城市轨道交通无线通信系统_集群通信系统
城市轨道交通通信系统教学讲义
验收与测试
通信系统用于验收和测试 阶段，确保轨道交通建设 符合相关标准和规范。
轨道交通维护
故障诊断与排除
通信系统集成故障诊断功能，帮 助维护人员快速定位和排除故障。
设备监测与预警
通过通信系统实时监测设备运行 状态，及时发现潜在问题，预防
设备故障。
维护计划与记录
通信系统协助维护人员制定维护 计划、记录维护数据，提高维护
紧急停车与疏散
通过通信系统控制列车紧急停车， 启动紧急疏散程序，引导乘客快速、 有序地撤离。
事故现场指挥
通信系统为事故现场提供通讯支持， 协助指挥人员快速决策，协调各方 资源，降低事故损失。
轨道交通建设
施工调度
通信系统用于施工调度， 确保施工进度和质量符合 要求，提高施工效率。
设备安装与调试
通信系统为设备安装和调 试提供技术支持，确保设 备正常运行。
视频监控系统
总结词
视频监控系统用于实时监控轨道交通车站和列车运行情况。
详细描述
视频监控系统通过安装在不同位置的摄像头采集图像信息，并传输到控制中心。控制中心可以对摄像头进行远程 控制，调整角度和焦距等，以便实时监控车站和列车的运行情况。视频监控系统在保障列车运行安全、预防和处 置突发事件等方面发挥着重要作用。
成本控制挑战
投资成本
城市轨道交通通信系统的建设需要大量资金投入，包括设备采购、安装调试、后期维护 等费用，需要合理控制投资成本。
运营成本
在保证通信系统性能和安全的前提下，需要降低运营成本，包括能源消耗、人力成本等， 提高经济效益。
兼容性与标准化挑战
设备兼容性
标准统一
城市轨道交通通信系统需要与各类设备兼容， 包括列车控制系统、信号系统等，以确保信 息传输的可靠性和稳定性。
轨道交通通信信号系统
第20页，共83页。
（3）广播系统构成：
地铁基础知识
车控室广播台、车站广播设备、扬声器等。
第21页，共83页。
6电源及接地系统
地铁基础知识
➢ （1）功能：电源系统是为满足通信系统 不间断、无瞬变地供电需求。
➢ （2）构成：配电设备、整流设备、蓄电 池
➢ 调度台
➢ 基站收发信机 ➢ 天馈线系统
➢ 机车电台
➢ 漏泄电缆 ➢ 维护终端
地铁基础知识
第19页，共83）功能：对乘客广播（到发站信息、意外情况疏导）
对工作人员广播（通知信息） （2）结构：广播系统采用二级广播控制方式（控制中心、车站）
广播分区为：上行站台、下行站台、售票区、站厅 层、出入口、办公区。
第34页，共83页。
闭塞的概念
地铁基础知识
❖ 最简单的确定位置的方法是划分一定长度 的“区段”，在某一时间段内，在此区间 内只容许一列车占有（运行、停放），这 就是“闭塞”的概念。
❖ 为保证行车安全，将列车正在运行、停放 的线路区段予以”封闭“，不允许其他列 车进入此区段，以防止对向列车、后续列 车的正面冲突或追尾事故的发生。
容量/线路利用率
话音质量/干扰
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（ 3）分类 按传输媒介分：
光纤数字通信系统 微波数字通信系统 卫星数字通信系统
地铁基础知识
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按采用技术分 PDH（异步数字通信系统） SDH（同步数字通信系统） OTN（开放的传输网络） ATM（异步传输模式）
地铁基础知识
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第27页，共83页。
城市轨道交通通信信号系统论述及发展趋势
城市轨道交通通信信号系统论述及发展趋势摘要：持续提升的经济水准为我们国家交通行业的飞速发展奠定了极为坚实的基础，持续提升的自动化水准也为控制系统的探究注入了源源不断的动力。
在人们高质量生活要求持续提升以及城市建设速度持续增快的时代背景之下，愈来愈多的城市轨道交通出现在了市政建设当中，相应的也为交通运行安全提出了更为巨大的挑战以及更高、更多的要求。
通信信号系统作为城市轨道交通稳定安全运行的关键保障，对城市轨道交通通信信号系统进行深入探究，对于保证行车高效以及行车安全起到了不可忽视的重要作用。
