安全可靠高效實用的軌道交通通信系統解決方案1方案背景 “安全、便捷、準點、舒適”是軌道交通運營的目標。經過近10年的發展,我國的軌道交通正逐步從單一的線路建設發展到整個軌道交通網絡的建設,其中安全、迅捷、通暢的信息通信平臺將為軌道交通的運營提供重要保障。 基于上述考慮,上海貝爾阿爾卡特公司依據“安全可靠、升級靈活、面向運營”的總原則,從可靠性、可用性、維修性、安全性等四方面,對通信設施進行系統設計和優化,并選用具有軌道交通實際運用實例的設備組成各分系統;同時依托項目管理,從工期、分包商/供應商和接口管理角度,加強風險控制。本文依托某軌道交通線工程,提出了一個安全可靠、高效實用的軌道交通通信系統解決方案。2通信系統解決方案 上海貝爾阿爾卡特遵循以下原則來進行整個通信系統的方案設計: 高安全性、可靠性; 易維護性,系統組成模塊化,維護管理自動化; 易擴展和升級; 先進與實用相結合; 符合相關國家標準、國際標準以及用戶的特殊要求。2.1系統組成 通信系統不是單一的子系統,而是多個獨立的子系統的組合。它以傳輸系統為核心,各子系統配合提供語音、數據,以及視頻、無線通信、乘客信息等業務。一個典型的軌道交通通信系統的組成如表1所示。這些子系統在設計上協調工作,在不同的運營環境下能正確地相互作用。各個子系統對各自子系統內的故障進行檢測和報警,保證整個系統的可靠性。
2.2系統結構 軌道交通專用通信系統的基本架構以骨干傳輸網為核心,根據用戶實際需要由通信子系統、信息系統、安全系統和管理系統實現功能。其主要系統結構包括: (1)傳輸子系統———連接各通信子系統,提供話音、數據、圖像等多種業務的傳輸,為信號(ＡＴＳ)、自動售檢票(ＡＦＣ)、防災報警(ＦＡＳ)、設備監控(ＢＡＳ)和電力監控(ＳＣＡＤＡ)等系統提供傳輸通道。 (2)內部通信業務子系統———包括專用通信和專用無線通信,專用于軌道交通運營的調度電話和無線調度電話,并提供維護調度功能;公安無線通信和消防無線通信用于緊急情況下,為地下區域提供公安和消防的無線覆蓋;公務電話系統和辦公自動化系統提供日常辦公通信功能。 (3)旅客信息和安全系統———包括廣播(ＰＡ)系統、時鐘系統和電視監視系統等。為旅客提供廣播和時間信息,并及時監測旅客的動態。 (4)監測系統———包括綜合顯示屏、光纖監測、集中網管等系統,提供對車站和各子系統的監測,可對ＣＣＴＶ、ＡＴＳ、ＳＣＡＤＡ、ＢＡＳ、ＦＡＳ等信號集中顯示等;光纖監測系統可提高光纖故障的診斷能力;集中網管便于在控制中心對各子系統分別管理。 (5)支持功能———包括防雷、電源等系統。 傳輸平臺、功能平臺和管理平臺構成了上海貝爾阿爾卡特軌道交通運營管理系統的完整解決方案(如圖1)。 整個系統以傳輸網絡為核心。它作為一個統一的傳輸平臺為各子系統提供傳送各類語音、數據、視頻等信號的服務。所有的子系統根據其功能被劃分為無線通信系統、乘客安全信息系統、語音服務與控制系統等功能平臺。作為一個完整、有效的系統,管理平臺是不可或缺的。上海貝爾阿爾卡特針對軌道交通系統的特點,提供了兩個管理平臺:傳輸管理平臺和運營管理平臺。傳輸管理平臺提供綜合網管;運營管理平臺實現軌道交通信息互通、資源共享,以提升自動化水平,提高各系統的安全性、可靠性和適應性。2.3系統設計中的要求 系統設計是在滿足軌道交通運營需要的基礎上,根據技術性能要求,重點對ＲＡＭＳ和電磁兼容性等方面進行分析并提出切合實際的設計方案和保障措施。