Нефть и песок О стали Компрессор - подбор и ошибки Из истории стандартизации резьб Соперник ксерокса - гектограф Новые технологии производства стали Экспорт проволоки из России Прогрессивная технологическая оснастка Цитадель сварки с полувековой историей Упрочнение пружин Способы обогрева Назначение, структура, характеристики анализаторов Промышленные пылесосы Штампованные гайки из пружинной стали Консервация САУ Стандарты и качество Технология производства Водород Выбор материала для крепежных деталей Токарный резец в миниатюре Производство проволоки Адгезия резины к металлокорду Электролитическое фосфатирование проволоки Восстановление корпусных деталей двигателей Новая бескислотная технология производства проката Синие кристаллы Автоклав Нормирование шумов связи Газосварочный аппарат для тугоплавких припоев
Главная страница / Архитектура отрасли

Традиционные системы связи метрополитена с точки зрения комплексного подхода и перспективности

Современные эффективные цифровые системы связи до недавнего времени внедрялись на наиболее «заслуженных» метрополитенах – Московском и Петербургском – лишь в ограниченном масштабе. Однако даже эти внедрения позволили осознать преимущества новых систем и принять к рассмотрению проекты нового строительства и реконструкции с комплексными решениями на базе новой техники.

В таких условиях настоящим техническим прорывом стало комплексное оснащение современными цифровыми системами связи нового, небольшого метрополитена. Это был метрополитен г. Казань, запущенный в августе 2005 г. Запроектированный в полном соответствии со СНиП 32-02-2003 и СП 32-105-2004 «Метрополитены» и реализованный как чисто цифровой, комплекс казанского метрополитена не только продемонстрировал возможности современных систем связи, но и заставил по-новому взглянуть на реализацию традиционных систем связи как составных частей единого комплекса.

Рассмотрим традиционные системы и виды связи метрополитена с точки зрения «вписывания» в концепцию единого комплекса.

Городская телефонная связь. Пожалуй, это одна из самых «старых» и консервативных систем связи на метрополитене. Она принципиально не зависит от систем связи собственно метрополитена, и ее возможности определяются только возможностями городских АТС, от которых на станции метро идут проводные линии. В будущем едва ли стоит отказываться от прямых телефонных пар в пользу цифрового канала, поскольку, по крайней мере, при строительстве станции по многим причинам не удастся обеспечить более надежной проводной связи.

Административно-хозяйственная связь (АХС). При выборе цифровых АТС, номенклатура которых сейчас достаточно велика, необходимо учитывать, что количество абонентов на одной станции автоматизированного метрополитена – не более 90 – 100 и имеет тенденцию к снижению; должно быть обеспечено автономное функционирование станционной АТС; станция должна работать в сети ВОЛС с количеством узлов до 25; должна быть обеспечена отказоустойчивость АТС на уровне основных контроллеров.

Указанные требования предопределяют выбор для АХС небольших цифровых АТС «опорно-базового» типа с резервированным контроллером, которые подключаются к системе в относительно произвольном порядке с использованием резервированной сети ВОЛС. Немаловажным фактором при выборе АТС для АХС является также наличие широкой номенклатуры оконечных устройств, способных работать с данной АТС.

Интеграция АХС на единых аппаратных средствах с другими системами связи принципиально возможна с системой оперативно-диспетчерской связи (СОДС). Но это вряд ли целесообразно, поскольку каждая из этих систем фактически является физическим резервом для другой. Тем не менее такой вариант допустим при условии обеспечения отказоустойчивости основных компонентов СОДС, включая пульты.

Технологическая связь. Она включает громкоговорящую (ГГС), обеспечивающую взаимодействие обслуживающего персонала и пассажиров, и тоннельную связь (ТС), необходимую для взаимодействия и оповещения персонала.

