郑玉甫第一讲专用通信施工设计技术铁路通号一体化技术

2011-11-24本课程的主要内容►基础知识►设计技术►施工技术►技术经济专用通信设计施工技术2011-11-24第一讲基础知识铁路及通信相关技术郑玉甫兰州交通大学电信工程学院专用通信设计施工技术2011-11-24主要内容►中国铁路的发展情况►铁路专用通信►通信信号一体化2011-11-24中国铁路的发展情况第一部分2011-11-24主要内容►我国第一条铁路►自办的第一条铁路►中国人自己设计的第一条铁路►第一条高原铁路►第一条跨海铁路►第一条城际高速铁路►铁路人的工作2011-11-24我国第一条铁路：淞沪铁路（上海至吴淞）2011-11-24►建于1876年的“淞沪铁路”（即上海至吴淞）。英国老牌资本家建的。►迄今已有100多年的历史。现在已经很难用了。淞沪铁路2011-11-24自办的第一条铁路：唐胥铁路唐山至胥各庄（今丰南县）2011-11-24唐胥铁路►只有9.7公里长►1880年，中国第一条标准轨距铁路唐胥路修竣►1881年通车2011-11-24唐胥铁路►中国第一台机车“龙号”蒸汽机车由胥各庄修车厂制造2011-11-24唐胥铁路►这台机车高约3米，宽2.5米，长约6米，重约10吨。►既无导轮，又无后轮，只有三对动轮，时速30公里，牵引能力百余吨。2011-11-24照片中前排左四为李鸿章，左二为唐廷枢2011-11-24中国人设计的第一条铁路：京张铁路起点是清朝的京城北京终点是当时的察哈尔省会张家口2011-11-24京张铁路►京张铁路全长200多公里►总工程师是著名的詹天佑►铁路开发总负责人是当时的直隶总督兼北洋大臣袁世凯。2011-11-24幼年时的詹天佑2011-11-24詹天佑2011-11-24京张铁路►其路段多处于崇山峻岭之中，而居庸关、八达岭一段尽是悬崖峭壁►詹天佑为克服地形与展线的困难。设计了“人”字形路线，使沿途线路坡变不超过3.3%，又避免过多地开挖隧道2011-11-24京张铁路“人”字形线路2011-11-24京张铁路►八达岭隧道，洞长1091米►用直井法施工2011-11-24京张铁路不同的开凿方法：►从两端同时向中间凿进的办法►中部凿井法。2011-11-24第一条高原铁路：青藏铁路2011-11-24青藏铁路►西宁至格尔木至拉萨分段进行建设►全长845公里，►1984年7月交付使用2011-11-24青藏铁路►铁路海拔超过4000米►是世界上海拔最高的铁路2011-11-24第一条跨海铁路：粤海铁路2011-11-24粤海铁路►粤海铁路通道由湛江至海安、海安至海口轮渡、海南西环线组成，横跨琼州海峡，直达三亚►全长345公里►2002年12月28日全线通车2011-11-24粤海铁路►首艘跨海铁路火车轮渡船“粤海铁1号”►投资45亿元兴建►海南没火车通往祖国内陆成为历史2011-11-24粤海铁路2011-11-24中国铁路大提速►中国第六次铁路大提速于2007年4月18日实施►时速达200公里的动车组列车Ｄ460次车，从上海站出发驶往苏州。这是全国铁路提速的首趟动车组列车，全程行驶时间为39分钟。2011-11-24第一条城际高速铁路:京津城际铁路2011-11-24京津城际铁路►预计２００８年８月正式开通►京津两地可实现３０分钟直达2011-11-24京津城际铁路►时速可达200至250公里►列车内部布置如飞机2011-11-24速度比较►声音的速度有多快？►330km/h►高速铁路350-300km/h►快速铁路250-200km/h►提速既有线200-160km/h2011-11-24法国机车►时速574公里2011-11-24铁路人的工作：►修铁路所需要的物品：铁路配件、道岔、钢轨、轻轨、重轨、枕木等►铁路运输所需要的物资和管理2011-11-24中国铁路网2011-11-24中国铁路网2011-11-24你喜欢哪一种火车？2011-11-24铁路专用通信第二部分第二部分2011-11-24一、总体规定1.