城市軌道交通的通信設(shè)備課件

1、主講人：XXX城市軌道交通的通信設(shè)備城市軌道交通的通信設(shè)備主講人：XXX城市軌道交通的通信設(shè)備城市軌道交通的通信系統(tǒng)與設(shè)備目錄概述地鐵通信主干傳輸網(wǎng)（傳輸系統(tǒng)）電話系統(tǒng)廣播系統(tǒng)電視監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)無(wú)線通信系統(tǒng)情親第1頁(yè)，共30頁(yè)。城市軌道交通的通信系統(tǒng)與設(shè)備第2頁(yè)，共30頁(yè)。目錄概述地鐵通信主干傳輸網(wǎng)（傳輸系統(tǒng)）電話系統(tǒng)廣播系統(tǒng)電視監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)無(wú)線通信系統(tǒng)第3頁(yè)，共30頁(yè)。概述城市軌道交通信息通信系統(tǒng)是直接為軌道交通運(yùn)營(yíng)和管理服務(wù)的,是指揮列車運(yùn)行、進(jìn)行運(yùn)營(yíng)管理、公務(wù)聯(lián)絡(luò)和傳遞各種信息的重要手段,是保證列車安全、快速、高效運(yùn)行的不可缺少的綜合系統(tǒng)。這是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng),各個(gè)部分互相結(jié)合、協(xié)

2、調(diào),以完成具體的功能?，F(xiàn)代城市軌道交通之所以具有快捷、高效、可靠、安全等眾多的優(yōu)點(diǎn),是與完善而先進(jìn)的通信系統(tǒng)分不開(kāi)的。城市軌道交通信息通信系統(tǒng)將向兩個(gè)方向發(fā)展:一是寬帶化趨勢(shì)。為了提高各種業(yè)務(wù)的質(zhì)量,勢(shì)必要增加帶寬。二是各種新系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。為了不斷完善城市軌道交通的服務(wù),相應(yīng)功能的分系統(tǒng)將不斷融合入現(xiàn)有城市軌道交通信息通信系統(tǒng)中。第4頁(yè)，共30頁(yè)。第5頁(yè)，共30頁(yè)。第6頁(yè)，共30頁(yè)。地鐵通信主干傳輸網(wǎng)現(xiàn)代地鐵的專用通信網(wǎng)應(yīng)是一個(gè)能傳輸語(yǔ)言、圖像、數(shù)據(jù)等各種類型信息的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)。為了使各子系統(tǒng)能夠相互聯(lián)系，協(xié)同工作，一個(gè)可靠、合理、先進(jìn)的傳輸主干及組網(wǎng)結(jié)構(gòu)是必不可少的。傳輸主干及組網(wǎng)結(jié)

3、構(gòu)的優(yōu)劣，直接關(guān)系到各個(gè)通信子系統(tǒng)的運(yùn)行效能。目前廣泛使用的有以下集中主干網(wǎng)。 SDH 光同步數(shù)字傳送網(wǎng)（SDH）是由一些網(wǎng)元（NE）組成、在光纖上進(jìn)行同步傳輸信息傳輸、復(fù)用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)今天已經(jīng)十分成熟。SDH的分插復(fù)用器（ADM）可以通過(guò)軟件方式上下電路，省去大量復(fù)用設(shè)備，還具有一定的交叉能力。數(shù)字交叉連接設(shè)備（DXC）可在軟件的控制下完成電路的交叉、調(diào)度，在電路出現(xiàn)阻斷時(shí)，通過(guò)交叉方式進(jìn)行路由迂回，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)功能，而且，ADM和DXC網(wǎng)管功能較強(qiáng)時(shí)，可通過(guò)網(wǎng)管信道在遠(yuǎn)距離對(duì)其進(jìn)行配置。第7頁(yè)，共30頁(yè)。 ATM異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）技術(shù)是未來(lái)寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的基本傳送

4、方式，它是在同步轉(zhuǎn)移模式（STM）技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，且進(jìn)一步改進(jìn)了SDH傳輸和業(yè)務(wù)連接方面的弱點(diǎn)，并集傳輸、交換、復(fù)接及有效支持各種業(yè)務(wù)接入于一體。在以ATM為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)上，信元的復(fù)用與交換處理方式和所傳送的信息類型（語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等）無(wú)關(guān)。因?yàn)锳TM網(wǎng)絡(luò)所處理的是形式相同的固定長(zhǎng)度信元，所以可省去許多不必要 的檢驗(yàn)，能直接運(yùn)用硬件加快處理速度，并提高了交換與復(fù)用效率。信元的復(fù)用與交換處理 方式與實(shí)際信息類型無(wú)關(guān)這一特性，使相同設(shè)備理論上可處理低頻寬和高頻寬的信息。因此 ，ATM可以按需分配頻寬。同時(shí)，由于使用很短的信元和高速傳輸速率，使得傳輸延遲及延遲抖動(dòng)量都非常小，故ATM的服務(wù)范圍