ＲＡＭＳ是系統可靠性(Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ)、可用性(Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ)、維修性(Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ)以及安全性(Ｓｅ ｃｕｒｉｔｙ)的簡稱。(1)ＲＡＭＳ的性能要求 ＲＡＭＳ的控制過程是通過制定整個項目過程中的性能保證計劃,定性分析各種性能要求,并根據需要采取改進ＲＡＭＳ性能的措施。針對目前項目所處的階段,在方案設計時,各子系統盡可能考慮引入保障措施,保證系統的可靠性。 ＲＡＭＳ的性能提高是一個持續改進的過程,其中經驗積累和分析非常重要。系統設計者需要深刻理解用戶的需求。以系統可靠性為例,要從系統和網絡、子系統、設備、電路板層等方面來具體保證,主要內容包括: 系統設計方面考慮多種冗余和保護手段; 選擇有良好軌道交通業績的設備以保證系統的穩定性,適應軌道交通環境要求; 各層面的冗余機制可保證故障情況下不影響通信業務; “故障弱化”能力可減少通信故障造成的影響; 采用能提高系統可靠性的先進技術。(2)電磁兼容性的要求 目前,多數發達國家對電子產品以及信息技術設備(包括通信設備)都以法律法規的形式規定了電磁兼容性能的強制要求。如歐共體以89/336/ＥＥＣ電磁兼容指令的形式規定電磁兼容性能不符合標準要求的電子產品和信息技術設備不能進入歐洲市場。 為了早日與國際接軌,我國國家質量技術監督部門依據通用范圍內基礎性的強制性標準進行改革的要求,為推進電磁兼容強制性標準的改革制定了強制性國家標準《國家電磁兼容規范》(以下簡稱《規范》)。《規范》中對包括“電信設備”和“無線電通信業務”的10大類產品或業務提出了強制檢測所依據的標準、限值和判椐等。《規范》將在近期發布,并強制實施。我國的“中國電磁兼容認證中心”也依據現行的電磁兼容國家標準和相關行業標準在全國范圍內針對部分家電、通信產品開展了電磁兼容認證制度,推行ＣＥＭＣ(中國電磁適應性)標識。 系統和子系統遵循以下ＥＭＣ(電磁適應性)要求:遵循所有的步驟以保證電子系統內部和外部接口的ＥＭＣ;展示系統的安全性和正常工作不受電磁干擾問題的影響,不會因此導致功能和數據的喪失以及對無線通信的干擾;在干擾和抗干擾方面考慮與相鄰系統和設備的關系;考慮與建設過程中所使用設備的ＥＭＣ問題。 針對軌道交通通信的特點,依據ＥＭＣ的不同要求,將通信設備的安裝環境分為4種類型的區域。 區域1,軌旁區域:在離最近軌道的中心線3ｍ以內或者與30ｍ長的電纜相連且距離軌道區域3ｍ以內(這種環境比工業環境條件更惡劣)。 區域2,中央區域:設備沒有安放在軌旁區域或存在電磁干擾噪聲源的特殊區域(工業環境)。 區域3,特殊區域:車站中存在電磁干擾噪聲源的特殊區域(其要求高于工業環境)。區域4,居民區域:設備所處的位置與居民區的干擾環境類似的區域(要求較低的工業環境)。 由此設備所處的位置可以確定設備的干擾限值和抗干擾性能要求。對于整個系統中存在電磁干擾問題時,則需要針對具體問題來分析。 多年來,上海貝爾阿爾卡特承接了眾多國內外大型項目的建設,例如長春輕軌環線通信集成項目、天津地鐵通信項目、北京八通線、廣州地鐵3號線、廣州地鐵4號線、上海軌道交通3號線等。此外,阿爾卡特還成功實施了哥本哈根、都柏林、德里、巴黎等城市軌道交通的通信集成項目。