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城市轨道交通发展给我们通信工程带来的机遇和挑战雷勇（重庆交通大学信息科学与工程学院重庆40074）摘要：随着我国国民经济持续稳定向前发展，工业化进程加快，致使我国城市化速度不断加速，城市规模急剧扩张，人口飞速增加。居民出行频繁导致客运需求急剧增长。发展城市轨道交通不仅能有效改善城市的交通环境，而且还有助于城市建设和经济的发展。为了保证建成后的轨道交通能安全、高效的运营，就必须建立可靠的、易扩充的、独立的通信网，传输和处理轨道交通运营所需的各种信息。本文简要介绍了当下城市轨道交通的现状，通信技术在城市轨道交通中的应用，分析其发展给通信工程带来的机遇和挑战。关键字：城市轨道交通、现状、通信工程、机遇、挑战中图分类号：TP20文献标志：A文章编号：OpportunitiesandchallengesforthedevelopmentofurbanrailtransitprojectsbringsustocommunicateLEIYong(InformationScienceandEngineering,ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing400074)Abstract:WithChina'ssustainedandstabledevelopment,acceleratetheprocessofindustrialization,resultinginacceleratingthepaceofurbanizationinChina,therapidexpansionofurbanscale,rapidpopulationincrease.Residentstravelfrequentlyleadtoasharpgrowthinpassengerdemand.Developmentofurbanrailtransitnotonlycaneffectivelyimprovetheurbantrafficenvironment,butalsohelpsurbanconstructionandeconomicdevelopment.Afterthecompletionofrailtrafficinordertoensureenergysecurity,efficientoperation,itisnecessarytoestablishareliable,easytoexpand,andallkindsofinformationrequiredindependentcommunicationnetwork,transmissionandprocessingofrailoperations.Thisarticlebrieflydescribesthecurrentstatusquoofurbanrailtransit,communicationstechnologyinurbanrailtransit,analyzestheopportunitiesandchallengesitbringsdevelopmenttocommunicationengineering.Keywords:urbanrailtransportation,thestatusquo,communicationsengineering,Opportunities,Challenges1引言城市轨道交通（简称城轨）通信系统是指挥列车运行、公务联络和传递各种信息的重要手段，是保证列车安全、快速、高效运行不可缺少的综合通信系统。城轨通信系统主要包括：传输系统、公务电话系统、专用电话系统、无线集群通信系统、闭路电视监控系统（CCTV）、有线广播系统（PA）、时钟系统、电源及接地系统、乘客导乘信息系统（PIS）、办公室自动化（OA）等子系统。通信系统的服务范围涵盖了控制中心、车站、车辆段、停车场、地面线路、高架线路、地下隧道与列车。2城市轨道交通交通现状随着多个城市交通状况的恶化，公共交通特别是轨道交通建设已得到各级政府重视。根据现有规划，“十二五”期间，全国各城市公共交通平均出行分担率要比“十一五”末明显提高，并鼓励有条件的大城市发展高效铁路。目前，中国城市轨道交通建设正迎来黄金发展期。伴随投资额度的加大，城市轨道交通建设将成为继铁路大规模投资之后新的投资热点，成为“十二五”基础建设投资新增长点。随着中国轨道轨道交通正逐步进入稳步、有序和快速发展阶段，轨道交通行业对国民经济的推动作用也逐步显现出来。前瞻产业研究院发布的《2015-2020年中国城市轨道交通行业市场前瞻与投资战略规划分析报告前瞻》研究显示：2009-2013年，我国城轨交通运营线路长度逐年增长，年复合增长率为24.23%。2013年，为2408公里，同比增长17.01%。且单条线路的平均长度整体呈增长趋势，从2010年的27.76公里增长到2012年的29.83公里。2013年，平均线路长度为29.73公里，较上年有所下降。前瞻产业研究院轨道交通行业报告分析显示：在我国轨道交通建设中，地铁建设占主导地位。2010-2013年，我国地铁运营里程逐年增长，占城轨交通的比重有所提升。2013年，地铁运营里程为2050公里，占城轨交通的比重达到85.13%。在城市轨道交通项目审批权下放之前，城市轨道交通项目的审批都是由国家发展改革委员会执行。而国家发改委规定，申报发展地铁的城市，城区人口应在300万人以上，地方财政一般预算收入在100亿元以上，国内生产总值达到1000亿元以上。然后审批权下放后，基本上城市轨道交通的建设是由“市长”决定，促使了当下地铁建设的高潮。前瞻产业研究院发布的《2014-2018年中国城市轨道交通行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》显示，2013年底，我国拥有地铁的城市增长至19个，运营里程达到了2366公里。