綜合交通體是各種運輸方式在社會化的運輸范圍內(nèi)和統(tǒng)一化的運輸過程中，根據(jù)其具備的技術(shù)經(jīng)濟特點組成分工協(xié)作、有機結(jié)合、連續(xù)貫通、布局合理的交通運輸綜合體。一般是由鐵路、公路、水路、航空等各種運輸方式及其線路、站場等組成的綜合體系。

目前綜合交通體內(nèi)的各交通體系相對獨立運作，系統(tǒng)之間溝通方式單一。比如在公路、鐵路系統(tǒng)中的客運作業(yè)一般采用400 MHz頻段的模擬無線對講系統(tǒng)，該系統(tǒng)是運輸作業(yè)人員在日常作業(yè)和設(shè)備維護中必不可少的聯(lián)絡(luò)工具和使用最頻繁的通信系統(tǒng)，無論是接發(fā)車、檢票、查票、旅客引導(dǎo)和服務(wù)，均需要通過對講系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系交流、溝通、確認(rèn)。

目前正在使用的模擬系統(tǒng)存在著通信技術(shù)較落后、頻率干擾較嚴(yán)重、信道較少、發(fā)起呼叫較困難、覆蓋盲區(qū)較多而且語音不清晰等諸多問題。模擬無線通信系統(tǒng)的使用已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代化綜合交通體內(nèi)的運輸作業(yè)與組織需求，存在管理部門不能及時準(zhǔn)確掌握交通體內(nèi)的運輸組織動態(tài)，各種交通系統(tǒng)運輸信息不能分享，不能及時有效互聯(lián)互通，且應(yīng)急狀態(tài)下不能聯(lián)網(wǎng)指揮的問題?？梢哉f模擬系統(tǒng)已經(jīng)無法應(yīng)對飛速發(fā)展的綜合交通體內(nèi)的運輸指揮調(diào)度。

DMR（Digital Mobile Radio）數(shù)字集群通信標(biāo)準(zhǔn)是ETSI（歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會）為了滿足歐洲各國的中低端專業(yè)及商業(yè)用戶對移動通信的需要而設(shè)計并制訂的開放性標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字集群通信標(biāo)準(zhǔn)采用的是TDMA（雙時隙）多址方式，12.5 kHz的信道間隔，調(diào)制方式采用4FSK，數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6 kb/s，提供語音、數(shù)據(jù)及其他輔助服務(wù)。

針對目前的綜合交通體內(nèi)無線對講及信息共享等有關(guān)問題進(jìn)行了調(diào)研，提出了一種基于DMR技術(shù)的綜合交通樞紐無線信息系統(tǒng)解決方案，以下簡稱為綜合交通體數(shù)字無線信息系統(tǒng)。系統(tǒng)采用全數(shù)字化技術(shù)，在實現(xiàn)綜合交通體無線對講功能的基礎(chǔ)上，整合各交通行業(yè)無線對講功能，實現(xiàn)數(shù)字無線對講全覆蓋和綜合交通信息綜合處理及自動推送等功能。

1 研究方案對比

雖然傳統(tǒng)的模擬通信技術(shù)仍具有不少優(yōu)勢，如成本低廉，可自定義的功能和簡便的搭建方式等，但模擬通信技術(shù)已受到來自其自身技術(shù)政策上的限制，主要的限制包括工業(yè)和信息化部通信產(chǎn)業(yè)政策上明確了由模擬方式轉(zhuǎn)為數(shù)字方式的時間進(jìn)程。模擬系統(tǒng)經(jīng)常會被不知來源的信號干擾，嚴(yán)重時會直接影響到調(diào)度及指揮，其存在保密性差，電池使用壽命短等問題。

