軌道交通綜合布線系統的設計1 軌道交通與綜合布線系統 地鐵、輕軌都是城市內部的軌道交通系統，是城市公交體系的一部分。與以往的公共交通工具相比，它具有運量大、速度快、污染小、能耗低、建設快、成本低等特點。大力發展城市軌道交通，對于緩解城市交通擁擠和改善城市大氣環境具有十分重要的意義。 城市軌道交通系統一般由供電系統、環境控制系統、控制與運行系統、自動售檢票系統、自動扶梯/電梯系統、通信系統、信號系統、消防報警系統、給排水系統等組成。在這些子系統的內部和子系統之間，不但存在著大量的信息交換，而且，這些信息的表現形式不僅有開關量，還有對干擾十分敏感的模擬量，因此，布線系統十分復雜。 隨著數字技術的發展，軌道交通系統的數字化程度不斷地提高，這也對布線系統提出了新的要求。綜合布線系統本身所具有的兼容性、開放性、靈活性、可靠性、先進性和經濟性等優點，使其在軌道交通系統中的應用越來越普遍。2 軌道交通布線系統的特殊性 軌道交通的特殊性，決定了軌道交通布線系統的特殊性。如圖1所示，軌道交通布線系統不僅要考慮系統的拓撲結構、傳輸性能，還要更多地考慮消防、管理、系統升級等方面的要求。
在各個車站之間，必然會有一條工作鏈路，以維持正常的工作。為了組成環狀網絡，需要占用4根光纖。為了適應網絡接口設備冗余的要求，還要采用4根光纖與設備連接，形成雙機冗余鏈路。工作鏈路和雙機冗余鏈路可以采用一根8芯光纜。 為了防止8芯光纜意外損壞，還必須留有一條物理冗余鏈路。為了使這條鏈路既可以獨立工作，又可以作為纖芯備份，在工程中可采用4芯光纜，沿交通線路單獨敷設。 采用上述結構后，每1芯光纖都有8根光纖作備份。作為以太網，結構比較簡單，為了節約光纖，通常采用最大限度堆疊方式，如圖3所示。3.3 線纜選型 綜合布線系統中的電纜承擔著固定通信系統中所有信息流的傳輸任務。由于弱電信號功率較低，即便是老化，也不會因短路引起自燃而造成火災。因此，布線系統的消防安全性能主要體現在兩個方面：一方面是在火災發生后，火勢不能沿著電纜線路到處蔓延；另一方面是有毒氣體的釋放必需滿足最小濃度要求。我們在設計軌道交通的結構化布線系統時，必須減少通信電纜的安全隱患，提高布線系統的安全性。 防火電線電纜是具有防火性能電線電纜的總稱，通常分為阻燃電線電纜和耐火電線電纜兩種。 各個國家和城市都有不同的防火法規，在國際上，美國的UL實驗室和國家電氣規程（NEC）是目前最為廣泛接受的電氣安全要求，它們對銅纜和光纖都有嚴格的阻燃要求。Molex企業布線網絡部的產品，采用了它們的電纜防火等級體系及阻燃分類。 NEC條款770針對光纖電纜的分類如表1所示，其中OFNP具有最高的阻燃等級。 NEC條款800針對銅纜的分類如表2所示。 作為世界最具權威的獨立認證公司——美國UL實驗室，專門設計了測試方案，來檢驗電纜的防火性能。UL防火等級分成五種，分別是增壓級、干線級、商用級、通用級、家居級。我國的布線標準GB 50311-2007中也特別提到了光纜與電纜的防火等級與選用問題。 另外，Molex企業網絡布線部除了滿足上述阻燃線纜的分級以外，還提供低煙無鹵LSZH。低煙是指電線、電纜燃燒時產生的煙塵較少，即透光率較高；無鹵是指構成電線、電纜的材料不含鹵素（氯、溴等鹵族元素），燃燒產物的腐蝕性較低，可以保證用戶在使用時的安全要求。由于低煙無鹵電線電纜使用時給環境產生危害很小，一些地方稱為清潔電纜或環保電纜，產品包括超5類四對雙絞電纜、6類四對雙絞電纜、光纜等。3.4 EMC設計 軌道交通布線系統，與傳統的樓宇布線系統的另一個主要區別是二級配線間的距離較遠，對于架空的輕軌系統來講，還應考慮防雷、抗干擾等諸多問題。在軌道交通系統中，數據長距離傳輸的首選方案是光纖傳輸。通過使用光纖通信，大大降低了信號線和動力線長距離并行造成的EMC問題，并且將接地系統的設計大大簡化。如果傳輸距離過長，站間的連接可以采用單模光纖，或在必要時加裝中繼設備。 