5、非常廣泛。第8頁(yè)，共30頁(yè)。 OTN西門(mén)子公司的開(kāi)放式傳輸網(wǎng)（OTN）是一種靈活和支持多協(xié)議的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)。它根據(jù)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、LAN以及視頻等業(yè)務(wù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了接口卡，從而使符合這些標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備 可以通過(guò)OTN結(jié)點(diǎn)機(jī)毫無(wú)限制地直接互連。若能直接接入普通電話機(jī)、數(shù)據(jù)終端設(shè)備、影像設(shè)備（攝像機(jī)、顯示器等），還可與交換機(jī)用戶電路或2Mb/s 的E1口連接。此外它還提 供帶寬達(dá)15kHz的音頻接口，在網(wǎng)絡(luò)方面支持10M/100M以太網(wǎng)的接入。第9頁(yè)，共30頁(yè)。 傳輸系統(tǒng)是城市軌道交通信息通信系統(tǒng)的核心,它負(fù)責(zé)為各種應(yīng)用業(yè)務(wù)提供通道。軌道交通系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)包括:語(yǔ)言、數(shù)據(jù)和圖像。不同業(yè)務(wù)對(duì)系統(tǒng)的帶寬、時(shí)延

6、、可靠性等各不相同,這就要求傳輸系統(tǒng)有足夠的靈活性和可靠性以保證各種業(yè)務(wù)的順利完成。業(yè)務(wù)按不同的類型可分為:車站-中心業(yè)務(wù)和鄰站業(yè)務(wù)兩種。 在軌道交通系統(tǒng)中,需要通信業(yè)務(wù)的一般是控制中心、車場(chǎng)和各個(gè)車站。由于車場(chǎng)和車站業(yè)務(wù)比較相似,可將其歸為同一類業(yè)務(wù)。具體業(yè)務(wù)流程如下圖 。第10頁(yè)，共30頁(yè)。在物理上為了保證傳輸系統(tǒng)的安全可靠,須采取環(huán)形組網(wǎng)的方案,以利于自動(dòng)保護(hù)的需要。這樣,控制中心連同所有的車站和車場(chǎng)組成一個(gè)自愈環(huán),即使某段光纖壞掉,也可保證業(yè)務(wù)在備用通道上正常進(jìn)行。其實(shí)現(xiàn)機(jī)制如下圖 。圖中,傳輸環(huán)一般有兩個(gè)光纖環(huán)組成,當(dāng)一個(gè)環(huán)中斷時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)跳到另一個(gè)環(huán)上, 即圖a 情形;而當(dāng)兩個(gè)環(huán)在

7、同一個(gè)地方斷開(kāi)時(shí),則兩側(cè)的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)打環(huán),形成如圖b 的通路。第11頁(yè)，共30頁(yè)。城市軌道交通信息通信系統(tǒng)可分為兩部分:傳輸部分和接入部分。其模型如下圖。其中,傳輸層只負(fù)責(zé)提供各種通道,保證各種業(yè)務(wù)能安全可靠的從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn);接入層需完成業(yè)務(wù)的接入和業(yè)務(wù)的匯聚兩個(gè)基本功能;然后把匯聚好的業(yè)務(wù)交由傳輸節(jié)點(diǎn)完成傳輸。第12頁(yè)，共30頁(yè)。電話系統(tǒng)城市軌道交通信息通信系統(tǒng)公務(wù)電話子系統(tǒng), 是軌道交通運(yùn)營(yíng)控制的重要通信工具。一般公務(wù)電話系統(tǒng)根據(jù)軌道交通的規(guī)模具有不同的容量。通常情況而言,一個(gè)車站基本上為一個(gè)2Mbit 通路(30 個(gè)電話) 。公務(wù)電話系統(tǒng)可設(shè)12 個(gè)交換局, 通常交換機(jī)置于控制中