1.1  覆蓋及保密性對比

模擬對講機頻點一般是25 kHz，且只支持一個模擬信道話音通信，無法分組，成了一呼全通，如果想要設(shè)置不同的組，需要手動轉(zhuǎn)換頻點，否則無法通信。相互影響大，而且不利于個別情況私密通信的需求。采用數(shù)字化對講技術(shù)，可有效地加強無線指揮的保密性，提高抗干擾能力，提高工作效率。

DMR數(shù)字對講機是基于數(shù)字傳輸技術(shù)而設(shè)計的，其工作原理是先將語音信號進(jìn)行數(shù)字化，再以數(shù)字編碼方式進(jìn)行傳播。數(shù)字對講機具有語音清晰、保密性強、節(jié)省頻率資源、功能強大等特點，因此受到交通行業(yè)用戶的普遍關(guān)注和喜愛。采用數(shù)字無線基站，可有效地改善信號覆蓋。數(shù)字基站有效覆蓋范圍一般在2~5 km，能有效地覆蓋交通樞紐各工作區(qū)域；采用400 MHz無線通信，具備繞射能力及穿透能力，可有效地覆蓋多層、地下、電梯間等工作區(qū)域；如遇盲區(qū)時可采用室內(nèi)射頻擴展延伸技術(shù)，補充盲區(qū)的覆蓋。

圖1    模擬覆蓋與數(shù)字覆蓋的對比

1.2  頻譜利用率及抗干擾能力對比

模擬對講機沒有進(jìn)行數(shù)字化處理，噪聲會隨著講話聲音一起被放大傳輸，抗噪能力差。數(shù)字化的TDMA系統(tǒng)，采用12.5 kHz頻率，同時在此頻率內(nèi)將信道分成2個時隙（2個信道）進(jìn)行工作。理論上比模擬系統(tǒng)節(jié)省了4倍的頻率資源。同時可繼續(xù)使用和模擬中繼相同的天饋線及雙工器，并使對講機電池的工作時間延長了將近40%。DMR數(shù)字技術(shù)可提供更好的噪聲抑制，并在更大范圍內(nèi)保持優(yōu)于模擬技術(shù)的話音質(zhì)量，特別是在傳輸范圍的最邊緣；同時采用參量特征值語音壓縮合成技術(shù)，能有效地抑制噪聲并可抑制多種環(huán)境噪音，在高噪聲環(huán)境下通話仍然清晰。

1.3  運輸業(yè)務(wù)及信息化拓展對比

傳統(tǒng)模擬對講系統(tǒng)無法完成諸如短信息傳輸及任務(wù)單派遣等信息化應(yīng)用，僅能滿足基本的語音對講需求?；贒MR的數(shù)字系統(tǒng)提供語音、數(shù)據(jù)和其他輔助服務(wù)。所有工作在數(shù)字基站覆蓋范圍內(nèi)的用戶都可以通過配備的數(shù)字手持式終端實現(xiàn)對系統(tǒng)或基站覆蓋范圍內(nèi)其他用戶的管理，調(diào)度臺的單呼、組呼、全呼等功能。

2 研究方案

2.1  綜合交通體數(shù)字無線信息系統(tǒng)構(gòu)成

綜合交通體數(shù)字無線信息系統(tǒng)是一個數(shù)字平臺，將數(shù)字無線通信技術(shù)和信息化技術(shù)進(jìn)行有機結(jié)合，依據(jù)綜合交通樞紐的實際應(yīng)用，提供遠(yuǎn)程數(shù)字無線對講、運輸信息自動推送、豐富的語音呼叫等功能。系統(tǒng)由通信服務(wù)器、接口服務(wù)器、調(diào)度臺、基站控制器、數(shù)字中繼臺、天饋系統(tǒng)及數(shù)字對講機組成。具體如圖2所示：

