对地铁通信系统常见故障问题的分析和若干建议

对地铁通信系统常见故障问题的分析和若干建议

陈敏王鹏

天津市地下铁道集团有限公司天津市300380

摘要：伴随着国内基础建设进程的持续性推进，地铁工程也得到了极为迅猛的发展。在地铁投入运营后，受多种因素影响，其通信系统可能会出现不同程度的故障，对地铁的正常运营有着较大的不良影响。

关键词：地铁；通信系统；故障；原因分析

引言

地铁通信系统是一个包含了地铁专用通信、地铁公安通信、应急指挥调度无线通信的综合通信系统，其中民用通信系统由运营商自行负责设计和建设，本文主要针对地铁专用通信系统进行分析。专用通信系统主要包括传输、无线通信、公务电话、专用电话等子系统，既有线各子系统的承包商不完全相同，不同承包商的同一子系统在系统构造、软硬件方面有一定差异。伴随着成都地铁建设步伐的不断加快，为切实保障地铁的正常运营，保障通信系统的稳定性，有必要针对既有地铁通信系统的常见故障问题进行分析研究，制定具有较高可行性的应对策略，提前做好通信故障问题的预防工作，以此为成都地铁工程的稳定发展打下坚实的基础。

1地铁通信电磁干扰途径

从传播途径的角度出发，电磁干扰可以分为以下两种：

1.1传导干扰

这种干扰方法主要指的是以导电介质为基础，将信号耦合在两个电网络之间进行转移。电磁干扰信号在传输过程中，需要拥有相对完整的电路连接干扰源于敏感器，只有这样，干扰源才能够将干扰信号传输到敏感器中，从而产生干扰。

1.2辐射干扰

这种干扰指的是干扰源利用空间的方式，将信号耦合在两个电网络之间转移，干扰源的导线可以转化成辐射天线，如当高频电流流经干扰源的外壳时，外壳便成为了辐射天线，将电磁干扰向周围辐射。

2地铁通信系统常见故障情况梳理

成都地铁目前开通运营六条线路，通信系统设备故障主要集中在UPS系统、无线通信系统、PIS系统。

2.1UPS故障情况

综合电源（UPS）系统较大故障主要是车站UPS主机故障导致其他系统电源中断。如1号线锦城广场站，综合监控显示所有系统通讯中断，排查发现通信UPS掉电，通信和综合监控设备掉电。

2.2无线通信系统故障情况

通过对近几年的重大故障进行统计，各运营线路专用无线系统的较大故障占总故障的比例较高，主要故障现象是所有行调无线调度台均不能正常使用。无线通信系统一共出现2次故障均出现在行车调度台，主要出现在二次开发上。1号线行调3台无线调度台均无法使用。3号线行调1调度台不能正常使用；到达现场后对调度台进行呼叫测试，测试呼叫不成功；行调2在20min后出现同样故障。

2.3PIS系统故障情况

乘客信息（PIS）系统较大故障主要是PIS系统控制中心核心设备故障导致全线到站信息无法显示。PIS系统的2次一般故障均出现在车载PIS系统的接口上，如1号线孵化园站上行客室媒体声音过大，播放画面单一循环；2号线惠王陵站下行车辆屏显示1车网络故障等。