在系統設計、設備外購、工程實施、項目管理、運營維護等方面積累了豐富的經驗。3結語 阿爾卡特從事軌道交通領域已經有數十年之久,在全球范圍內承接了許多“交鑰匙”工程,獲得了大量的成功案例和行業經驗,且有眾多行業經驗豐富的專業項目管理人員能有效的管理大型復雜的項目。上海貝爾阿爾卡特設計的通信方案保證了客戶的運營維護效率、乘客舒適度和安全性。方案集成了最有效的技術,提供全范圍的通信、信息、保安和控制系統并集成到一個高速骨干網上。高度的網絡冗余和中央網絡運行系統確保業主的網絡可靠、有效和安全。無論是優化、更新或新建一個全新的網絡,上海貝爾阿爾卡特都能為業主精心設計、建設、集成、測試和代理維護其網絡。
2.2系統結構 軌道交通專用通信系統的基本架構以骨干傳輸網為核心,根據用戶實際需要由通信子系統、信息系統、安全系統和管理系統實現功能。其主要系統結構包括: (1)傳輸子系統———連接各通信子系統,提供話音、數據、圖像等多種業務的傳輸,為信號(ＡＴＳ)、自動售檢票(ＡＦＣ)、防災報警(ＦＡＳ)、設備監控(ＢＡＳ)和電力監控(ＳＣＡＤＡ)等系統提供傳輸通道。 (2)內部通信業務子系統———包括專用通信和專用無線通信,專用于軌道交通運營的調度電話和無線調度電話,并提供維護調度功能;公安無線通信和消防無線通信用于緊急情況下,為地下區域提供公安和消防的無線覆蓋;公務電話系統和辦公自動化系統提供日常辦公通信功能。 (3)旅客信息和安全系統———包括廣播(ＰＡ)系統、時鐘系統和電視監視系統等。為旅客提供廣播和時間信息,并及時監測旅客的動態。 (4)監測系統———包括綜合顯示屏、光纖監測、集中網管等系統,提供對車站和各子系統的監測,可對ＣＣＴＶ、ＡＴＳ、ＳＣＡＤＡ、ＢＡＳ、ＦＡＳ等信號集中顯示等;光纖監測系統可提高光纖故障的診斷能力;集中網管便于在控制中心對各子系統分別管理。 (5)支持功能———包括防雷、電源等系統。 傳輸平臺、功能平臺和管理平臺構成了上海貝爾阿爾卡特軌道交通運營管理系統的完整解決方案(如圖1)。 整個系統以傳輸網絡為核心。它作為一個統一的傳輸平臺為各子系統提供傳送各類語音、數據、視頻等信號的服務。所有的子系統根據其功能被劃分為無線通信系統、乘客安全信息系統、語音服務與控制系統等功能平臺。作為一個完整、有效的系統,管理平臺是不可或缺的。上海貝爾阿爾卡特針對軌道交通系統的特點,提供了兩個管理平臺:傳輸管理平臺和運營管理平臺。傳輸管理平臺提供綜合網管;運營管理平臺實現軌道交通信息互通、資源共享,以提升自動化水平,提高各系統的安全性、可靠性和適應性。2.3系統設計中的要求 系統設計是在滿足軌道交通運營需要的基礎上,根據技術性能要求,重點對ＲＡＭＳ和電磁兼容性等方面進行分析并提出切合實際的設計方案和保障措施。ＲＡＭＳ是系統可靠性(Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ)、可用性(Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ)、維修性(Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ)以及安全性(Ｓｅ ｃｕｒｉｔｙ)的簡稱。(1)ＲＡＭＳ的性能要求 ＲＡＭＳ的控制過程是通過制定整個項目過程中的性能保證計劃,定性分析各種性能要求,并根據需要采取改進ＲＡＭＳ性能的措施。針對目前項目所處的階段,在方案設計時,各子系統盡可能考慮引入保障措施,保證系統的可靠性。 