应具备高可靠性、高可用性、可维护性及可扩展性等要求，设备采用模块化设计，便于系统升级和扩展。2.为客运专线列车控制、运营调度、旅客服务、经营管理、防灾安全监控等业务应用系统提供网络服务，并为运输提供高质量的语音、数据及图像通信业务。3.系统应满足设计速度、运营速度、验收速度的要求。满足既有提速线200km/h动车组上线运行的需要。满足列车追踪3分钟间隔的要求。4.满足与既有通信系统互联的需要。5.满足列控系统的通信要求。6.通信系统应有完善的网络管理功能。7.应具有抗电磁干扰、防雷电干扰的能力，抗干扰能力及电磁辐射应符合中国及国际标准及相关设备防护要求。2011-11-24一、总体规定8.通信系统的各种显示应使用中文或英文,各种操作和显示应尽量符合中国的有关标准和规定。9.应采用统一时钟标准。10.原则上应采用国际标准化的产品。11.产品的生命周期指标，生命周期指标自开通运行开始计算。12.设备外部接口应符合中国或国际标准。13.系统设备必须有利于维修，满足无维修、少维修的要求。14.通信系统设备对供电电源、接地、机房环境的技术要求应满足相应的设计规范。2011-11-24二、传输系统1.采用STM-162.5Gb/s系统组建多业务传输平台（MSTP）骨干汇聚层；2.在全线客运车站设置MSTP2.5Gb/sADM设备。利用线路两侧不同物理径路的两条光缆中的各两芯光纤组织链型MSP1+1复用段骨干汇聚层多业务传输系统，并利用既有线传输系统提供本线部分重要传输通道的保护通道。3.骨干汇聚层满足本线实时性、安全性要求高的业务的相关通道需求，主要解决车站2Mb/s及2Mb/s以上多业务通道的需求，并为下层接入网提供通道保护。4.采用STM-4622Mb/s接入网系统组建多业务传输平台（MSTP）接入层；5.区间接入点包括沿线信号区间中继站（CAI）、区间无线基站、牵引变电所（TPS）、联络线线路所、既有线接轨车站等；6.站内业务接入点包括站内10kV配电所、信号楼、综合维修工区,武汉、新长沙、新广州站内接入点还包括站房、公安等。2011-11-24二、传输系统7.站段接入汇聚点与区间点在相邻的两个站段之间组成622M二纤通道环，基站的配套传输设备根据专用移动通信系统的组网方案确定，基站的2Mb/s通道分别由传输设备提供，实现基站接入通道的保护。8.站内业务接入点分别组成站内155/622M二纤通道保护环，用于提供站内业务的承载。9.多业务传输接入系统提供2Mb/s通道、10M/100M宽带数据的接入，兼顾区间应急通信及防灾监控的接入条件。10.传输系统要根据各系统对传输系统带宽需求，进行具体的带宽计算，原则上不超过横截面带宽的50%。11.关键板卡采用冗余配置，开通时业务接口利用率不超过50％，重要业务的接口要分别位于不同的板卡。12.在沿线枢纽通信站设置一套网元级网络管理系统，在沿线综合工区分别各设置一套本地维护终端（LCT），管理整个通信系统的SDH设备。2011-11-24二、传输系统基站、信号、电牵、工区、动车段、维修段、客专公司等接入点武汉新咸宁新赤壁新长沙新株洲新衡山新衡阳新耒阳新韶关新郴州新花都新广州STM-16ADMSTM-4ADM接入层接入层武汉调度中心新岳阳新汨罗新清远基站、信号、电牵、工区、动车段、维修段等接入点2011-11-24三、电话交换及接入网1.电话交换网组网，一般不新设程控交换设备，按照综合维修段管界分段纳入既有铁路电话交换网统一编号组网，实现与既有铁路电话专网的互通。2.通过既有铁路电话交换网与当地铁通公网的连接，以全自动直拨中继方式实现与公网用户的通信。3.接入网根据需要在沿线通信站设置OLT设备，OLT通过V5.2接入当地既有铁路电话交换实现互通。4.沿线车站新设ONU设备，分段接入新设OLT设备。5.根据需要在选择沿线通信站设置接入网网管。2011-11-24四、数据网1.数据网为用户提供10M/100M/GE和2M方式的接入，结合MPLS技术，为不涉及安全生产、资金往来的各种应用系统提供网络层的广域网互联服务，包括高速视频业务及需要数据联网的业务。