淺析重慶軌道交通專用無(wú)線系統(tǒng)互聯(lián)互通解決方案

胡 林

（重慶市軌道交通（集團(tuán)）有限公司，重慶 401120）

重慶軌道交通第二輪建設(shè)在信號(hào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)CBTC（基于無(wú)線通信的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)）互聯(lián)互通后，重慶四號(hào)線、五號(hào)線、十號(hào)線、環(huán)線實(shí)現(xiàn)了跨線和共線運(yùn)營(yíng)，需要專用無(wú)線通信系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，以確保運(yùn)營(yíng)調(diào)度能夠順利實(shí)現(xiàn)。另外，由于與第一輪建設(shè)線路間存在換乘站需求，還必須使第一輪與第二輪建設(shè)的無(wú)線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

重慶軌道交通第一輪建設(shè)采用摩托羅拉提供的TETRA（基于數(shù)字時(shí)分多址技術(shù)的無(wú)線集群移動(dòng)通信）系統(tǒng)，第二輪建設(shè)采用歐宇航提供的TETRA系統(tǒng)[1]。

1 終端級(jí)互聯(lián)互通

在重慶軌道交通第二輪線路建設(shè)過(guò)程中，由于建設(shè)時(shí)序不同，因此各線路的無(wú)線通信系統(tǒng)都是獨(dú)立的，線路之間沒(méi)有考慮互聯(lián)互通的通信需求，但隨著重慶軌道交通運(yùn)營(yíng)線路的增加，軌道交通運(yùn)營(yíng)需求變得多元化和復(fù)雜化，為滿足重慶市民便捷的出行需求，顯示重慶軌道交通運(yùn)營(yíng)的地方特色和獨(dú)立創(chuàng)新性，必須考慮特殊情況下的通信需求。

重慶軌道交通第二輪線路建設(shè)在設(shè)計(jì)初期即要求由環(huán)線負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)線網(wǎng)無(wú)線系統(tǒng)互聯(lián)互通功能，同時(shí)要求系統(tǒng)供貨商提供的無(wú)線系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)與四號(hào)線、五號(hào)線、十號(hào)線無(wú)線通信系統(tǒng)供貨商提供的系統(tǒng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)互通（包括四號(hào)線、五號(hào)線、十號(hào)線跨線運(yùn)營(yíng)列車和各換乘站）。重慶軌道交通互聯(lián)互通是指在環(huán)線、四號(hào)線、五號(hào)線、十號(hào)線上的列車車載設(shè)備可以在各線路實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換，保證跨線通信不中斷，車載無(wú)線列調(diào)臺(tái)必須在不同的線路上都能進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，并實(shí)現(xiàn)列車司機(jī)和不同線路的行車調(diào)度人員的通話[2]。

同時(shí)重慶軌道交通線路之間存在諸多換乘站，且各換乘站的換乘方式不盡相同。在同臺(tái)換乘的換乘站，由于站臺(tái)層上層和站臺(tái)層下層或者站臺(tái)層上行區(qū)間與站臺(tái)層下行區(qū)間屬于不同的線路，車站站務(wù)值班員或者設(shè)備檢修維護(hù)人員手持臺(tái)終端就會(huì)在不同的線路間進(jìn)行通信。為滿足列車車載列調(diào)電臺(tái)和手持臺(tái)終端的跨線、跨區(qū)域通信需求，需要第二輪建設(shè)線路的無(wú)線通信系統(tǒng)各終端能夠在不同的線路上漫游并能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通[3]。

車載列調(diào)臺(tái)及手持臺(tái)等終端級(jí)采用數(shù)字時(shí)分多址技術(shù)，基于無(wú)線集群移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的空口規(guī)范實(shí)現(xiàn)通信，TETRA標(biāo)準(zhǔn)的空口是開(kāi)放的，只需要第一輪系統(tǒng)對(duì)后續(xù)需要接入的終端開(kāi)放注冊(cè)使用、呼叫等方面的權(quán)限，就可以實(shí)現(xiàn)終端方式的互聯(lián)互通。除空中接口外，不受原系統(tǒng)的限制，即可實(shí)現(xiàn)不同廠家TETRA系統(tǒng)的互聯(lián)互通。對(duì)原系統(tǒng)的依賴性較小，并且對(duì)原系統(tǒng)的影響也較小，便于工程實(shí)施。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 跨網(wǎng)漫游

當(dāng)既有TETRA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)終端在軌道交通線路內(nèi)與本網(wǎng)絡(luò)失去聯(lián)系時(shí)，終端可以自動(dòng)選擇現(xiàn)有TETRA系統(tǒng)同頻段的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行登記，現(xiàn)有TETRA系統(tǒng)接受來(lái)自既有TETRA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)碼的終端登記，反之亦然。如此即可實(shí)現(xiàn)一線運(yùn)營(yíng)人員僅需佩戴1部終端即可在不同線路間工作[4]。