Практически любая современная система телефонной связи (например, АХС, СОДС или система громкоговорящего оповещения ГГО) может выполнять большинство функций ГГС. Однако автономные системы, такие как «кассир – пассажир», «дежурный по вестибюлю – пассажир», имеют определенные преимущества перед централизованными системами, выполняющими функции ГГС. Поэтому в каждом конкретном случае задачи ГГС необходимо решать индивидуально, чтобы обеспечить максимальный комфорт для пассажиров и для персонала.

Что касается тоннельной связи, то внедрение современной цифровой системы радиосвязи на метрополитене объективно закладывает основу для отказа от ТС, по крайней мере, в ее нынешнем виде – с телефонными аппаратами через каждые 100 м тоннеля. Предпочтительна организация связи персонала в тоннелях при помощи носимых радиостанций, которые «прописываются» во временную динамическую группу пользователей (где при необходимости также фиксируются радиостанции на подвижном составе, у диспетчеров и т. д.). При этом определяются приоритеты как вызовов внутри группы, так и внешних вызовов. Такой подход легко реализуется, например, при использовании активного оборудования стандарта TETRA и радиоизлучающего (щелевого) кабеля в тоннеле. Преимущества данного подхода в том, что вся группа, вне зависимости от принадлежности к тому или иному подразделению, находится в одном информационном пространстве; связь обеспечивается в любых, а не только фиксированных точках; возможны индивидуальные вызовы. Даже при значительных повреждениях радиоизлучающего кабеля распространение сигналов с его помощью продолжает осуществляться на пониженном уровне, кроме того, связь обеспечивается за счет режима direct mode (в тоннеле, по опыту, до 750 м).

Диспетчерская телефонная связь, включающая поездную диспетчерскую связь, связь службы электроснабжения, связь электромеханической службы и связь подразделений охраны порядка, – система оперативной диспетчерской связи (СОДС).

СОДС является ключевой технологической системой телефонной связи метрополитена. Соответственно, к ней предъявляются еще более высокие требования, чем к системе АХС. Разница между аппаратными частями СОДС и АХС лишь том, что для СОДС требуется большее разнообразие оконечных устройств и вариантов их исполнения – от многофункциональных пультов до аппаратов для сложных условий эксплуатации (например, взрывобезопасных). В то же время количество пультов и телефонных аппаратов СОДС непосредственно на станции (без тоннелей и притоннельных сооружений), как правило, не превышает 10 – 12. К сожалению, выбор современных цифровых АТС для СОДС гораздо скуднее, чем для АХС, именно в силу указанных различий.

Для части СОДС, размещаемой в тоннелях и притоннельных сооружениях, справедливо все сказанное по поводу технологической тоннельной связи.

Связь совещаний трудно назвать отдельной системой или даже отдельным видом связи. Функции связи совещаний сегодня могут быть эффективно реализованы на основе АХС или СОДС. Очевидно и то, что селекторные совещания в скором времени должны трансформироваться в видеоконференции со всеми вытекающими техническими последствиями.

Пожарная связь метрополитена – это скорее дань укоренившимся традициям. При развитой системе технологической радиосвязи и с учетом того, что сегодня практически все метрополитены работают с операторами сотовой связи, использование в случае чрезвычайных ситуаций проводной связи с фиксированными точками подключения вряд ли перспективно.

Не все системы и виды связи, определенные СНиП и СП «Метрополитены», обоснованы с точки зрения перспектив. Вместе с тем, следует отметить нарастающую необходимость создания централизованной системы информирования пассажиров, включающую систему голосовой связи «пассажир – диспетчер информационного центра» и управляемые из того же центра информационные панели для пассажиров в вестибюлях и на платформах, а также необходимость системы SOS.

Уже сейчас, после первых успешных внедрений в метрополитенах Казани, Москвы, Петербурга, понятно, что современные цифровые системы радиосвязи полностью удовлетворяют насущные и перспективные потребности метрополитенов. Очевидно и то, что поездная и технологическая радиосвязь будут реализовываться на одной аппаратной основе. Выбор стандарта обусловливается эффективностью использования частотного ресурса и обеспечения радиопокрытия всех служебных помещений, вестибюлей станций и тоннелей (что определяется несущей частотой и мощностью радиостанций, а также качеством радиоизлучающего кабеля). Предпочтение будет отдано, скорее всего, активному оборудованию стандарта TETRA.

