无线集群通信系统在地铁中的应用

无线集群通信系统在地铁中的应用

蒙玲

南宁轨道交通集团有限责任公司广西壮族自治区南宁市530000

摘要：无线集群通信系统是一种先进的、现代化的通信技术手段，能够实现系统内部用户之间的可靠通信，不但通信方式比较灵活多样，而且在功能上比普通移动电话更为全面，目前，无线集群通信系统已经广泛的应用到各行各业之中，尤其在交通运输和抢险救灾方面发挥着不容忽视的重要作用。本文将主要论述无线集群通信系统在地铁中的应用策略，以期充分发挥该技术的应用优势，从而全面提高地铁通信质量，保证地铁运行的稳定性和安全性。

关键词：无线集群；通信系统；地铁；应用

众所周知，在地铁运行过程中需要进行实时、动态的监督和指挥调度，以保持地铁线路的畅通，最大限度的避免安全事故的发生，而普通的移动通信网在性能上比较落后，尤其在地下环境中无法保证通信的质量，不能满足地铁调度的实际需求。无线集群通信系统的应用有效解决了这一难题，保证了地铁通信的实时性和可靠性，提高了地铁工作人员的工作效率，加强了各部门员工的协调配合，为地铁安全管理工作提供了可靠的保障。

一、无线集群通信简介

无线集群通信是一种智能化的无线频率管理技术。集群系统的本质是允许大量用户共享少量通信信道和虚拟专网技术。其工作方式与移动电话系统相似，由一个交换控制中心根据需要，自动为用户指定无线信道。其不同点在于集群通信以组呼为主，用户之间有严格的上下级关系，用户根据不同的优先级占用或抢占无线信道，呼叫接续要快（300ms～500ms），且以单工、半双工通信为主要通信方式。

二、无线集群的地铁应用

1.概述

地铁的无线集群通信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、公安等移动用户之间提供通信手段。系统必须满足行车安全、应急抢险的需要。目前，地铁无线集群通信系统均采用TETRA数字集群通信系统组网。在地铁中的调度网通常包括行车调度网、维修调度网、环控调度网、车辆段调度网和防灾调度网5个无线调度专网。在TETRA数字集群系统中，各调度网以虚拟专网的方式存在，互相独立，互不影响。地铁中的无线数字集群系统还与信号系统（ATS）相配合，为调度台与车载台提供列车的位置与状态信息。TETRA的优势还体现在，当司机与调度无法通话时，利用TETRA的脱机通话功能即可与值班员建立联系，打破了以往地铁调度与司机单向通信的模式，使得地铁运行更为安全。TETRA还可根据实际情况来选择通信方式，降低了对无线信道的占用率，使得无线资源得到了优化配置和合理利用。此外，TETRA数字集群通信系统还具有组呼、选呼、优先呼叫、紧急呼叫、广播、监听等多种功能，在我国地铁中得到了十分广泛的应用。

2.组网方式

（1）大区制

全线路只在一个车站设置基站，全线其它车站均设置直放站。大区制的特点为：不存在越区切换问题、工程造价低。其缺点为：可靠性较低、存在多径干扰的场点较多、单基站载频有限、扩容受到限制。

（2）中区制

在少数几个车站设置基站，全线其它车站均设置直放站。中区制的特点为：频率资源利用率较高、越区切换频次较少、干扰较少、系统可靠性较高、工程造价较低、扩容灵活方便。基站与直放站的链接，可以采用同轴漏泄电缆链接与利用地铁传输网链接二种方式。

（3）小区制

在每一个车站设置基站，地铁中非相邻基站载频频率一般允许进行空间复用。小区制的特点为：频率资源利用率高、越区切换频次多、干扰少、系统可靠性高、工程造价较高。近年来，基站价格下降，开始接近直放站的价格，故目前新建地铁的无线集群通信系统釆用小区制组网方案逐渐增多。