ＲＡＭＳ的性能提高是一個持續改進的過程,其中經驗積累和分析非常重要。系統設計者需要深刻理解用戶的需求。以系統可靠性為例,要從系統和網絡、子系統、設備、電路板層等方面來具體保證,主要內容包括: 系統設計方面考慮多種冗余和保護手段; 選擇有良好軌道交通業績的設備以保證系統的穩定性,適應軌道交通環境要求; 各層面的冗余機制可保證故障情況下不影響通信業務; “故障弱化”能力可減少通信故障造成的影響; 采用能提高系統可靠性的先進技術。(2)電磁兼容性的要求 目前,多數發達國家對電子產品以及信息技術設備(包括通信設備)都以法律法規的形式規定了電磁兼容性能的強制要求。如歐共體以89/336/ＥＥＣ電磁兼容指令的形式規定電磁兼容性能不符合標準要求的電子產品和信息技術設備不能進入歐洲市場。 為了早日與國際接軌,我國國家質量技術監督部門依據通用范圍內基礎性的強制性標準進行改革的要求,為推進電磁兼容強制性標準的改革制定了強制性國家標準《國家電磁兼容規范》(以下簡稱《規范》)。《規范》中對包括“電信設備”和“無線電通信業務”的10大類產品或業務提出了強制檢測所依據的標準、限值和判椐等。《規范》將在近期發布,并強制實施。我國的“中國電磁兼容認證中心”也依據現行的電磁兼容國家標準和相關行業標準在全國范圍內針對部分家電、通信產品開展了電磁兼容認證制度,推行ＣＥＭＣ(中國電磁適應性)標識。 系統和子系統遵循以下ＥＭＣ(電磁適應性)要求:遵循所有的步驟以保證電子系統內部和外部接口的ＥＭＣ;展示系統的安全性和正常工作不受電磁干擾問題的影響,不會因此導致功能和數據的喪失以及對無線通信的干擾;在干擾和抗干擾方面考慮與相鄰系統和設備的關系;考慮與建設過程中所使用設備的ＥＭＣ問題。 針對軌道交通通信的特點,依據ＥＭＣ的不同要求,將通信設備的安裝環境分為4種類型的區域。 區域1,軌旁區域:在離最近軌道的中心線3ｍ以內或者與30ｍ長的電纜相連且距離軌道區域3ｍ以內(這種環境比工業環境條件更惡劣)。 區域2,中央區域:設備沒有安放在軌旁區域或存在電磁干擾噪聲源的特殊區域(工業環境)。 區域3,特殊區域:車站中存在電磁干擾噪聲源的特殊區域(其要求高于工業環境)。區域4,居民區域:設備所處的位置與居民區的干擾環境類似的區域(要求較低的工業環境)。 由此設備所處的位置可以確定設備的干擾限值和抗干擾性能要求。對于整個系統中存在電磁干擾問題時,則需要針對具體問題來分析。 多年來,上海貝爾阿爾卡特承接了眾多國內外大型項目的建設,例如長春輕軌環線通信集成項目、天津地鐵通信項目、北京八通線、廣州地鐵3號線、廣州地鐵4號線、上海軌道交通3號線等。此外,阿爾卡特還成功實施了哥本哈根、都柏林、德里、巴黎等城市軌道交通的通信集成項目。在系統設計、設備外購、工程實施、項目管理、運營維護等方面積累了豐富的經驗。3結語 阿爾卡特從事軌道交通領域已經有數十年之久,在全球范圍內承接了許多“交鑰匙”工程,獲得了大量的成功案例和行業經驗,且有眾多行業經驗豐富的專業項目管理人員能有效的管理大型復雜的項目。上海貝爾阿爾卡特設計的通信方案保證了客戶的運營維護效率、乘客舒適度和安全性。方案集成了最有效的技術,提供全范圍的通信、信息、保安和控制系統并集成到一個高速骨干網上。高度的網絡冗余和中央網絡運行系統確保業主的網絡可靠、有效和安全。無論是優化、更新或新建一個全新的網絡,上海貝爾阿爾卡特都能為業主精心設計、建設、集成、測試和代理維護其網絡。
