1 軌道交通與綜合布線系統(tǒng)

地鐵、輕軌都是城市內部的軌道交通系統(tǒng)，是城市公交體系的一部分。與以往的公共交通工具相比，它具有運量大、速度快、污染小、能耗低、建設快、成本低等特點。大力發(fā)展城市軌道交通，對于緩解城市交通擁擠和改善城市大氣環(huán)境具有十分重要的意義。

城市軌道交通系統(tǒng)一般由供電系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、控制與運行系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、自動扶梯/ 電梯系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等組成。在這些子系統(tǒng)的內部和子系統(tǒng)之間，不但存在著大量的信息交換，而且，這些信息的表現形式不僅有開關量，還有對干擾十分敏感的模擬量，因此，布線系統(tǒng)十分復雜。

隨著數字技術的發(fā)展，軌道交通系統(tǒng)的數字化程度不斷地提高，這也對布線系統(tǒng)提出了新的要求。綜合布線系統(tǒng)本身所具有的兼容性、開放性、靈活性、可靠性、先進性和經濟性等優(yōu)點，使其在軌道交通系統(tǒng)中的應用越來越普遍。

2 軌道交通布線系統(tǒng)的特殊性

軌道交通的特殊性，決定了軌道交通布線系統(tǒng)的特殊性。如圖1 所示，軌道交通布線系統(tǒng)不僅要考慮系統(tǒng)的拓撲結構、傳輸性能，還要更多地考慮消防、管理、系統(tǒng)升級等方面的要求。

與民用、商用綜合布線系統(tǒng)相比，在設計軌道交通布線系統(tǒng)時，還要考慮以下幾個因素：

(1)布線系統(tǒng)的消防性能

地鐵人流密集，一旦發(fā)生火災，救援、疏導都有一定困難，因此，消防要求很嚴格。根據有關資料顯示，火災發(fā)生時，燃燒物散發(fā)出來的煙霧中含有大量的有毒物質。例如，火災中會分解產生一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、氫化氰氣體，能使人嗆咳、窒息，極易造成人員死亡。在火災喪生的人中，多數都是因為吸入過多的毒煙而窒息死亡的，而不是直接死于高溫。

在軌道交通系統(tǒng)中存在著大量的電纜。因此，在纜線選用時除了滿足阻燃要求外，還應該考慮到火焰的蔓延程度，燃燒時釋放的熱量、煙霧和毒氣等因素。

(2)布線系統(tǒng)的電磁兼容性能

與傳統(tǒng)的寫字樓、校園網、生活小區(qū)等民用、商用布線系統(tǒng)相比，地鐵布線系統(tǒng)具有更明顯的數據分布特征。由于軌道交通采用電力牽引，來自一次線路和二次線路的干擾遠遠大于普通建筑群電梯系統(tǒng)的干擾，并且，信號傳輸線路與其他線路可能長距離平行布防，因此，在設計布線系統(tǒng)時，要充分考慮系統(tǒng)的電磁兼容性能及各種纜線之間的間距要求和屏蔽電纜光纜的應用。

(3)傳輸線路的可靠性

軌道交通系統(tǒng)的客流量很大，例如：上海地鐵一、二、三號線的客流總量每個工作日都保持在130 萬人次左右，周五更是達到140 多萬人次，而香港地鐵目前日均客流量可達230 萬人次。軌道交通和其他交通方式不同的是，一旦發(fā)生事故，整個線路就必須停止運行，因此，運輸中斷帶來的經濟損失是十分巨大的，它關系到軌道交通公司和幾百萬人的利益，系統(tǒng)的配置應有冗余和備份。

(4)系統(tǒng)的可管理性

作為一個復雜的機電系統(tǒng)，發(fā)生故障是不可避免的，因此，如何在最短的時間內找到故障點并加以排除是一個關鍵問題。布線系統(tǒng)雖然是無源系統(tǒng)，但它就像人體的神經一樣，聯系著機電系統(tǒng)的每一個節(jié)點，它也是機電系統(tǒng)中關鍵的環(huán)節(jié)。因此，提高線纜連接的可管理性，會大大縮短故障定位時間。

(5)系統(tǒng)的可擴展性

隨著數字化時代的到來，軌道交通運營商必然會增加許多新的設備或增值性服務來提高軌道交通系統(tǒng)的整體功能，因此，必須考慮到系統(tǒng)的可擴展性，以滿足日后的系統(tǒng)改進、擴容等方面的需求。

(6)總體擁有成本

一套系統(tǒng)建成后，在使用過程中還會發(fā)生其他的維護費用。在設計布線系統(tǒng)時，應在現有條件下，提高系統(tǒng)拓撲結構的多態(tài)性，并做到合理的冗余。

3 布線系統(tǒng)設計

3.1 參照標準

目前，在設計軌道交通系統(tǒng)時，可參照住房和城鄉(xiāng)建設部批準的、由北京市城建設計研究總院主編的《地鐵設計規(guī)范GB 50157- 2003》。

《地鐵設計規(guī)范GB 50157 - 2003》是國家標準，自2003 年8 月1 日起實施。標準中包括建議部分和強制要求部分，其中，第15 章對通信系統(tǒng)的設計提出了設計要求，包括傳輸系統(tǒng)、公務電話系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)等。此外，標準的21 章對運營控制中心的功能分區(qū)與總體布置、建筑與裝修，特別是布線、供電、防雷與接地、消防與安全等方面提出了具體的規(guī)定和建議。 此外，作為綜合布線系統(tǒng)的設計者，還應該遵守或參照IEC/ISO 11801 國際建筑布線標準和GB50311-2007、GB50312-2007 國家綜合布線標準等。

3.2 拓撲結構設計

在軌道交通系統(tǒng)中，存在著多種網絡形態(tài)，常用的是共享介質以太網、令牌環(huán)網、FDDI 等。以太網主要用于辦公用計算機組網;令牌環(huán)網、FDDI 主要用于網絡綜合性能要求較高的設備組網。

在前幾節(jié)中，已經論述了軌道交通系統(tǒng)的特殊性。為了適應軌道交通系統(tǒng)的需求，軌道交通系統(tǒng)的工控設備通常采用雙機熱備份技術，以便在故障發(fā)生后啟用備用系統(tǒng)，并且，多采用全雙工環(huán)狀結構。另外，為了防止意外的損壞，還要進行線路的物理冗余設計，因此，網絡拓撲結構通常為圖2 所示。

圖2 典型結構

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