8、心,各個(gè)車站通過(guò)遠(yuǎn)端模塊實(shí)現(xiàn)電話的接入。此時(shí),需應(yīng)用傳輸系統(tǒng)提供的2Mbit 通道。 公務(wù)電話系統(tǒng)專用電話系統(tǒng) 專用電話系統(tǒng)由樞紐主系統(tǒng)和車站分系統(tǒng)兩級(jí)結(jié)構(gòu)組成。樞紐主系統(tǒng)和車站分系統(tǒng)通過(guò)數(shù)字傳輸設(shè)備提供2Mbit 數(shù)字通道,將調(diào)度電話、站間電話、站內(nèi)集中電話和緊急電話等業(yè)務(wù)綜合起來(lái), 便于安裝、調(diào)試、使用、維護(hù)和管理。2Mbit 數(shù)字通道同樣由傳輸系統(tǒng)提供,考慮到專用系統(tǒng)的小容量特點(diǎn),為了節(jié)約帶寬,可采用多個(gè)車站組成一個(gè)2Mbit 環(huán)合用一個(gè)2Mbit 通道的方案。第13頁(yè)，共30頁(yè)。專用電話系統(tǒng)第14頁(yè)，共30頁(yè)。公用電話系統(tǒng)第15頁(yè)，共30頁(yè)。廣播系統(tǒng)廣播系統(tǒng)采用二級(jí)廣播控制方式,由控制

9、中心一級(jí)和車站一級(jí)組成。一般分為三個(gè)部分:控制中心廣播系統(tǒng),車站廣播系統(tǒng)(可根據(jù)實(shí)際需要連接多個(gè)車站子系統(tǒng)),停車場(chǎng)廣播系統(tǒng)。控制中心通過(guò)綜合接入系統(tǒng)提供的RS 422 或RS 485 通道與車站廣播系統(tǒng)互連。一般情況下,廣播業(yè)務(wù)為中心到車站的點(diǎn)到多點(diǎn)業(yè)務(wù),而中心對(duì)車站系統(tǒng)的監(jiān)控維護(hù)通道則為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)。第16頁(yè)，共30頁(yè)?？刂浦行膹V播系統(tǒng)控制中心行車調(diào)度員和環(huán)控調(diào)度員可對(duì)全線各站進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)及選站和選區(qū)廣播。當(dāng)軌道交通發(fā)生故障或?yàn)?zāi)害時(shí),廣播系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為搶險(xiǎn)通信設(shè)備。停車場(chǎng)廣播系統(tǒng)由值班員、運(yùn)轉(zhuǎn)值班員和檢修庫(kù)值班員向工作人員播放車輛調(diào)度、列車編組等有關(guān)作業(yè)音訊。第17頁(yè)，共30頁(yè)。車站廣播系統(tǒng)車站廣

10、播系統(tǒng)由控制中心的總調(diào)、列調(diào)、防災(zāi)調(diào)(列調(diào)兼) 和各車站的正副值班員使用,為旅客播放列車到發(fā)信息、導(dǎo)向信息及緊急狀態(tài)信息等服務(wù)音訊,為工作人員播放作業(yè)命令及管理音訊。車站廣播區(qū)分為上行站臺(tái)、下行站臺(tái)、售票區(qū)、站廳、出入口和辦公區(qū)等。車站行車值班員和環(huán)控值班員可通過(guò)廣播控制臺(tái)對(duì)本站區(qū)進(jìn)行選區(qū)廣播或全站廣播。第18頁(yè)，共30頁(yè)。電視監(jiān)控系統(tǒng)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)作為一種圖像通信,具有直觀、實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)圖像監(jiān)視、記錄和跟蹤控制等獨(dú)特功能,是通信指揮系統(tǒng)的重要組成部分,具有其獨(dú)特的指揮和管理效能,已成為城市軌道交通實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)度和管理的必備設(shè)施。 軌道交通電視監(jiān)控系統(tǒng)為二級(jí)結(jié)構(gòu),分為車站電視監(jiān)控和控制中心電視

11、監(jiān)控。車站攝像機(jī)輸出的圖象信號(hào)分成兩路,一路送車站控制器,車站值班員可選擇本站不同位置攝像機(jī)的圖像。另一路送車站前端處理機(jī)進(jìn)行圖像編碼、壓縮,然后經(jīng)傳輸系統(tǒng)送至控制中心,在控制中心解碼后送至圖像監(jiān)視器。控制中心行車調(diào)度員可選擇任一車站的任何一個(gè)攝像機(jī)的圖像信號(hào),也可將車站幾路圖像信號(hào)送至控制中心。彩色圖像信號(hào)的傳送一般采用MPEG-2 圖像編碼技術(shù)。 第19頁(yè)，共30頁(yè)。車站電視監(jiān)控第20頁(yè)，共30頁(yè)?？刂浦行碾娨暠O(jiān)控第21頁(yè)，共30頁(yè)。時(shí)鐘系統(tǒng)主要由控制中心設(shè)備包括GPS/CCTV信號(hào)接受單元、主備一級(jí)母鐘系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、車站（車輛段）主備二級(jí)母鐘、子鐘及傳輸通道等構(gòu)成。中心母鐘：接收GPS