鉴于此，笔者就对城市轨道交通通信信号系统及其进展趋势进行了简单的探究，以供参考。
关键词：城市轨道交通；通信信号系统；发展趋势；探究引言：伴随着我们国家城市的飞速发展，城市轨道交通系统在推进城市繁荣发展、降低污染以及降低城市压力等等多个方面起到了极为关键的作用。
城市轨道交通通信信号系统作为提升城市轨道运输效能、实现运行自动化与行车指挥、保障列车安全性的重要控制系统，其控制器也是城市轨道交通系统的关键控制系统，是充分保证城市轨道交通系统稳定安全运行的重要保障系统。
所以，信号控制器需要朝向着自动化程度更高、更为可靠安全、更为先进、服务性更好的方向不断发展，以此来充分适应城市轨道交通高密度、高速度运作模式的实际需求。
1 城市轨道交通通信信号系统概述尽人皆知，城市轨道交通通信信号系统是调控运输效率、指挥列车运行的重要环节，一般包含下文所述的几个部分，分别为地铁列车自动运行系统、地铁列车自动防护系统以及地铁列车自动监控系统。
上文所述的这三个系统主要以信息交换为方式，以速度控制为基础，互相依存，进而形成地铁列车自动控制系统。
与其他的交通方式相对比而言，城市轨道交通有着低耗、准时、大容量以及安全的重要优势，在城市建设当中得到了极为广泛的运用。
然而，由于我们国家城市轨道交通所承载的客流量相对较为巨大，所以，对于我们国家的城市轨道交通通信信号系统也提出了极为苛刻的关键要求。
城市轨道交通通信系统的现状及发展
城市轨道交通通信系统的现状及发展摘要：我国城市化发展进程的不断推进，促使我国城市轨道交通发展规模不断壮大，以满足现代城市建设和居民生活的出行需求。
城市轨道交通当中的通信系统作为重要的网络平台，能够提供应急指挥、企业管理、治安反恐、运营调度等多种服务，属于地跌运转的神经系统。
为了更好的发挥通信系统在城市轨道交通运转当中的积极作用，本文结合城市轨道交通通信系统的概述，分析城市轨道交通通信系统的现状以及未来发展。
关键词：城市轨道；交通通信；系统；现状；发展；引言随着人民生活水平的不断提高，人民对居住地的要求也越来越高。
随着我国城市化力度的不断加大，如何将人民居住地发展成为一个宜居地，将一个普通的城市发展成为一个充满现代主义特色的城市成为了一项重要的课题。
城市化进程的不断推进带动了我国城市轨道交通行业的繁荣发展，随着城市附加功能的逐步健全，城市公共设施的大力建设成为提高城市质量、改善人民群众生活的品质和满足人民日益增长的文化追求的必经之路，城市交通有诸多功能，比如缓解市民日常出行压力，必要时的军事功能等其他一系列的功能。
1.城市轨道交通专用通信系统1.1网络化众多城市正在扩建、在建地铁，城市轨道交通已从单线建设转变为网络化建设与运营，网络化建设与运营可以最大限度地实现资源共享，让投资和维护成本得到最大限度地降低。
全面实现互联互通，恰如公众通信系统那样，在全网实现无缝衔接；为确保质量、提高效率、降低成本、方便使用与维修，就需要在不同线路建设与运营管理中实施统一标准。
网络化建设与运营是一项跨线路、跨企业的巨大工程，虽然困难重重，但有上海地铁网络化的榜样和经验在先，相信最终一定会成功。
1.2标准化在城市轨道交通建设的投资中，土建工程占7成，机电设备占3成。
通信设备与车辆、信号、通信、监控、灭火、乘客资讯、自动售检票设备一同属于机电设备中的系统设备，而通风、空调、电扶梯、给排水等则属机电设备的通用设备。
不同线路的土建工程和机电设备有一定的共同之处，因此应当也必须在实际规划及建设中施行统一的标准。
通信系统组成及子系统的功能
信息传递和交换的过程称为通信，通信系统是指完成信息传递交换过程的技术系统总称。
城市轨道交通通信系统是应用于轨道交通中，为实现各种信息功能的通信系统的总称。
5.1通信系统网络5.1.1通信系统组成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、闭路电视监控系统、广播系统、乘客导乘信息系统、时钟系统、办公自动化系统、无线集群通信系统、消防无线系统、公安无线系统、集中监控系统、公众移动通信接入系统、通信电源系统。