1.无线场强覆盖范围

地铁集群通信系统的无线场强覆盖范围包括：地铁运行线路全线各车站的站台、站厅及区间隧道或地面及高架线路，以及整个车辆段地面区域（含检修库、运用库等），可以采用如下方式进行场强覆盖：沿线隧道、地面及高架运行线路及沿线地下车站的站台区主要采用漏泄同轴电缆辐射方式进行场强覆盖；沿线地下车站站厅区（含部分出入口通道）主要采用吸顶低廓天线进行场强覆盖；车辆段、停车场主要采用室外全向及低廓天线进行场强覆盖。

2.地铁对无线集群通信系统的功能需求

一般来说，无线集群通信系统应包括以下几项功能：

（1）无线通信功能：适用于地铁内部工作人员的各类通信，如语音通信、网络通信、短信通信。

（2）权限设置功能：根据地铁部门划分权限，在使用系统时按照权限的优先级别决定信道的占用情况，级别高的部门可视实际情况而定切断级别低的部门的通话，以保持信道的通畅。

（3）广播功能：调度员可随机插入列车广播，向乘客发布地铁行驶的最新信息；还可监督系统用户的通话，对通话进行录音。

（4）自检功能：系统能够定期进行自动检查，以便及时发现系统的潜在隐患。

（5）存储和备份功能：系统能够将呼叫用户的信息储存在主机中，还能够将号码备份和打印出来。

三、TETRA数字集群系统

TETRA是由ETSI推荐的一个数字集群标准，该标准是个公开的标准。TETRA标准采用TDMA与FDD技术，将一个载频的25KHz带宽分为4个时隙（信道）。TETRA系统集调度、移动电话、移动数传和短消息业务于一体，非常适合专网无线调度使用。TETRA标准描述了TETRA系统的空中接口与各种外围接口。核心网与基站之间的接口尚未标准化，故TETRA系统的标准化程度，低于公众移动通信系统，造成了一定的设备垄断性。TETRA系统在我国使用806～821MHz（上行）和851～866MHz（下行）频段，和现有的模拟集群通信系统所使用的频段是一致的。该系统采用π/4DQPSK调制方式，其最大相位变化不超过180O，调制频带窄，接收端无需基准相位振荡。在TETRA系统中，每一个无线电载波，无论是上行或下行链路均划分为4个时隙。每一时隙构成一个无线信道。可用于承载话音/数据业务、控制信令，或两者混合进行传输（随路信令）。

四、无线集群终端

1.车载台

地铁列车前后两端驾驶室各安装一台车载台。该车载台主要由无线收发信机、控制及接口电路、控制面板、话筒、天线等组成。其中无线收发信机、控制和接口电路安装在一个固定的机壳内，控制面板和话筒分别安装在驾驶员座位的左方与右方，天线安装在车顶。驾驶员可以通过操作控制面板的按键，发出通信请求，并通过话筒发话，通过扬声器收听。通过系统与ATS的连接，控制面板显示屏上会显示当前列车位置与车次等信息。

2.车站台

车站台为固定台，配置在每个车站的车控室。车站值班站长可通过车站台与控制中心的行车调度员进行联系，经行车调度台转接可与司机通话。

3.手持台

手持台主要配备给站务人员、维修人员、保安等不固定地点的作业人员。使他们可与相关调度员通话或发起组呼。这些集群终端的通信功能主要有一般呼叫、紧急呼叫、短信收发、组呼以及调度员通过车载台对列车进行广播等。

结语：综上所述，本文构建了一种专门用于地铁指挥调度的无线集群通信系统，该系统以TETRA数字集群组网为核心，由控制中心、基站、列车台、便携台的设备和线路组成，具有多种通信功能，可以满足地铁各项业务的实际通信需求，能够覆盖整条地铁线路，为地铁工作人员的通话提供了巨大的便利，有了无线集群通信系统，地铁的运行也会更加高效、安全。

参考文献：

[1]王永明.简述数字集群通信系统在地铁通信中的应用[J].铁路通信信号工程技术.2013（05）

[2]翟新松.无线集群通信发展现状及未来趋势分析[J].无线互联科技.2014（06）

[3]王鹏.TD-LTE技术承载地铁集群通信业务问题研究[J].城市轨道交通研究.2015（06）

作者简介：

蒙玲，女，1986-，大专，主要从事地铁通信维修工作