Реализация комплексной системы радиосвязи и полуторагодичный опыт ее эксплуатации в метрополитене г. Казани выявил одну очень острую, системную проблему организационного характера, присущую (хотя и в меньшей степени) и системам проводной связи. Ее суть состоит в том, что возможности современных систем связи используются едва ли наполовину, поскольку в метрополитенах пока не организована адекватная им диспетчерская служба.

В СНиП и СП «Метрополитены» нет упоминаний о сетях и активном оборудовании ВОЛС. Тем не менее, технически магистральная информационная сеть (МИС) ВОЛС уже сегодня стала основой и стандартом «де-факто» при создании систем автоматики, сигнализации, связи и безопасности (АССБ) на зарубежных и отечественных метрополитенах (рис. 1). Эта концепция и была реализована в Казани.

Для того чтобы пояснить значение магистральной информационной сети, под которой понимается активное и пассивное оборудование ВОЛС, приведем перечень систем АССБ метрополитена и определим роль, которую МИС играет в каждой из них. Перечень составлен на основе опыта реализации комплекса систем в метрополитене Казани и создания проектов для новых метрополитенов в Алматы (Казахстан) и Омске (рис. 2).

Анализ АССБ метрополитена показывает, что МИС является: системообразующей для 13 основных технологических систем, в том числе для системы обеспечения безопасности и автоматизированного управления движением поездов (системы «Движение»); сетью передачи данных для подсистем мониторинга и удаленного управления шести систем (не считая основных технологических систем со встроенными системами контроля и диагностики), в частности теленаблюдения, охранной сигнализации, системы контроля доступа и т. д.; связующим звеном для 19 систем, обеспечивающим, например, формирование ситуационного центра с большим объемом функций. Поэтому МИС можно без натяжек назвать основой всего комплекса АССБ, который, в свою очередь, делает метрополитен современным и перспективным транспортным комплексом.

Предпосылками создания мультисервисной МИС на метрополитене являются:

перевод на цифровые технологии подавляющего большинства систем комплекса АССБ (особенно так называемых систем СЦБ – сигнализации, централизации и блокировок);

назревшая необходимость интеграции систем на аппаратном уровне и уровне обмена данными;

реально достигнутая высокая надежность активного оборудования МИС;

высокая помехозащищенность собственно ВОЛС.

Однако этих предпосылок будет недостаточно, если на уровне структуры и конкретных характеристик МИС не обеспечит выполнения самых жестких технических требований, предъявляемых каждой из систем в отдельности и всех их в целом. Ключевые требования предъявляются со стороны системы «Движение», заменившей в традиционных системах ДЦ и ЭЦ (электрифицированной и диспетчерской централизации), системы интервального регулирования движения и контроля рельсовых цепей. К основным требованиям относятся: отказоустойчивость и 100-процентный «горячий» резерв; максимальная задержка при передаче пакета – 50 мс; время переключения на резервный канал, близкое к нулю; возможность обмена данными по принципам «точка – точка» и «точка – многоточка».

Для реализации перечисленных и других требований систем комплекса АССБ в ОАО «ОПТИМА» было разработано и реализовано несколько вариантов структуры МИС. Наиболее перспективный из них приведен на рис. 3.

В данном варианте МИС состоит из двух параллельных независимых частей – магистрали на основе оборудования SDH и магистрали на базе Ethernet – MetroEthernet. Построение независимых магистральных сегментов, использующих различные технологии (TDM и пакетной коммутации), позволяет наиболее полно обеспечить выполнение требований каждой из систем, опирающейся на МИС. Исключается необходимость применения «промежуточных» технологий, таких как передача TDM через IP, успешно реализуемых в коммерческих сетях, но недостаточно надежных для технологических сетей.