通信各子系统均设有监控网管或操作维护终端，可以对各自系统进行远程监控和维护，实现对各子系统中的节点设备、网络及网络上的业务的综合管理。
网管的功能主要有：性能管理、故障管理、配置管理、安全管理。
1.传输系统传输网是城轨通信网的基础。
2.公务电话系统城轨的公务电话相当于企业内部电话系统，普遍采用通用的程控数字交换机组网，并通过中继线路接入当地市话网。
3.专用电话系统专用电话系统包括：调度、站内、站间、和区间电话子系统。
城轨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，并通过专用传输系统或通信电缆相连接。
4.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、出入口等主要区域提供监视服务。
5.广播系统广播系统主要为成乘客及工作人员提供语言信息播报服务。
广播具有自动广播和人工广播两种模式。
6.乘客导乘信息系统乘客导乘信息系统是一套服务于城轨交通的文字信息发布系统，主要作用是为乘客提供各种各类车务及站务信息，同时他还与移动电视网连接提供各类公共信息。
7.无线集群通信系统无线集群通信系统是一套使用无线通信方式进行调度指挥的系统。
它是调度员与司机通信的唯一可靠手段，同时也是移动中的作业人员、抢险人员实现通信的重要手段。
8.时钟系统时钟系统为城轨交通提供了高质量标准化的统一时间，使整个城轨交通各系统时间统一在同一个标准时间基点上，从而确保列车准点运行。
浅谈城市轨道交通中无线通信系统的应用(定稿版))
浅谈城市轨道交通中无线通信系统的应用清远磁浮交通有限公司通信工程师王瑾摘要：无线通信系统主要用于解决OCC（控制中心）行车调度员、段场信号调度员、车站值班员与列车司机等移动用户之间的通话以及信息传递。
为了提高城市轨道交通运行效率、保障行车安全及应对紧急事件的必要传输工具，在城市轨道交通中无线通信系统可以通过不同的技术来实现信息数据的传递。
本文主要将简要陈述城市轨道交通中的TETRA数字集群系统（简称“TETRA系统”）和LTE技术的应用。
关键词：城市轨道交通；无线通信系统； TETRA系统； LTE技术什么是无线通信系统？无线通信(Wireless c ommunication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。
目前，城市轨道交通中无线通信系统主要采用TETRA数字集群系统和LTE技术。
一、TETRA数字集群系统在城市轨道交通中的应用在城市轨道交通中TETRA系统是基于数字时分多址（TDMA）技术的专业移动通信系统，是欧洲电信标准协会( European Telecommunications Standards Institute, ETSI)设计、制定的开放性通信系统，便于欧洲各国集群用户的使用，初步形成无线数字集群通信系统的标准化。
目前，随着TETRA数字集群系统技术在城市轨道交通广泛应用，技术十分成熟。
TETRA 系统可以满足各种不同的系统配置和对信号覆盖的需求，即可以实现单站和多站的配置，可以在25KHz的带宽内提供4个通信信道；根据工业和信息化部文件要求，TETRA系统工作频段采用350MH和800MHz。
在城市轨道交通中TETRA系统频率的配置原则：（1）降低和减少各种类型的频率干扰和提高频率资源的利用率。
（2）应考虑如何降低同频干扰、邻道干扰、互调干扰等，特别是三阶互调干扰。
（3）应有效利用包括射频的窄带调制、话音的压缩编码、信道的时分多址复用、多信道共用（集群）、频率的复用等。
城市轨道交通车地无线通信网络探析
城市轨道交通车地无线通信网络探析1 概述目前，车地信息传输业务主要有集群语音调度系统、CBTC系统、PIS系统、车载视频监控系统及其他数据信息传输等。
集群语音调度系统为控制中心调度员、车辆段调度员、车站值班员等固定用户与列车司机、防灾、维修等移动用户之间提供迅速、有效的通信手段，是提高运输效率、确保行车安全及应对突发事件的必要保障。
CBTC系统主要作用为列车间距及速度防护、列车自动运行与调度，是城市轨道交通自动化系统中的关键部分，是保证列车和乘客安全，实现列车高效运行、指挥管理有序的自动控制系统。
