ＧＳＭ－Ｒ系統的基本功能和在我國鐵路上的應用

邵紅軍

摘要:本文簡單介紹了GSM-R系統及其在鐵路應用的基本功能，列舉了GSM-R在部分鐵路線上的基本應用，并介紹了對GSM-R進一步發展的認識

關鍵詞:GSM-R；語音業務；數據業務

鐵路是我國國民經濟的大動脈，隨著鐵路建設里程不斷增長，鐵別是近幾年客運專線高速鐵路的快速涌現，以及客貨分離運輸觀念的提出，使得鐵路運輸量日益增長和列車行駛速度日益加快，導致列車行車密度加大、重量加大和編組加長，對鐵路運輸調度控制系統提出了更高更快的要求。GSM-R是ETSI（歐洲電信標準協會）在第二代數字移動通信GSM標準的基礎上，專門為滿足鐵路應用而開發的一種數字移動通信技術，已在歐洲進行大范圍成功應用。

GSM-R系統主要是為速度在200-500Km/h的高速鐵路設計的，能滿足我國目前和以后高速鐵路的發展需求，實現了車站、區間和列車的控制一體化，滿足鐵路綜合數字調度通信系統的需求。在鐵路通信系統中，GSM-R系統不僅能提供無線列調、編組調車通信、應急通信、養護維修通信等功能，還能完成定制的附加功能，如優先級和強插功能、語音組呼及廣播功能、位置尋址及功能尋址和安全數據通信等，為中國現代高速鐵路運營提供安全可靠的無線通信方式。

1GSM-R系統介紹

GSM-R是在GSM網絡基礎上專為鐵路系統設計的數字通信技術，GSM-R系統的業務層次模型如圖所示，它的底層業務是基于GSM/GPRS所提供的語音業務和數據業務，第二層是高級語音呼叫業務ASCI（先進語音呼叫業務），包括優先級和強拆、語音組呼和語音廣播，第三層是鐵路基本業務：功能尋址、功能號表示、接入矩陣和基于位置的尋址，第四層是基于鐵路基本業務平臺上開發的鐵路應用：調度通信、調度命令傳送、無線車次號和列車停穩信息傳送、列車尾部裝置信息傳送、機車調車信號和監控信息傳送、列車控制數據傳送、區間通信、應急指揮等。

2GSM-R在鐵路系統中的基本功能

2.1調度通信功能。通過GSM-R系統組成無線調度通信網絡，可以進行實現以下通信：點對點呼叫、群呼和組呼、廣播呼叫。呼叫完成后確認中心可以保存相應的呼叫記錄。調度通信系統包括列車調度通信、貨運調度通信、牽引變電調度通信、其他專用調度通信、站場通信、應急通信、養護維修通信、道口通信等

2.2調度命令傳送功能。調度控制是保證列車運行正常有序的重要手段，鐵路調度命令是調度員向列車司機下達的書面命令，使列車運行安全的重要保障，采用GSM-R系統傳輸通道實現調度命令的傳送，能縮短調度命令的傳送時間，提高工作效率。

2.3車次號無線傳輸和列車停穩信息的傳送。車次號無線傳輸與列車停穩信息的傳送對鐵路運輸管理和行車安全監控具有非常重要的意義，它可以通過GSM-R的電路交換進行數據采集和傳輸，也可以通過GPRS無線方式來實現。

2.4列車尾部裝置信息傳送功能。通過GSM-R通信系統實現列車尾部風壓數據的傳送，能很快解決列車尾部風壓數據的傳輸問題。

2.5機車調車信號和監控信息傳輸功能。GSM-R系統可以提供機車調車信號和監控信息傳輸通道，實現地面設備和多臺車載設備間的數據傳輸，而且可以存儲調車的相關信息。

2.6列車控制數據傳輸功能。通過GSM-R通信系統可以為機車和地面提供雙向無線數據傳輸通道，實現機車地面的信息安全傳輸。

2.7區間通信。在鐵路系統中，區間通信為工務、通信、信號、電力、橋梁隧道守護等部門間通信的重要方式，通過GSM-R系統手持機，可以實現維修人員與車站、調度間的快捷通信，緊急情況下，還可以直接與列車司機直接聯系。