3抑制地铁车辆电磁干扰的策略

3.1对地铁系统外部电磁干扰进行屏蔽

由于地铁车辆受到的电磁干扰很大一部分是地铁系统内无线发射站以及自然环境的干扰，因此为了抑制地铁车辆受到的电磁干扰，应当利用屏蔽手段对地铁系统外部电磁干扰进行合理屏蔽。屏蔽手段不仅可以有效地防止保护电路受到外部电磁干扰，同时也可以防止屏蔽网内的电磁干扰向外发送辐射。在地铁系统中，具体屏蔽部位一般会定位在地铁车辆的接收器装置以及车站总控制室，在布置屏蔽系统时必须按照具体操作规范设置接地系统。通常来讲，地铁车辆对外部电磁干扰的屏蔽可以分为电场屏蔽、电磁屏蔽以及磁场屏蔽集中，其中选择电场屏蔽时应当在确保高导电性材料良好接地的基础上，合理选择高导电材料的接地地点。地铁系统内的磁场屏蔽主要指的是对低频磁场以及直流磁场的屏蔽，尽管磁场屏蔽的实际效果与电场屏蔽相比较弱，但却是现阶段我国地铁系统采用较多的屏蔽方式。在设置磁场屏蔽时应当选择铁磁性材料，并确保这种材料原理自身含磁性的电子元件，在对磁屏蔽体进行开孔时尤其应当注意开孔方向，通过是磁通流向与开孔长边保持平行，缩短磁路总长度。

3.2改良现有接地系统

在设计接地系统的过程中，理想化的节点系统不仅应当是系统电路零电位的参考点，同时在电流经过时不应当产生电压降现象，应当是一种零电位且零阻抗的物理实体。为了尽可能降低地铁车辆的接地干扰，应当对接地系统中接地点的数量与位置进行合理规划，结合实际需求确定接地点以及回路干扰的位置。设计合理化的接地系统是兼具可靠性与有效性的电磁兼容设计技术，结合地铁实际运营情况设计接地系统不但能够有效地减少电磁干扰的发展，同时可以提高地铁车辆接收器装置的抗扰度。我国现阶段地铁系统中的机电设备通常属于低频电路，适合单点接地的接地系统，单点接地主要指的是选取整个地铁电路系统中的某一结构点作为地铁接地系统基准点，并将各个单元的信号集中连接到这一接地系统基准点。由于合理的单点接地系统可以有效地抑制地铁车辆的电磁干扰，为了防止电流在地铁信号系统的信号地线各点中产生点位查，应当对安全地线、信号地线以及电源进行隔离处理，并在电源部分合理化进行单点连接。

3.3PIS解决措施

后期播控软件平台应采用成熟可靠的产品，确保车站及车载设备对其的解析能力。硬件选择满足工程使用环境的产品，车载无线缓存器应满足车载的振动、电磁环境等使用要求。建议后期车载多媒体系统的相关设备选型、系统组网，应得到通信系统运营人员的技术支持，在工程实施阶段，应将系统的最终组网方案、设备及技术资料交与通信运营人员，并对维护人员进行培训。

3.4UPS解决措施

（1）UPS网管系统中对这类关键板卡告警信息的等级应提高，提示信息需更加醒目。在后续线路中，应明确UPS网管告警信息中的重要信息，统一下发形成标准。（2）建议全面排查目前已有的UPS历史告警信息，对UPS状态异常告警信息进行分类。（3）设计层面：本次问题同时暴露出UPS的网管时间与标准时间不同步，后续线路中，在UPS与时钟系统的接口中应明确提出要求。（4）从运营维护的角度，加强系统工班的巡视管理制度，在巡视中对重要的告警信息应重视，及时处理。

结语

地铁通信系统设计应充分考虑远期能力的预留，不能局限于当下的应用场景。例如北京4号线一期开通至今才2年时间，目前地铁各类信息系统传输带宽需求爆发式增长，无论反恐法、安全技术防范规范对视频监视系统覆盖范围、存储时间、数据容灾等要求不断提高，自动售检票系统对新型支付及过闸方式的各种需求，还是将来云平台方案的应用，都对传输系统带宽能力提出了更高的要求，目前成都地铁既有线带宽能力均出现不足的情况。建议后续线路传输系统可采用不小于40G带宽能力的设备，在满足当下使用需求的同时，预留更宽广业务的传输链路。

参考文献:

[1]刘啸辰.地铁通信传输系统的方案设计与研究[J].工业b，2016（5）：00071.

[2]李东阳.地铁无线通信多系统引入问题分析[J].工程建设与设计，2016（8x）.

[3]桂志鹏.关于地铁通信传输系统的技术选择问题研究[J].低碳世界，2017（34）：271~272.