主頁（http://www.130131.com）：摩托羅拉TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)在上海軌道交通10號線中的應用

中鐵上海設計院集團有限公司 盧瀅

1、建設背景
隨著城市的快速發(fā)展和人們對交通安全性、快捷性、環(huán)保性要求的提升，城市軌道交通建設進入了一個高潮時期。城市軌道交通專用無線通信作為高速運行的地鐵列車與運營管理機構之間唯一的通信手段，擔負著提高運營效率、保障行車安全及乘客生命安全的重要使命。

上海市至2012年將建設約510公里的軌道交通網(wǎng)絡。中心城內(nèi)完成車站數(shù)約為275個，形成大型換乘樞紐9個，換乘站37個。至遠期規(guī)劃年限軌道交通共將建設22條線路。

根據(jù)國家無線電管理部門對軌道交通無線系統(tǒng)制式和使用頻段的統(tǒng)一規(guī)劃，本系統(tǒng)采用800MHz頻段的TETRA數(shù)字集群無線通信系統(tǒng)。2005年申通集團完成了上海軌道交通1至13號線即軌道交通基本網(wǎng)絡無線通信系統(tǒng)的招標工作，確定采用摩托羅拉公司的TETRA無線集群設備進行組網(wǎng)建設軌道交通無線系統(tǒng)。作為基本網(wǎng)絡中一部分的軌道交通10號線，其專用無線通信系統(tǒng)也采用摩托羅拉公司的TETRA設備。

2、上海軌道交通10號線概述
10號線是一條穿越城市東西向客運走廊的徑向線，一期全程共計長約36.221km，其中主線（虹橋火車站站——新江灣城站）31.254公里，支線（龍溪路站——航中路站）4.967公里，共設31座地下車站，在吳中路設一停車場。設主備控制中心（OCC），主用OCC設在吳中路停車場，備用OCC設在8號線中山北路控制中心。

本系統(tǒng)是上海市軌道交通無線通信網(wǎng)絡（涵蓋22條軌道交通線的無線通信系統(tǒng)）的組成部分，包括31個車站及區(qū)間、停車場、控制中心的基站、直放站、調(diào)度臺、固定臺、車載臺、漏泄同軸電纜等TETRA集群設備和纜線材料。

3、設計原則
10號線是上海市第一條無人駕駛的軌道交通線路，因此對作為通信聯(lián)絡重要工具的專用無線通信系統(tǒng)有更高的要求。
(1)為滿足全自動無人駕駛的運營需求，對于納入核心系統(tǒng)RAMS（可靠性、可用性、可維護性和安全性）建設中的專用無線通信系統(tǒng)必須達到RAMS故障等級各級別的要求。
(2)專用無線通信系統(tǒng)CAD（計算機輔助調(diào)度系統(tǒng)）二次開發(fā)界面必須在PIS（旅客信息系統(tǒng)）、CCTV（閉路電視）、IPH等方面滿足全自動無人駕駛中行調(diào)作為核心系統(tǒng)操作者的使用要求。
(3)系統(tǒng)結構須可靠性高、組網(wǎng)靈活、易于擴充。
(4)系統(tǒng)應考慮電氣化鐵道的特性，防止電機牽引所產(chǎn)生的諧波、雜波電流對無線通信系統(tǒng)的干擾。
(5)系統(tǒng)發(fā)生故障時，具有降級使用功能以及備用手段，以保證其基本功能的實現(xiàn)。
(6) 系統(tǒng)應具有足夠的擴容、擴網(wǎng)能力。

4、系統(tǒng)組網(wǎng)方案
(1)初步可靠性分析
根據(jù)可靠性、可用性、可維護性和安全性（RAMS）的需求，故障的定義分為4個級別，分別是重大（Significant）、嚴重（Major ）、次要（Minor）、可忽略（Negligible）。

可靠性模型用來預測硬件系統(tǒng)可靠性或可用性，本系統(tǒng)采用MIL-HDBK-217模型對基站和直放站進行初步可靠性分析。摩托羅拉TETRA全基站計算結果為356,325小時，兩基站之間的線路區(qū)間的MTBF（平均無故障間隔時間）達到Minor級別的要求�；�站+直放站計算結果為87,804小時，基站和直放站之間的線路區(qū)間的MTBF達不到Minor的要求。

(2)為滿足RAMS針對“Minor”級別的要求 ，10號線采用全基站覆蓋方案進行組網(wǎng)。

(3)重疊覆蓋
10號線的整體需求是基于列車無人駕駛的前提下，專用無線系統(tǒng)不僅需要完成話音通信，而且還要承載其他系統(tǒng)工作所需的數(shù)據(jù)業(yè)務。因此，不僅對專用無線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應用提出了更高的要求，同時要求系統(tǒng)具備更高的穩(wěn)定性和可靠性。

在采取了全基站覆蓋方案后提高了覆蓋可靠性，在線路區(qū)間可實現(xiàn)重疊覆蓋。當某中間站基站發(fā)生故障，它所負責的軌行覆蓋區(qū)域可由相鄰車站基站來提供信號覆蓋，這樣可以提高整個系統(tǒng)的可靠性。采用全基站并結合信號重疊覆蓋方案可以達到RAMS所要求的4種故障級別要求。

(4)在采用全基站方式達到Minor級別的基礎上，通過信號重疊覆蓋以及系統(tǒng)建設時優(yōu)化場強覆蓋等手段，使系統(tǒng)達到Major的級別。

5、系統(tǒng)功能
除了具有選呼 、組呼、緊急呼叫等基本功能外，為滿足無人駕駛的需求，10號線無線系統(tǒng)還具有以下新增功能：
(1)調(diào)度員能從調(diào)度臺通過車載臺實現(xiàn)與列車IPH系統(tǒng)的語音通信。
(2)調(diào)度員可通過調(diào)度臺選擇某列車或某幾列車車廂內(nèi)某個（些）攝像頭的圖像，以便將圖像切換到監(jiān)視器上。
(3)調(diào)度員能從調(diào)度臺通過車載臺實現(xiàn)對列車PIS系統(tǒng)文字信息的(即時的或預制的)傳送和發(fā)送顯示指令(根據(jù)需要可單次或重復顯示預制信息)。

6、接口
10號線專用無線通信系統(tǒng)與其他很多系統(tǒng)都有接口，如傳輸、電源、信號、車輛、綜合監(jiān)控（ISCS）、車載綜合監(jiān)控（TISCS）等。本文重點說明與TISCS的接口。

在列車上，TISCS在車頭和車尾各設置一臺服務器，TETRA在車頭和車尾各設置一臺控制器。TISCS的車頭服務器和TETRA的車頭控制器通過RS485接口進行連接，TISCS的車尾服務器和TETRA的車尾控制器通過RS485接口進行連接。邏輯結構圖如下：
(中國集群通信網(wǎng) | 責任編輯：陳曉亮)