圖2    綜合交通體數(shù)字無線信息系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

接口服務(wù)器提供了對綜合交通樞紐內(nèi)各運輸行業(yè)的數(shù)據(jù)接口，負(fù)責(zé)接收各行業(yè)的數(shù)據(jù)，包括公路車次信息、鐵路列車信息、航班信息等。接口服務(wù)器將收集到的各行業(yè)運輸信息送至通信服務(wù)器。通信系統(tǒng)服務(wù)器是無線通信系統(tǒng)的交換控制、數(shù)據(jù)處理中心，負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)各種數(shù)據(jù)的交互及處理。無線通信系統(tǒng)服務(wù)器是系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，系統(tǒng)應(yīng)選用高安全、高可用、高性能以及多用戶、多任務(wù)的系統(tǒng)平臺。調(diào)度臺主要通過調(diào)度臺的技術(shù)功能（語音和數(shù)據(jù)），實現(xiàn)調(diào)度中心對系統(tǒng)終端的日常業(yè)務(wù)和緊急業(yè)務(wù)的調(diào)度管理?；究刂破饔糜诮邮胀ㄐ欧?wù)器發(fā)送的調(diào)度通信數(shù)據(jù)，并依據(jù)調(diào)度業(yè)務(wù)的類型，將調(diào)度信息發(fā)送給指定的數(shù)字中繼臺。數(shù)字中繼臺通過天饋系統(tǒng)將調(diào)度信息發(fā)送至對應(yīng)的移動終端。數(shù)字對講機可以通過數(shù)字中繼臺建立語音呼叫業(yè)務(wù)。

2.2  豐富的無線對講功能

無線終端（數(shù)字對講機）可通過數(shù)字中繼臺實現(xiàn)語音互通，呼叫方式包括組呼、單呼、全呼、遲后進(jìn)入、限時通話、呼叫顯示等豐富的呼叫功能。

單呼是指對講機具有單獨的身份ID，可進(jìn)行點到點的呼叫通話。如果想要呼叫某一特定用戶，可以通過通訊錄選擇撥打要呼叫人員的單呼號碼進(jìn)行呼叫。單呼時，只有通話的雙方能夠通話，其他人員無法接收通話信息。

組呼是指用戶可同時向多個用戶發(fā)起呼叫的雙向通信，是一點對多點的通信，以滿足不同部門的工作劃分。可按運輸業(yè)務(wù)將對講機用戶分為多個組進(jìn)行管理，一般可分管理組、運輸作業(yè)組×N、保潔組、安保組等多個小組，業(yè)務(wù)管理效率高，且相互不干擾。

全呼是指調(diào)度員或經(jīng)授權(quán)的用戶可對所有用戶發(fā)起呼叫，指揮人員需要向所有人員下達(dá)指令時，可發(fā)起系統(tǒng)全呼，系統(tǒng)中的所有成員都可以接收到指揮人員下達(dá)的指令，保證在緊急情況下做到“一呼百應(yīng)”。

2.3  調(diào)度指揮功能

運輸組織作業(yè)信息自動推送功能通過接口服務(wù)器獲取各不同運輸行業(yè)的班車車次信息、火車到發(fā)信息、地鐵班次信息、航空航班信息等運輸相關(guān)信息。信息在通信服務(wù)器匯總并經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可自動發(fā)送到相應(yīng)的運輸作業(yè)人員數(shù)字對講機中進(jìn)行顯示。

同時相關(guān)信息可以直觀地反應(yīng)到調(diào)度員操作臺上，調(diào)度員可通過獲取的信息制定跨行業(yè)的綜合運輸組織方案，可實現(xiàn)針對不同方向和不同運輸方式間客貨運輸?shù)倪B續(xù)性，完成運輸服務(wù)的全過程。

調(diào)度員可以通過調(diào)度臺客戶端軟件，向所有無線終端發(fā)起單呼、組呼、全呼等語音指揮調(diào)度呼叫，無線終端可以根據(jù)需要進(jìn)行匯報回話。向所有移動終端用戶發(fā)起短信單發(fā)、組發(fā)或全發(fā)操作，將調(diào)度指令等內(nèi)容發(fā)送給目標(biāo)終端。全部終端都能夠收到調(diào)度臺發(fā)送的調(diào)度短信，并且能夠?qū)⒍绦呕貜?fù)到調(diào)度臺客戶端軟件。