Магистраль на основе оборудования SDH представляет собой одиночное кольцо мультиплексоров, построенное таким образом, чтобы выход из строя оборудования одной из станций метро не приводил к разрыву сети. В качестве агрегатных интерфейсов применяются интерфейсы уровня STM-4, что достаточно для подключения абонентов по интерфейсам E1. При необходимости обеспечить повышение производительности для абонентов TDM (выделение потоков E3, формирование наложенных сетей STM-1) можно использовать более высокие уровни иерархии на агрегатных интерфейсах, вплоть до STM-64. Мультиплексоры SDH устанавливаются в конфигурации с полным резервированием по электропитанию и управлению, агрегатные интерфейсы – на отдельных модулях, абонентские интерфейсы – на отдельных платах. К магистрали SDH подключаются абоненты, требующие каналов TDM (абоненты системы телефонной связи), и базовые станции системы TETRA.

Структура магистрали на основе технологии MetroEthernet представляет собой два кольца коммутаторов MetroEthernet, соединенных таким образом, что выход из строя даже всех коммутаторов станции метро не проводит к отказу сети. В каждом кольце коммутаторы соединяются между собой магистральными интерфейсами Gigabit Ethernet, для подключения абонентов используются интерфейсы 10/100/1000 Ethernet. Применение кольцевой топологии позволяет обеспечить высокую надежность каждого из колец. Реализация технологии MetroEthernet, помимо возможности организовывать наложенные сети Ethernet, обеспечивает быстрое переключение маршрутов в случае разрыва кольца. Задачи резервирования каналов связи решаются как благодаря использованию надежной топологии, так и за счет механизмов повышения надежности, заложенных в подключаемых системах. Для повышения надежности кольца MetroEthernet соединяются маршрутизируемыми интерфейсами. Применение технологии MetroEthernet дает возможность добиться требуемых показателей по времени переключения в случае сбоя, а также предоставлять необходимые виды сервиса подключаемым абонентам. К магистрали MetroEthernet подключаются основные технологические системы метрополитена: система «Движение», автоматизированная система диспетчерского управления электроснабжением, электромеханическими устройствами и освещением, система контроля оплаты проезда и другие системы, работающие по протоколам IP/Ethernet.

Такая структура МИС позволяет обеспечить перспективу расширения и выполнение дополнительных технологических и коммерческих задач; создать эффективную систему управления и мониторинга как самой МИС, так и прикладных систем; использовать стандартизованное оборудование.

Работа по созданию современной МИС для решения текущих и перспективных задач метрополитена, конечно, не заканчивается определением структуры и выбором аппаратных средств того или иного производителя. Магистральная информационная сеть решает не только системные, но и межсистемные задачи, причем попутно должны быть осуществлены настройки приоритетов, эффективная настройка встроенной системы мониторинга, системы записи и хранения информации об аварийных событиях и сбоях, внедрена система идентификации доступа к системе, обеспечена защита информации при межсистемном обмене и многое другое.

Следует отметить, что все перечисленные задачи сразу решить достаточно сложно. Для этого необходим опыт эксплуатации, которого пока, к сожалению, мало. К МИС надо подходить не как к рядовой системе комплекса АССБ, а как к ключевой системе, от качества которой зависит будущее всего комплекса. А это означает, что для создания эффективной МИС нужно глубоко «погрузиться» в сами технологии, используемые на метрополитене, что под силу далеко не каждой компании. Ведь по сути неправильно спроектированная и построенная МИС – это неработающий метрополитен!

Подводя итог, можно констатировать, что методический и практический «прорыв» к современным системам связи в метрополитене состоялся, уже есть реализованные комплексные решения, адекватные требованиям сегодняшнего дня. Однако остается масса деталей организационного и технического характера, которые нуждаются в тщательной проработке. Завершением процесса должен стать комплекс новых нормативных и рекомендательных документов для метрополитена, касающихся систем связи.

Главная страница / Архитектура отрасли