2.8應急指揮功能。當發生自然災害或突發事件等影響鐵路運輸安全的緊急情況時，通過GSM-R系統可以在事故現場和指揮中心之間，實現語音、圖像、數據等業務傳輸。

3GSM-系統在鐵路系統的基本應用

3.1 GSM-R系統在青藏鐵路的應用。我國在青藏鐵路通信中采用了GSM-R系統，滿足160-500Km/h高速列車對地面的無縫通信，解決了原有系統數據傳輸慢的弱點，調度通信系統功能齊全，為鐵路沿線人員提供了語音和數據的技術支持，并為列車制動控制提供了通信傳輸平臺；在青藏鐵路沿線采用雙交換機、同站址雙基站無線覆蓋方式，使GSM-R網絡在可靠性、有效性、可維護性、安全性等方面達到技術指標要求。

3.2 GSM-R系統在大秦鐵路的應用。大秦鐵路在GSM-R網絡電路交換業務的基礎上，研發出了機車同步操控地面應用節點、車載通信單元和管理維護設備，為實現多種編組方式重載組合列車的機車同步操控提供了可靠的網絡平臺；同時針對鐵路沿線山區多的特點，采用同站址雙基站和基站交織兩種無線覆蓋方式混合組網，滿足了不同地理環境的網絡可靠性需求。

3.3 GSM-R系統在膠濟鐵路的應用。膠濟線地處我國膠東平原，沿線經濟發達，是客貨混運線路，行車密度較大。根據高速鐵路發展需要，GSM-R在膠濟線進行了運用創新，對沿線基站進行優化，并與移動、聯通等運營商進行了頻率分配調整，采取相應措施，避免相互干擾，實現了調度通信、專用通信、施工維修通信、調度命令傳送、無線車次號傳送、機車列尾裝置信息傳送等業務。

3.4 GSM-R系統在哈大客運專線的應用。哈大鐵路縱貫東北三省，是我國“四縱四橫”客運專線網規劃中的京哈客運專線的重要組成部分。GSM-R系統通過無線基站、直放站和泄漏電纜組合的方式解決了隧道及特大隧道內無線信號覆蓋的問題，全線成功實現了語音和數據業務，為調度通信、組呼群呼、鐵路沿線維護人員及列車控制信息、無線車次號、調度命令信息傳送等提供了無縫連接的通信傳輸通道。

4對GSM-R在鐵路系統進一步應用發展的幾點看法

隨著GSM-R系統在客運專線和多條鐵路上的廣泛應用和進一步發展，還需要考慮以下幾個問題：（1）信號干擾問題。GSM-R系統在做好內部頻率使用規劃和基站覆蓋小區規劃的同時，還需要與移動、聯通、電信等無線運營商關于頻率分配和使用的問題，需要進一步協商和規范，避免出現同頻和鄰頻干擾、信號堵塞等問題。（2）無線網絡的安全問題。無線傳輸通常在安全性方面讓人擔憂，為了能確保給鐵路系統提供安全可靠的傳輸通道，GSM-R系統還需要不斷完善鐵路移動信息傳輸安全平臺的設計方案。只有通過不斷改進硬件系統和軟件系統，才能為鐵路系統提供公用網與鐵路專用網安全互聯、移動設備與地面網絡可靠互通的移動信息傳輸安全平臺。（3）多年來GSM在全世界范圍內的廣泛應用，其技術和性能已經非常成熟穩定，隨著3G網絡的逐步發展，GSM-R系統也可以考慮把3G網絡技術引進到鐵路業務上，探討和嘗試在3G的網絡平臺上開展具有鐵路特色的語音、數據、視頻等功能應用。