Molex提供的光纜產品，包括OM1、OM2、OM3、OS1等規格的室內外光纜。其中按照低煙無鹵標準生產的產品共計16種，特別適用于隧道敷設。另外，為了降低施工難度，節約施工時間，Molex還提供了Modlink系列“即插即用”產品。3.5 布線管理系統的設計 綜合布線系統的管理目標是：維護系統拓撲的完整性，并且能夠根據實際需要，修改系統的拓撲結構。Molex企業布線網絡部提供了Realtime實時布線管理系統，從邏輯和物理兩個層面入手（如圖4所示），實現了布線系統的實時管理能力。 從邏輯層面上看，永久鏈路的信息包括線路敷設路由、信息出口的位置、點位圖、配線架端口的位置等信息；跳線信息包括交換機信息、跳線兩個端點的定位等。這些信息是由用戶輸入的，存放在數據庫中。從物理層面上看，主要包括跳線變更的實時狀態。當跳線配置變動時，Realtime系統可以檢測到這種變動，并進行記錄。 Realtime實時配線架在每個端口上都有一個傳感器端子，通過實時跳線和系統監視器的共同作用，計算機軟件可以實時地反映系統的拓撲結構，并對未授權的變更進行記錄。 通過Realtime系統，使系統的變動可管理、可跟蹤、可監視，避免了布線系統移動、增加、修改等操作與文檔的異步，使系統維護工作的成本大大降低，速度大大加快。對于像軌道交通這樣的系統來講，可以大大縮短排除故障的時間，并且可以在最短的時間內啟用冗余數據鏈路。3.6 系統的可擴展性 軌道交通系統涉及多種類型的弱電系統，信號種類很多，相應的接口標準也很多。另外，作為公共交通系統的一部分，軌道交通系統的公共區域多，必然會提供更多的服務。考慮到新技術的發展和應用，軌道交通布線系統應提供多種媒體的接口，給未來的應用提供更多的擴展性。Molex的可配置配線架和通用配線架，滿足了這個需求。 USP配線架可以提供應用于語音、數據、保安監控、監聽、有線電視等多種媒體的接口，并可以根據需要，自由組合。4 綜合布線系統在軌道交通應用中的展望 人類離不開信息，軌道交通更離不開信息。不論軌道交通的形式如何變化，信息化將是永恒的主題。在未來十年內，軌道交通系統將會迎來信息化的新浪潮，在車廂內和候車大廳，自動導航系統、電視系統、網絡系統、傳媒系統、安全系統、消防系統、緊急疏散系統，甚至包括駕駛、車控系統將實現更高級別的自動化。自動化的基礎自然是數字化，而所有的數字化信息，將在軌道交通系統的布線網絡中傳輸。不斷發展的綜合布線技術，將會給軌道交通系統的發展提供堅實的基石。
在各個車站之間，必然會有一條工作鏈路，以維持正常的工作。為了組成環狀網絡，需要占用4根光纖。為了適應網絡接口設備冗余的要求，還要采用4根光纖與設備連接，形成雙機冗余鏈路。工作鏈路和雙機冗余鏈路可以采用一根8芯光纜。 為了防止8芯光纜意外損壞，還必須留有一條物理冗余鏈路。為了使這條鏈路既可以獨立工作，又可以作為纖芯備份，在工程中可采用4芯光纜，沿交通線路單獨敷設。 采用上述結構后，每1芯光纖都有8根光纖作備份。作為以太網，結構比較簡單，為了節約光纖，通常采用最大限度堆疊方式，如圖3所示。3.3 線纜選型 綜合布線系統中的電纜承擔著固定通信系統中所有信息流的傳輸任務。由于弱電信號功率較低，即便是老化，也不會因短路引起自燃而造成火災。因此，布線系統的消防安全性能主要體現在兩個方面：一方面是在火災發生后，火勢不能沿著電纜線路到處蔓延；另一方面是有毒氣體的釋放必需滿足最小濃度要求。我們在設計軌道交通的結構化布線系統時，必須減少通信電纜的安全隱患，提高布線系統的安全性。 防火電線電纜是具有防火性能電線電纜的總稱，通常分為阻燃電線電纜和耐火電線電纜兩種。 各個國家和城市都有不同的防火法規，在國際上，美國的UL實驗室和國家電氣規程（NEC）是目前最為廣泛接受的電氣安全要求，它們對銅纜和光纖都有嚴格的阻燃要求。Molex企業布線網絡部的產品，采用了它們的電纜防火等級體系及阻燃分類。 