据媒体报道，2014年3月28日，兰州地铁1号线一期工程全线开工建设；乌鲁木齐地铁1号线计划于4月底全面开工建设；长春地铁2号线5月全面开工；重庆2014年新开工轨道交通大学城---璧山段；太原市轨道交通2号线一期工程初步设计方案已通过专家评审，将于2014年底全线开工；宁波轨道交通2号线二期开工在即；郑州市2014年开工的地铁项目最多，分别是郑州地铁1号线二期工程、郑州地铁2、3号线一期工程和郑州地铁5号线工程。3通信技术在城市轨道交通中的任务如何保障轨道交通的安全、可靠运行是一个复杂的信息运用和管理过程。轨道交通运输是一个完整的大系统，它的各个部分都离不开通信，通信主要是完成各种信息的传输。通信在轨道系统运输中起着神经系统和网络的作用。具体的说，它主要完成以下三个方面的任务：1）保证指挥列车运行的各种调度命令信息的传输2）为旅客提供各种服务的通信3）为设备维修及运营管理提供通信条件为完成上述三个方面的任务和功能，通信系统设置了传输、公务、专用电话、无线通信、电视监控、广播、时钟、电源、乘客引导显示等系统。为了确保轨道交通运行的安全，就要提高和规范通信系统的主要内容和功能技术要求，吸取和借鉴当今电信网中一些实用而先进的技术成果。4在城市轨道交通中通信技术的具体应用城轨通信系统主要由下列子系统组成：传输系统、公务电话系统、专用电话系统、无线集群通信系统、闭路电视监控系统、有线广播系统、时钟系统、乘客导乘信息系统、通信电源和接地系统、城轨地下部分的公共覆盖系统。图1通信网设备组成传输系统城轨的传输网是城轨通信网的基础。城轨传输网要求具有高可靠性和丰富的业务接口。城轨传输网的低层一般采用SDH光纤自愈环路，在光纤切断或故障时能自动进行业务切换，故具有很高的可靠性。传输业务的多样性是城轨传输系统的主要特点。所传输的业务包括：电话（窄带音频）、广播（宽带音频）、城轨信号（中／低速数据）、视频（高速数据）等业务。在城域网（MAN）中，传输网按其功能划分为骨干层、汇聚层与接入层。而在城轨通信网中，传输网按其功能可分为骨干层与汇聚接人层。城轨传输网分为城轨专用传输网和民用（GSM、CDMA接入）传输网，这是两个完全隔离的网。在城轨专用传输网中具体传送的信息为：调度电话、广播、公务电话、集群无线基站的2Mbit／s的数字链路；RS—232、RS—422、RS—85接口点对点低速电路数据业务；10／100／1000Mbit／s的以太网业务；ATM业务。公务电话系统城轨的公务电话相当于企业总机，采用通用的程控数字用户交换机组网，并通过中继线路接人当地市话网。一般情况下，中心交换机安装在控制中心和车辆段，而在各车站配置车站交换机或中心交换机的远端模块。中心交换机与车站交换机之间通过城轨专用传输网进行点对点的连接。为减少城轨通信设备的类型，目前城轨多数采用具有调度功能的交换机组成公务电话网。专用电话系统专用电话系统包括：调度、站内、站间和区间（轨旁）电话子系统.城轨的调度电话子系统主要包括调度总机、调度台和调度分机三部分，并通过传输系统或通信电缆相连接。在控制中心安装有调度机或交换／调度机作为调度总机，为调度人员提供专用直达通信服务。一般在城轨中设有行车调度、电力调度、维修调度、环控调度、公安调度的（虚拟）调度专网和调度台（其中行车调度专网设2个调度台）。调度台应具有选呼、组呼、群呼、强插、强拆、会议、应急处理等特定功能。调度分机安装在控制中心、车辆段以及各车站。调度台可单键直接呼叫分机；分机呼叫调度台分为一般与紧急两类呼叫。站内的公务电话交换机具有热线功能，在提供公务电话业务的同时，亦可提供站内、站间和区间（轨旁）电话业务。站内电话子系统由车站公务电话交换机、车站值班台（主机）和电话分机组成。站间电话可为车站值班员与相邻车站的车站值班员提供直达通信服务，也可以接人公务电话网。区间电话通过站内电话子系统连接邻站的车站值班台或接入公务电话网，为隧道内的维修人员提供通信服务。闭路电视监控系统闭路电视监控系统为控制中心调度管理人员、车站值班员、列车司机及站台监视亭值班员等对车站的站厅、站台、出人口等主要区域提供监视服务。控制中心的行车调度员实时监视全线各车站的情况。车站的车站值班员能够实时监视本站情况。列车司机能在驾驶室看到乘客上下车的情况（站台与列车间用无线传送视频信号）。监视画面要求具有DVD质量。采用控制中心和车站两级互相独立的监控方式，平常以车站值班员控制为主，控制中心调度员可任意选择上调各车站的各摄像头的监视画面。在紧急情况下则转换为以控制中心调度员控制。出于安全与事故取证要求，车站和控制中心的设备还应具有录像功能。有线广播系统（PA）有线广播系统由正线广播和车辆段广播两个独立的系统组成。正线广播又分成控制中心广播和车站广播两级，该系统为控制中心调度员、车站值班员、车辆段值班员提供对相应区域进行有线广播，同时也为控制中心大楼提供广播功能。有线广播系统具有自动和人工广播，以及相应的选择功能及优先级功能，采用车站和控制中心两级控制方式。平时以车站广播为主，控制中心可以插入；但在紧急情况下，则以控制中心广播为主。通信电源和接地系统城轨通信的电源系统必须是供电设备独立、并具有集中监控管理的系统。通信电源系统应保证对通信设备不问断、无瞬变地供电，满足通信设备对电源的要求。城市轨道交通通信设备应按一级负荷供电。由变电所引接双电源双回线路的交流电源至通信机房交流配电屏，当使用中的一路出现故障时，应能自动切换至另一路。对要求直流供电的通信设备，采用集中方式供电。直流供电系统可由直流配电盘、高频开关型整流模块、直流变换器、逆变器、阀控式密闭铅蓄电池组等组成，并应具有遥信、遥测、遥控性能和标准的接口及通信协议。对要求交流不问断供电的通信设备，可根据负荷容量确定采用逆变器供电或交流不问断电源（UPS）供电方式。通信设备的接地系统设计，应做到确保人身、通信设备安全和通信设备的正常工作。城市轨道交通车站根据条件可采用合设接地方式，也可采用分设接地方式。分设接地方式由接地体、接地引入线、地线盘及室内接地配线组成。5给通信工程带来的机遇随着国内信息技术的迅猛发展，在保证安全运营的前提下，轨