以上下左右偏轉進行攝像,如圖5.23所示。
圖6 車站電視監控系統示意圖
車站值班室、副值班室內設置監視器和控制鍵盤,可以對站廳攝像機及圖像切換開關單元進行控制,供值班員選擇所希望看到的監控部位圖像。
車站監控攝像機的輸出,連接到圖像切換開關單元的輸入端。圖像切換開關單元有10路輸入和12路輸出。輸出端輸出中的3路連接車站的3個監視器,供值班員、副值班員使用;另外4路輸出經過圖像復用調製器合併為一路由光發送機經對電光信號(E/O)轉換後,由光纖電纜送達控制中心的光接收機經光電信號(O/E)轉換,然後由設在控制中心的圖像分路解調器還原後輸出4路圖像信息,供控制中心調度員使用。輸出端輸出中的另4路接至站臺上的列車工作監視器,供司機監視乘客上下車的情況。輸出端輸出中的第12路引至車站通信機械室,通過一臺9寸監視器,供通信維修人員使用。
(三)閉路電視監控系統的構成
對於車站較多的軌道交通系統來說,並非每個車站發出的四幅圖像可同時進入控制中心的控制與接口單元,而是僅有三個車站可向中心發出各四幅圖像。這時,將由調度員按壓的選擇鍵來決定。
為了便於識別,每個車站備有圖像字符發生器,產生該站的識別字符、圖像記錄日期和時間。車站值班員、調度員、維修人員均可以通過鍵盤選擇所需監視部位圖像。而且不僅是指選出一幅圖像並使之固定地顯示在監視器上,還可通過預先編程的方式提供對眾多輸入圖像進行自動掃描顯示功能,掃描順序可預先編程,也可按鍵選擇,圖像切換開關單元具有調節圖像停頓時間的功能,以便在0~90秒範圍內進行調節。
城市軌道交通系統線長點多面廣,變動因素多,有線通信保證了在固定地點工作的人員互相之間的通信聯絡便捷可靠。無線通信則為處於移動狀態的相關工作人員(如運行中的列車司機、車站內流動的工作人員、公安警務人員、各工種搶修或維護人員及意外情況下的組織指揮操作人員等)提供便捷可靠的通信聯絡手段。
無線通信系統採用雙向無線通信,一般採用4個頻率對,每對頻率相差10MHz。
(一)各個頻率相應的工作範圍分配(以上海地鐵1號線為例)
信道1:列車調度通信,覆蓋範圍為各車站;
信道9∶治安警務通信,覆蓋範圍為沿線各站及地面部分;
信道0∶車輛基地通信,覆蓋範圍為車輛基地;
信道8∶緊急備用信道,覆蓋範圍為信道1和信道0的總和。
在地下隧道部分,工作範圍是軌道最高處以上1.5~3.5 m;在站臺層及站廳層,工作範圍是地板上1~3 m;在車輛基地,工作範圍是以信號樓為圓心,半徑為2km的平面圓為底,以地面到鋼軌頂面土方6m為高的圓柱體空間。
(二)無線通信系統的組成
(1)安裝在車站和隧道內(或高架等布置的線路旁)的漏洩同軸電纜;
(2)安裝在車站內的天線及射頻電纜;
(3)安裝在車站內和車輛基地的基地臺設備;
(4)安裝在列車駕駛室內的列車無線電設備、天線、控制板、電源及電線;
(5)帶有電池及充電器的可攜式無線電臺;
(6)安裝在控制調度中心的控制臺,比較判斷選擇器、中繼設備、電源及電纜;
(7)安裝在各個車站和列車上的無線通信控制臺;
(8)安裝在高度控制中心的自動指示設備,可以指示正在通話的信道。
小圈子、大思想
——CRTS 軌道交通精英沙龍活動預告
時間:8月29日周六
地點:上海
主題:軌道交通通信信號線纜的新標準、新技術和新需求
將探討的話題(包含但不限於如下話題):
1.軌道交通通信信號用線纜技術標準
2.軌道交通的發展對通信信號線纜提出的新要求
3.不同環境條件下對軌道交通通信信號線纜的不同需求
4.低煙無滷線纜在軌道交通通信信號領域的應用
5.軌道交通通號線纜密封的現狀及解決方案
報名方式(任選其一)
1.電話報名:021-51870312,聯繫人:萬小姐;
2.關注RT軌道交通官方微信,回覆:線纜沙龍+公司名稱+姓名+手機號;
僅限30名參會名額,欲報名,請從速!
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