調(diào)度員可以通過調(diào)度臺的客戶端軟件，查詢系統(tǒng)用戶的通話記錄。調(diào)度員可以通過調(diào)度臺客戶端軟件，向所有數(shù)字對講機終端用戶發(fā)起遙閉、激活、呼叫提示、用戶檢測數(shù)字指令。

3   研究案例

3.1  研究案例概況

合肥南交通樞紐地處合肥市包河區(qū)，位于包河大道以西，宿松路以東，南廣場位于高速公路以南繁華大道以北，北廣場臨龍川路。這是一座集鐵路、城市軌道、城市道路交通換乘功能于一體的現(xiàn)代化大型交通樞紐。最高聚集人數(shù)2萬人，2020年、2030年高峰小時客流量分別為5 200人/h和9 500人/h。

合肥南交通樞紐主體建筑含地下一層，地上二層，主體建筑總高度38.05 m，規(guī)模超過1.8×105m2。地下一層為城市軌道交通合肥南地鐵站，地面層包括城市道路公共交通及鐵路車站出站廳，地上二層為高鐵合肥南站。

3.2  研究案例分析

對系統(tǒng)的研究結(jié)合工程設(shè)計的實際情況，在合肥南交通樞紐初步采用了本文介紹的系統(tǒng)方案。

首先確定系統(tǒng)覆蓋范圍應(yīng)涵蓋整個交通樞紐，根據(jù)合肥南高鐵站建筑設(shè)計圖，了解到地上二層空間較為空曠，無線電信號傳輸過程中遮擋物較少，信號衰減程度較小；地面層空間較為空曠，信號傳輸問題不大；地下一層各個軌道間遮擋物如支柱樓梯馬道較多，信號衰減較為嚴(yán)重。架設(shè)一根天線于地上二層的中部偏北，用于二層及地面層偏北區(qū)域，又架設(shè)兩根天線于地面層和地下一層中部，信號的覆蓋可以滿足全站內(nèi)的使用。實際電測數(shù)據(jù)如表1所示：

表1    合肥南交通樞紐實際電測數(shù)據(jù)表

注：-100 dB以下信號均為合格，數(shù)字越小表示信號越強。

為了方便合肥南樞紐的本地維護，該系統(tǒng)中心設(shè)在合肥南的鐵路客運主機房內(nèi)。主要中心設(shè)備有：兩臺基站控制器、一個外置雙工器、一個二合一合路器、一個一分二分路器、一臺通信服務(wù)器、一臺語音網(wǎng)關(guān)、一套模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備及吸盤天線等。另外，樞紐綜合控制室架設(shè)一套有線調(diào)度臺，并給客運人員配備了數(shù)字便攜臺?；究刂破魈峁┝?信道的無線通信容量，通過雙工器、合路器、分路器連接天饋，給交通樞紐提供了無盲區(qū)覆蓋。通信服務(wù)器運行系統(tǒng)管理、中心控制和錄音服務(wù)的軟件，并通過接口服務(wù)器獲取實時的到發(fā)信息，并經(jīng)信道機無線發(fā)送到便攜臺上進(jìn)行顯示。目前已經(jīng)接入了高鐵列車到發(fā)數(shù)據(jù)、軌道交通運行數(shù)據(jù)、公交運行數(shù)據(jù)，并初步實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享與交互。考慮到各行業(yè)管理權(quán)限及安全責(zé)任的劃分，數(shù)據(jù)之間的融合還需要進(jìn)一步完善。