CBTC系统车地传输数据主要为列车位置、运行控制、移动授权等信息。
该业务应用层要求低速的准实时数据的可靠传输；控制层要求最高优先级的低速逻辑通道；通道层要求独立、高可靠性及冗余的信道。
PIS系统用于列车车厢内资讯发布、乘客指引信息的视频展播。
PIS系统车地传输数据主要为视频信息。
该业务应用层要求直播（广播）为主、录播（点播）为辅、录播要考虑批量数据传输的带宽利用效率；控制层要求广播数据优先级高、小区切换不丢包、限制錄播数据带宽、以组播点播结合的方式进行节目数据传送；通道层要求高传输质量的广播通道、组播通道。
车载视频监控系统用于车内情况的视频监视，并为应急调度指挥提供实时的车内高清动态图像信息。
CCTV车地传输数据主要为视频信息。
该业务应用层要求海量的实时视频数据传输、带宽要求上行远大于下行及流媒体形式的录像回放；控制层要求实时视频数据优先级高、小区切换不丢。
限制录像回放带宽；通道层要求大带宽、高质量的实时数据通道，减少重传。
车况信息等主要是传输列车状况信息，一般为低速率的数据信息。
2 轨道交通现状分析2.1 集群语音调度系统目前，地铁内均采用TETRA系统单独组网建设，采用800MHz TETRA数字集群技术，该系统成熟可靠。
主要设备厂家有国外的MOTO和EADS两家，均有开通运营业绩；国内的主要有中电54所、东方通信、海能达，均处于试验或建设中。
城市轨道交通通信系统ppt课件
传输系统
无线通信 专业电话 公务电话
系统
系统
系统
闭路电视 监视系统
广播系统
时钟系统
乘客信息 系统
通信电源 系统
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
传输系统
一号线传输系统是一个具有承载语音、数据及图像的多业务光纤传输 网络，他承载业务包括无线通信、公务电话、专用电话、视频监控系 统、广播、时钟、乘客信息、通信电源、信号系统、自动售检票系统、 综合监控系统、办公计算机网络等提供传输信息通道
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
无线手持台
轨道交通一号线无线系统由NOKIA公司提供的TWTRA数字集群系统 组成的一个有线、无线相结合的无线集群调度网络。它提供了控制中 心的行车调度员、环境调度员、公安值班员、维修调度员，对诸如正 线列车司机、运营车站人员、维修人员等无线用户分别实践无线通信， 车场调度员对车辆段列车司机和段内的无线用户实施无线通信，以及 相应的无线用户之间必要的无线通信，同时还提供相应的呼叫、广播、 录音、存储、显示、检测要求和优先权等。
通信故障的应急处理
中心无线调度台故障 无线系统故障应急处理
车站无线调度台故障
专用调度系统故障
中心无线调度台故障 车站无线调度台故障
广播系统故障应急处理
中心播音控制盒故障 车站播音控制盒故障
视频监控系统故障应急处理
中心操作端及显示器故障 车站监视器故障
资金是运动的价值，资金的价值是随 时间变 化而变 化的， 是时间 的函数 ，随时 间的推 移而增 值，其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
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TETRA System Vendor B
Gateway
Gateway
技术难题3：消防无线通信系统的互联互通
现状：350M模拟集群通信系统
全市的公安网，配备到值勤民警。
问题：地上地下不能互通 趋势：1、组建两级网：800M第一级用于指挥以及 350M用于战斗 2、专用系统引入地下组成自己的专网
TDMA——时分多址
TETRA系统结构
TX 和 RX 时隙数必须是同样多 下行链路 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1
2
3
4
1 2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2 3
上行链路
1.1.1.1.1.1.1.1.1.