3 跨網(wǎng)組呼

在2個(gè)網(wǎng)絡(luò)間創(chuàng)建跨網(wǎng)絡(luò)的通話組，并將互聯(lián)車載臺(tái)、手持臺(tái)部署在該通話組上。只要漫游移動(dòng)終端在互聯(lián)通話組的任一組內(nèi)，漫游移動(dòng)終端就可以實(shí)現(xiàn)漫游互聯(lián)互通功能。能實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)的組呼，并能保證當(dāng)既有TETRA系統(tǒng)用戶漫游至本項(xiàng)目TETRA系統(tǒng)時(shí)能夠維持組呼連接，如圖2所示。

圖2 空口接口

圖2 中第一輪建設(shè)線路無(wú)線系統(tǒng)車載臺(tái)、固定臺(tái)、手持臺(tái)等終端設(shè)備需部署在可接收到MOTOROLA TETRA網(wǎng)絡(luò)無(wú)線信號(hào)的位置，并通過(guò)互聯(lián)互通控制器相連，將其固定部署在相同的互聯(lián)通話組上。只要漫游移動(dòng)終端位于互聯(lián)通話組的任一組內(nèi)，漫游移動(dòng)終端就可以實(shí)現(xiàn)漫游互聯(lián)互通功能。

圖2中，第二輪建設(shè)線路無(wú)線系統(tǒng)車載臺(tái)、固定臺(tái)、手持臺(tái)等終端設(shè)備需部署在可接收AIRBUS TETRA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的位置，既有系統(tǒng)車載臺(tái)需部署在可接收既有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的位置。如2組車載臺(tái)無(wú)法部署于同一位置時(shí)，其中的1組車載臺(tái)需通過(guò)傳輸設(shè)備與互聯(lián)互通控制器相連。

4 跨線運(yùn)營(yíng)方案

4.1 系統(tǒng)構(gòu)成

互聯(lián)互通系統(tǒng)在不改變?cè)€路的系統(tǒng)構(gòu)成——保持環(huán)線、四號(hào)線、五號(hào)線、十號(hào)線各自無(wú)線系統(tǒng)中心架構(gòu)的情況下，僅在大竹林控制中心增設(shè)總計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器，將第二輪軌道交通線路參與跨線運(yùn)營(yíng)的線路計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器接至總計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器，將各線路列車的車次號(hào)、司機(jī)號(hào)、車載列調(diào)臺(tái)編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系，列車運(yùn)行的上下行信息，出入段/場(chǎng)等位置標(biāo)識(shí)信息上傳到總計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器，同時(shí)總計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器根據(jù)需要將參與跨線運(yùn)營(yíng)的列車信息下發(fā)至相關(guān)計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器，如圖3所示。

圖3 互聯(lián)互通結(jié)構(gòu)

4.2 跨線運(yùn)營(yíng)的車載列調(diào)臺(tái)調(diào)度權(quán)限歸屬

為確保跨線運(yùn)營(yíng)列車車載列調(diào)臺(tái)通信的高可靠性和穩(wěn)定性，計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器可以主動(dòng)向其管轄的線路上所運(yùn)行的列車車載列調(diào)臺(tái)發(fā)送指令，對(duì)于不歸其管轄的線路上所運(yùn)行的列車車載列調(diào)臺(tái)不能主動(dòng)發(fā)送指令，但可以對(duì)該列車車載列調(diào)臺(tái)所請(qǐng)求的指令予以應(yīng)答。

4.3 列車自動(dòng)跨線

假設(shè)環(huán)線上運(yùn)營(yíng)的列車進(jìn)入渡線準(zhǔn)備由環(huán)線向四號(hào)線跨線，環(huán)線無(wú)線系統(tǒng)接收來(lái)自環(huán)線的列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)所發(fā)出的列車運(yùn)行信息，環(huán)線的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器向列車車載列調(diào)臺(tái)發(fā)送跨線運(yùn)行信息，指令選擇四號(hào)線的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器作為歸屬服務(wù)器，同時(shí)更新列車車載列調(diào)臺(tái)的歸屬調(diào)度權(quán)、車載列調(diào)臺(tái)上下行等信息。列車車載列調(diào)臺(tái)成功接收指令后，向四號(hào)線的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器發(fā)起注冊(cè)申請(qǐng)，四號(hào)線的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器接收申請(qǐng)后應(yīng)答該列車車載列調(diào)臺(tái)，并將相關(guān)信息更新至四號(hào)線的調(diào)度臺(tái)，同時(shí)將該變化通知總計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器，總計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器通知環(huán)線的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器不再管轄該列車，環(huán)線的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器再將信息更新至環(huán)線調(diào)度臺(tái)。如果環(huán)線的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器在協(xié)議規(guī)定時(shí)間內(nèi)未收到總計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器的通知，則重新向列車車載列調(diào)臺(tái)發(fā)送跨線運(yùn)行信息。