合肥南交通樞紐根據(jù)用戶的實際需求設(shè)置了一套模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備，雖然本系統(tǒng)為基于DMR的全數(shù)字無線系統(tǒng)，但由于鐵路、公交系統(tǒng)在使用中還存在大量模擬用戶，城市軌道交通的部分用戶也使用了模擬手持臺，為了滿足這些用戶的需求，保護已經(jīng)投入的建設(shè)成本，并提供向下兼容的系統(tǒng)功能，在工程實際運用中還是設(shè)置了一套模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備。經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備的轉(zhuǎn)換，數(shù)字系統(tǒng)將原有模擬對講作為一個用戶組進(jìn)行管理，原來的模擬對講設(shè)備可以繼續(xù)使用，數(shù)字系統(tǒng)設(shè)備與模擬設(shè)備之間可以實現(xiàn)互聯(lián)互通，系統(tǒng)實現(xiàn)基本的語音通話功能，但是組呼、全呼、限時通話、呼叫顯示等數(shù)字系統(tǒng)功能都不能在模擬用戶和數(shù)字用戶之間實現(xiàn)，調(diào)度指揮功能也不能在模擬機上完成。該方案的意義在于保留了大量模擬用戶，用于廣泛地支持基本用戶的通信需求，而對于部分優(yōu)先級別更高，有調(diào)度指揮需求的崗位又提供了功能強大，安全高效的數(shù)字系統(tǒng)。

合肥南交通樞紐綜合無線系統(tǒng)已經(jīng)投入使用一年，系統(tǒng)經(jīng)過了春運、暑運的考驗，目前系統(tǒng)運行情況良好，得到了用戶的肯定。

4  結(jié)束語

綜合交通樞紐是整合鐵路、公路、航空、內(nèi)河航運、海港和運輸管道為一體的海陸空協(xié)同樞紐系統(tǒng)。綜合交通樞紐是交通運輸系統(tǒng)的重要組成部分，是連接多種運輸方式，輻射一定區(qū)域的客、貨轉(zhuǎn)運的中心。

本文對多種運輸行業(yè)的無線通信方案進(jìn)行了調(diào)研，提出了一種基于DMR技術(shù)的綜合交通樞紐無線信息系統(tǒng)解決方案。系統(tǒng)采用全數(shù)字化技術(shù)，在實現(xiàn)基本的無線語音通話功能的基礎(chǔ)上，提供了多種豐富的語音業(yè)務(wù)功能，同時可以通過接口獲取各交通行業(yè)的運輸信息，為綜合交通樞紐的運輸組織提供了良好的技術(shù)支持。本系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)和信息化實現(xiàn)了對各種運輸方式的一體化管理，完成了運輸服務(wù)全過程，提高了運輸效率，降低了運輸成本，節(jié)約了資源，實現(xiàn)了交通樞紐的可持續(xù)發(fā)展。

交通行業(yè)通信技術(shù)發(fā)展較快，基于DMR技術(shù)的綜合交通樞紐無線信息系統(tǒng)解決方案雖然解決了部分實際問題，但是還有很大的提升空間。DMR系統(tǒng)的優(yōu)勢在于語音傳輸效果好，缺點在于數(shù)據(jù)傳輸帶寬較窄，無法提供高數(shù)據(jù)量的無線通信服務(wù)。目前對基于WLAN的無線信息系統(tǒng)方案也有一定的研究，但是由于WLAN技術(shù)的局限性，如大型交通樞紐無線覆蓋實現(xiàn)困難，工程造價偏高等原因，方案可實施性不高。下一步考慮繼續(xù)研究基于LTE技術(shù)的綜合交通樞紐無線信息系統(tǒng)。

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作者簡介（來源：《移動通信》2018年2月）

李雪：副教授，碩士畢業(yè)于武漢理工大學(xué)，現(xiàn)任職于武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程學(xué)院，主要研究方向為移動通信技術(shù)。

王雪：高級工程師，學(xué)士畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），現(xiàn)任職于中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，主要研究方向為軌道通信技術(shù)。