TETRA数字集群无线电通信系统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
频谱效率高：
4个逻辑信道 25KHz信道间隔 36Kbps传输速率 28.8Kbps净数据速率 每个信道7.2Kbps。 抗干扰能力强： 易于加密，加密方式多。 业务能力强： 调度、电话连接、数据传输、 图象传输，车辆定位等，话音 数据同传。 多用户群使用： 一个硬件无线电系统上设置多 个“虚拟网”
1 2 3 4 5 17 18
TETRA系统结构
TETRA在设计可用于在150MHz~900MHz， 380MHz~400MHz 10MHz收发间隔 400MHz~420MHz 10MHz收发间隔 450MHz~470MHz 10MHz收发间隔 870MHz~933MHz 45MHz收发间隔
FDD——频分双工
2020年17条轨道线，总长800km
一、蓬勃发展的城市轨道交通
上海市：2005年9条轨道线，总长260km
2020年17条轨道线，总长800km
7LINES
上海市轨道交通规划图
M7 L2 L3 R3 M6 L1 L5
R1
M3
M1
M8
L3
L4
L2 M2
R4
R2
M1 R4
M5
M6 M4
M7 M2 R2
M7 M2 R2
M3
R1 L1 M8 R3 L4
L5 M5
全市轨道交通无 线通信系统组网 方案
全市轨道交通无 线通信系统组网 方案
推荐方案
9．结论 集中式控制方案 1.信道利用率高。 2.全市大网一个交换机， 投资较省。 3.增加线路频点无须调整 4.需要频点少 5.枢纽站线路数量不限 6.适应于集中管理体制。 7.方便向社会开放无线电 资源. 1. 交换机容量大，首次 投资大。 2. 设备集中管理不适应 线路固有的单独运行 模式. 3. 存在技术寿命短，先 期投资浪费的风险。 4. 交换机备份费用大 5. 基站链路多 6. 设备故障影响面大 7. 存在已有的系统向统 一系统过渡的问题。
——泛欧集群无线电系统 Terrestrial Trunk Radio System
——全球集群无线电系统
TETRA系统结构
TSC
TSC
TSC
TSC
1
16
1
16
BS 1 集群交换机 外部网络接口 线路设备接口
BS 16
集群交换机 外部网络接口 线路设备接口
集群交换机
外部网络接口
线路设备接口
SMTS 2MBit
Li(d)= 2.8dB/100m •d 耦合损耗：以2m距离为准计算。
工程上，漏缆场强的计算采用相对法，即由2m处的耦合损耗 A为准，推算任意处的损耗。
Lc(D)=klgD/2+A
其中A由表1中的Coupling Loss给出。K在自由空间取20，在隧 道环境考虑到信号迭加可以取10～15。
系统场强计算(上行)：
城市轨道交通无线通信系统 的最新进展
一、思考题
1、同频干扰的解决方案？
2、越区切换的主要问题？
3、漏泄电缆的损耗如何计算？ 4、简述地铁无线电通信系统。
一、蓬勃发展的城市轨道交通
上海市：2005年9条轨道线，总长260km
2020年17条轨道线，总长800km
7LINES
一、蓬勃发展的城市轨道交通
M3
R1 L1 M8 R3 L4
L5 M5
二、轨道交通无线电通信系统的构成
天线
漏泄电缆
分路器
基 站
SDH 设备
无线通信系统 FDD（频分双工） 下行：F1 上行：F1’=F1+45MHz
无线电 交
换 机
调度中心
光纤
SDH 设备
电力 电 话
F1，F1’：一对频点
票 务
无线通信系统组成：
列车调度子系统
五、全市无线系统组网方案 方案： 1、集中控制式——分区分配 2、分散控制式——按线路分配
核心问题： 1、同频干扰——同频基站有一定间隔 2、频点分配——上海市分配地铁4对频点
集中控制频点规划
L5 M7 L2 L3 R3 M6 L1
R1
M3
M1
M8
L3
L4
L2 M2
R4
R2
M1 R4
M5
M6 M4
l x