4.4 列車手動(dòng)跨線

為保證列車在任何情況下都能實(shí)現(xiàn)跨線運(yùn)營(yíng)的要求，必須將手動(dòng)跨線功能作為跨線運(yùn)營(yíng)的后備手段，在列車自動(dòng)跨線功能失效的情況下，列車司機(jī)可選擇手動(dòng)切換運(yùn)行線路。

同樣以環(huán)線跨線運(yùn)營(yíng)至四號(hào)線線路為例，當(dāng)跨線運(yùn)營(yíng)的列車進(jìn)入渡線準(zhǔn)備由環(huán)線向四號(hào)線跨線時(shí)，列車司機(jī)手動(dòng)輸入列車車載列調(diào)臺(tái)的當(dāng)前運(yùn)營(yíng)線路及歸屬調(diào)度臺(tái)、上下行等信息并確認(rèn)，列車車載列調(diào)臺(tái)向四號(hào)線的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器發(fā)起注冊(cè)申請(qǐng)，四號(hào)線的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器接收申請(qǐng)后應(yīng)答列車車載列調(diào)臺(tái)，并將相關(guān)信息更新至四號(hào)線的調(diào)度臺(tái)，同時(shí)將該變化通知總計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器，總計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器通知環(huán)線的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器不再管轄該列車，環(huán)線的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度系統(tǒng)服務(wù)器再將信息更新至環(huán)線的調(diào)度臺(tái)。

4.5 跨線運(yùn)營(yíng)的列車車載列調(diào)臺(tái)通話保障

參與軌道交通跨線運(yùn)營(yíng)的線路，其無(wú)線系統(tǒng)是否采用相同TETRA標(biāo)準(zhǔn)、相同供貨商的主設(shè)備對(duì)列車跨線運(yùn)營(yíng)時(shí)，更改運(yùn)行線路的列車車載列調(diào)臺(tái)通話質(zhì)量可靠性、穩(wěn)定性都存在非常大的影響。

根據(jù)跨線運(yùn)營(yíng)列車更改運(yùn)行線路前后使用的主設(shè)備是否同品牌，可分為如圖4所示的兩種情況。

圖4 設(shè)備混合邏輯

（1）列車更改線路前后使用相同主設(shè)備。采用同一供貨商提供的相同主設(shè)備軌道線路間跨線運(yùn)行，通過(guò)線路中心交換控制設(shè)備的協(xié)議互連，線路間可以實(shí)現(xiàn)包括無(wú)縫漫游、平滑切換在內(nèi)的所有功能性要求，真正做到系統(tǒng)級(jí)層面的互聯(lián)互通。當(dāng)跨線運(yùn)營(yíng)的列車進(jìn)入渡線由環(huán)線向四號(hào)線跨線時(shí)，列車車載列調(diào)臺(tái)自動(dòng)完成無(wú)線小區(qū)越區(qū)切換工作，從環(huán)線的基站平滑漫游到四號(hào)線的基站，對(duì)通話質(zhì)量沒(méi)有任何影響。

（2）列車更改線路前后使用不同的主設(shè)備。采用不同供貨商提供的不同主設(shè)備軌道線路間跨線運(yùn)行，不同主設(shè)備的軌道線路之間，不能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)層面的管理功能。為了確保列車車載列調(diào)臺(tái)在不同供貨商的主設(shè)備內(nèi)都能實(shí)現(xiàn)常規(guī)的語(yǔ)音通話功能，須在各供貨商的主設(shè)備上同時(shí)添加相應(yīng)列車車載列調(diào)臺(tái)的相關(guān)信息。另外還需要不同品牌的TETRA手持臺(tái)終端、車載移動(dòng)終端與TETRA基站通過(guò)IOP測(cè)試。這樣列車車載列調(diào)臺(tái)在每條線路的覆蓋區(qū)內(nèi)都可以與該線路的行車調(diào)度員實(shí)現(xiàn)通話，但是當(dāng)列車車載列調(diào)臺(tái)進(jìn)行越區(qū)切換時(shí)，需要經(jīng)歷終端原基站覆蓋區(qū)脫網(wǎng)至新基站覆蓋區(qū)再注冊(cè)的過(guò)程，此時(shí)將會(huì)造成短暫的通話中斷，進(jìn)入被動(dòng)硬切換過(guò)程。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)重慶軌道交通第二輪建設(shè)線路跨線運(yùn)營(yíng)的實(shí)踐，嚴(yán)格驗(yàn)證了無(wú)線系統(tǒng)互聯(lián)互通的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和功能可靠性，為后續(xù)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的互聯(lián)互通運(yùn)營(yíng)提供了基礎(chǔ)。■