2.采用TCP/IP专用网络按服务质量分级提供服务，预留话音、数据和图像通信业务的承载条件。3.采用骨干汇聚层/接入层的二级网络拓扑结构组建IP数据网，采用MPLSVPN技术提供业务系统隔离和QoS保证。4.优选采用本线MSTP传输系统作为承载平台；地区本地也可采用光纤作为承载手段。5.骨干汇聚层在沿线枢纽站设置节点，配置核心汇聚路由器，构成节点间部分网状连接。6.接入层在调度所、客运专线公司、本线主要客站（不包括越行站）设置节点。接入层节点配置接入路由器。2011-11-24四、数据网7.接入层节点与骨干汇聚层节点之间、接入层节点之间通过MSTP系统提供的155Mb/s通道互连构成环形加链型网络结构。8.利用MSTP多业务光接入网提供未设置数据网设备节点的数据业务的汇聚和接入。9.本线自治域内部路由，采用IGP与BGP分离方式，IGP用来路由网络设备的可达，而BGP、MP-BGP用来分发用户的IP和VPN的路由。IGP选用OSPF或IS-IS协议，推荐使用IS-IS。10.可通过MPLSVPN、VLAN、ACL方式提供各应用系统之间的安全隔离及访问控制。涉及到网络安全的设备（如防火墙、入侵监测设备等）由业务系统自行提供。11.关键板卡采用冗余配置，开通时业务接口利用率不超过50％。12.根据需要，在骨干汇聚层节点配置数据网综合网络管理系统和VPNManager系统。2011-11-24四、数据网2011-11-24五、专用移动通信系统►适合于客运专线的专用移动通信系统主要有两种制式：以欧洲高速铁路为原型的GSM-R通信系统以日本新干线为原型的LCX方式专用移动通信系统。目前国内客运专线基本都采用GSM-R通信系统。►以下仅介绍GSM-R通信系统的设计原则。2011-11-24一、应满足列车运行速度条件下的通信需求。►时速200km客运专线设计速度：旅客列车200km/h，预留250km/h及以上条件。►时速300km客运专线速度目标值：设计最高行车速度350km/h、验收速度350km/h、运营速度300km/h；►GSM-R系统可以为覆盖区内时速高达500km的移动体提供不中断的语音、数据通信。►GSM-R系统包括网络子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、运行与支持子系统（OSS）和终端设备等四个部分。网络子系统和运行与支持子系统一般设置在路局所在地，基站子系统和终端设备根据各条铁路线配置。2011-11-24GSM-R系统结构示意图IPGbGnSMSCACBSCBTS电路域数字应用系统调度交换机调度台车载台车站台手持台OMC用户管理系统铁路应用系统OSSGPRSBSSINSSSCBCBTSSGSNGGSNPCUGRISTRAU其他通信网无线固定台MSC/VLR/GCR/IWFHLR/AuCSMPSMAPSCPSSPGMSCTCP/IPUmAbisAC/DMSC/VLRDSS1DSS1E/GNo.7LNo.7SCEPNo.7有线终端无线终端GbGnGrAterGi2011-11-24二、系统应实现固定用户与移动用户的统一呼叫。►GSM-R系统将FAS系统接入，实现有线调度和无线调度业务的融合，可以对固定用户与移动用户进行统一呼叫。2011-11-24三、系统应提供各种具有调度通信特征的语音通信业务，包括并不限于个呼、组呼、多优先级呼叫和快捷呼叫。►GSM-R系统提供丰富的语音通信调度功能，包括语音组呼呼叫（VGCS）、语音广播呼叫（VBS）、公共紧急呼叫、点对点呼叫、多方通话，多优先级呼叫业务，功能号码寻址、位置寻址、呼叫区域限制等语音通信业务。2011-11-24四、系统应提供数据通信业务，包括并不限于CTC、牵引供电、列车运营调度、旅客服务、防灾安全监控等系统的移动数据业务。►GSM-R系统可以提供基于电路域、分组域和短消息的移动数据业务。2011-11-