E/O O/E
基站 SDH
B站
SDH 交换机 控制中心
A站
技术难题2：越区切换连续性
列车方向 越区检测点 切换开始 4s
6dB
普通缆 衰减缆
6dB
F2
F2
切换结束点
切换开始 4s
F1
F1
切换区间
越区切换的条件：1、F1小于限定值：开始搜索F2
2、F2场强大于F1 6dB：开始切换 3、切换时间4s后, F2工作。 结论：1、采用衰减漏缆，减少了切换区间，但有可能4s内断线 2、建议采用衰减接头
接收场强Pr=Pt-Li-Lc-Lj--Lz 其中 手机输出功率1W: Pt=30dBm (10lg1W/1mW)
交通调度台
基站 消防调度台
集群移动与蜂窝移动的比较
集群 用途 频率 指挥调度 450M,800M GSM 无线电话 900M,1800M 双工 与市话互联 个人
工作方式 半双工 联网 用户 本网 公交、公安、团体
费用
实时性
高
好
低
差
三、国内外城市轨道交通无线通信系统最新进 展——TETRA数字集群系统 Trans European Trunked Radio System
分散式控制方案 1. 适应分期投资模式。 2. 适应单独运行模式。 3. 不存在技术 寿命短的 危 险，新老技术共存。 4. 易于实施,可行性好. 5. 适应于分线管理.. 6. 控制简单故障率低 . 传输 链路少，维 护建设都 容 易。 1. 信道利用率低。 2. 线路间需要 用专用信 道 连接才能通信 3. 5 条线路交会时要增加频 点或者并网运行 4. 实现统一网管难度大 5. 规划外增建 线路需要 调 整频点难度大。 6. 全 市 大 网 有 许 多 交 换 机，投资较大。 7. 不适应集中管理体制。 8. 资源向社会开放困难。
上海市：2005年9条轨道线，总长260km
2020年17条轨道线，总长800km
14LINES
一、蓬勃发展的城市轨道交通
上海市：2005年9条轨道线，总长260km
2020年17条轨道线，总长800km
LONDON, 14LINES
一、蓬勃发展的城市轨道交通
上海市：2005年9条轨道线，总长260km
公安
交 换 机
调度中心
？ ？
分路器
地铁
交 换 机
调度中心
基 站
？
SDH 设备
TETRA系统互联互通最新进展——2003年12月 欧洲三国互联（MOTOROLA & NOKIA）
TETRA系统互联互通最新进展——2003年12月 欧洲三国互联（MOTOROLA & NOKIA）
TETRA System Vendor A
多基站加光纤直放站方式（1拖3）
列车
O/E O/E
光纤 E/O 公安调度员 2M 电分，合路器 E/O
数字基站
2M
列车调度员 防灾调度员 2M 2*64K 2*64K
2M
无线数字移 动交换机
PABX 2M
线路调度中心
车辆段
技术难题1：同频到达时间差
T=4.9us/km×l+3.8 us/km×x- 3.8 us/km×(l –x) =1.1 us/km×l + 7.6 us/km×x 其中l=2km, x=1km, 则T=9.8us >7us(TS/4)：产生多径干扰 解决：减少x，增加延迟线
主集群交换机 MTS
外 部 网 络 和 其 它 TETRA 接口
管理操作中心
调度台等有线设备接口
TETRA系统结构
1 个时隙＝510 个调制比特（＝14.67ms）
1 2 3 4 5 6 509 510
1 个 TDMA 帧＝56.67ms
1
2
3
4
1.1.1.1.1.1.1.1.3.
1 复帧＝18 个 TDMA 帧（＝1.02s）
六、 无线电信号在漏泄电缆中的传输
mmmmmm
END
END
END
用于GSM系统
END
END
END
END
表1 RCT6-CPUS 系列漏缆的插入损耗与耦合损耗
插入损耗：与长度成正比。
安德鲁公司的英寸 RCT6-CPUS 系列漏缆的典型值如表 1 。在 800M频带，其插入损耗Attenuation为2.8dB/100m。