NEC條款770針對光纖電纜的分類如表1所示，其中OFNP具有最高的阻燃等級。 NEC條款800針對銅纜的分類如表2所示。 作為世界最具權威的獨立認證公司——美國UL實驗室，專門設計了測試方案，來檢驗電纜的防火性能。UL防火等級分成五種，分別是增壓級、干線級、商用級、通用級、家居級。我國的布線標準GB 50311-2007中也特別提到了光纜與電纜的防火等級與選用問題。 另外，Molex企業網絡布線部除了滿足上述阻燃線纜的分級以外，還提供低煙無鹵LSZH。低煙是指電線、電纜燃燒時產生的煙塵較少，即透光率較高；無鹵是指構成電線、電纜的材料不含鹵素（氯、溴等鹵族元素），燃燒產物的腐蝕性較低，可以保證用戶在使用時的安全要求。由于低煙無鹵電線電纜使用時給環境產生危害很小，一些地方稱為清潔電纜或環保電纜，產品包括超5類四對雙絞電纜、6類四對雙絞電纜、光纜等。3.4 EMC設計 軌道交通布線系統，與傳統的樓宇布線系統的另一個主要區別是二級配線間的距離較遠，對于架空的輕軌系統來講，還應考慮防雷、抗干擾等諸多問題。在軌道交通系統中，數據長距離傳輸的首選方案是光纖傳輸。通過使用光纖通信，大大降低了信號線和動力線長距離并行造成的EMC問題，并且將接地系統的設計大大簡化。如果傳輸距離過長，站間的連接可以采用單模光纖，或在必要時加裝中繼設備。 Molex提供的光纜產品，包括OM1、OM2、OM3、OS1等規格的室內外光纜。其中按照低煙無鹵標準生產的產品共計16種，特別適用于隧道敷設。另外，為了降低施工難度，節約施工時間，Molex還提供了Modlink系列“即插即用”產品。3.5 布線管理系統的設計 綜合布線系統的管理目標是：維護系統拓撲的完整性，并且能夠根據實際需要，修改系統的拓撲結構。Molex企業布線網絡部提供了Realtime實時布線管理系統，從邏輯和物理兩個層面入手（如圖4所示），實現了布線系統的實時管理能力。 從邏輯層面上看，永久鏈路的信息包括線路敷設路由、信息出口的位置、點位圖、配線架端口的位置等信息；跳線信息包括交換機信息、跳線兩個端點的定位等。這些信息是由用戶輸入的，存放在數據庫中。從物理層面上看，主要包括跳線變更的實時狀態。當跳線配置變動時，Realtime系統可以檢測到這種變動，并進行記錄。 Realtime實時配線架在每個端口上都有一個傳感器端子，通過實時跳線和系統監視器的共同作用，計算機軟件可以實時地反映系統的拓撲結構，并對未授權的變更進行記錄。 通過Realtime系統，使系統的變動可管理、可跟蹤、可監視，避免了布線系統移動、增加、修改等操作與文檔的異步，使系統維護工作的成本大大降低，速度大大加快。對于像軌道交通這樣的系統來講，可以大大縮短排除故障的時間，并且可以在最短的時間內啟用冗余數據鏈路。3.6 系統的可擴展性 軌道交通系統涉及多種類型的弱電系統，信號種類很多，相應的接口標準也很多。另外，作為公共交通系統的一部分，軌道交通系統的公共區域多，必然會提供更多的服務。考慮到新技術的發展和應用，軌道交通布線系統應提供多種媒體的接口，給未來的應用提供更多的擴展性。Molex的可配置配線架和通用配線架，滿足了這個需求。 USP配線架可以提供應用于語音、數據、保安監控、監聽、有線電視等多種媒體的接口，并可以根據需要，自由組合。4 綜合布線系統在軌道交通應用中的展望 人類離不開信息，軌道交通更離不開信息。不論軌道交通的形式如何變化，信息化將是永恒的主題。在未來十年內，軌道交通系統將會迎來信息化的新浪潮，在車廂內和候車大廳，自動導航系統、電視系統、網絡系統、傳媒系統、安全系統、消防系統、緊急疏散系統，甚至包括駕駛、車控系統將實現更高級別的自動化。自動化的基礎自然是數字化，而所有的數字化信息，將在軌道交通系統的布線網絡中傳輸。不斷發展的綜合布線技術，將會給軌道交通系統的發展提供堅實的基石。