12、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)、CCTV標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，將自身的時(shí)間精度與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)同步，中心母鐘通過(guò)傳輸通道向各車站的二級(jí)母鐘傳送，統(tǒng)一校準(zhǔn)二級(jí)母鐘。并將同步信號(hào)通過(guò)接口送給監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其他系統(tǒng)，為其它系統(tǒng)提供時(shí)間信號(hào)二級(jí)母鐘：接收中心母鐘發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間碼信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與中心母鐘隨時(shí)保持同步，并產(chǎn)生輸出時(shí)間驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)本站所有的子鐘，并能向中心設(shè)備回饋車站子系統(tǒng)及本站子鐘的工作信息。子鐘：接收二級(jí)母鐘發(fā)出的時(shí)間驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，進(jìn)行時(shí)間信息顯示，并將自身狀態(tài)信息回饋給二級(jí)母鐘。時(shí)鐘系統(tǒng)第22頁(yè)，共30頁(yè)。第23頁(yè)，共30頁(yè)。無(wú)線通信系統(tǒng)無(wú)線通信系統(tǒng)為行車調(diào)度員與司機(jī)、車站值班員與司機(jī)、司機(jī)與司機(jī)以及公安、環(huán)控、維修等

13、用戶提供移動(dòng)通信手段。無(wú)線通信將主要采用數(shù)字集群式調(diào)度系統(tǒng),信道集中控制方式。集群式調(diào)度系統(tǒng)由移動(dòng)交換控制器、基站、中繼器、漏泄同軸電纜、車載臺(tái)、便攜臺(tái)和有線傳輸通道組成,可采用單基站大區(qū)制或多基站小區(qū)制。無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)分為行車調(diào)度、環(huán)控調(diào)度、公安調(diào)度和維修調(diào)度等通話組。組間不能交叉呼叫,各組享有不同的優(yōu)先權(quán), 不同的無(wú)線用戶也擁有不同的優(yōu)先權(quán)。第24頁(yè)，共30頁(yè)。 目前，在全球范圍內(nèi)，應(yīng)用較多解決專用無(wú)線調(diào)度通信的技術(shù)體制大概有三種：GSM-R、TETRA數(shù)字集群及MPT1327模擬集群體制 GSM-R是在公網(wǎng)GSM技術(shù)基礎(chǔ)上融合了調(diào)度通信功能的專門(mén)用于鐵路無(wú)線通信的數(shù)字集群信號(hào)系統(tǒng)。在歐洲高

14、速鐵路大量應(yīng)用，但少用于間隔短、密度大的城市軌道交通。 TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)和MPT1327模擬集群系統(tǒng)都能夠滿足地鐵的要求，但選用TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)。1、模擬系統(tǒng)不及數(shù)字系統(tǒng)的利用率高，數(shù)字通信技術(shù)終歸是未來(lái)的發(fā)展方向。2、北京、上海、廣州等都是用了TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)，為了統(tǒng)一考慮。第25頁(yè)，共30頁(yè)。第26頁(yè)，共30頁(yè)。上海地鐵二號(hào)線A TC 信號(hào)系統(tǒng)中TWC 子系統(tǒng)硬件設(shè)備 軌旁TWC 與車載TWC 之間的通信軌旁TWC 與車載TWC 之間的通信, 通過(guò)軌旁環(huán)線和車載天線完成, 信息內(nèi)容遵循表1所示的信息頭定義。軌旁TWC 通過(guò)其接收/ 發(fā)送板、耦合單元、TWC 環(huán)線, 與車載

15、串行通信控制板之間進(jìn)行信息交換。車載串行通信控制板通過(guò)車載TWC 接收/ 發(fā)送板、接收/ 發(fā)送天線與軌旁串行通信控制板之間進(jìn)行信息交換。軌旁TWC 與車載TWC 之間的通信采用基于線圈感應(yīng)的移頻鍵控半雙工通信方式, 傳輸速率為4800b/ s , 信號(hào)載頻為64 kHz 。軌旁TWC 的串行通信控制板將收到來(lái)自NVL E 的信息, 經(jīng)過(guò)緩沖、編碼和格式化后, 由軌旁Rx/ Tx 板把RS2232 串行數(shù)據(jù)變成移頻鍵控信號(hào), 再通過(guò)耦合單元發(fā)送到軌旁TWC 環(huán)線上。軌旁TWC 發(fā)送給車載TWC 的信息格式包括: 信息頭、PV ID 、控制數(shù)據(jù)、CRC16 位校驗(yàn)碼及信息結(jié)束符等, 其中控制數(shù)據(jù)包括軌道編號(hào)、目的地編號(hào)、主控時(shí)鐘、A TP 命令和A TO 命令。第27頁(yè)，共30頁(yè)。表1軌旁TWC 與車載TWC 之間的信息頭定義第28頁(yè)，共30頁(yè)。綜上所