新時(shí)期鐵路通信技術(shù)及其發(fā)展研究

馬 琳

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新時(shí)期鐵路通信技術(shù)及其發(fā)展研究

馬 琳

中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司 天津300308

在鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中，假如沒有有效的通信技術(shù)作為支持，形成可以保障鐵路系統(tǒng)各個(gè)要素正常工作的技術(shù)，則鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)正常、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。在鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中，通信技術(shù)可以真實(shí)、有效、準(zhǔn)確的反應(yīng)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中的狀況，以及針對(duì)交通運(yùn)輸情況來發(fā)布有效的命令。在鐵路運(yùn)輸高速化發(fā)展的當(dāng)下，鐵路通信技術(shù)也需要跟上步伐，朝著更加便利、更加智能的方向發(fā)展。基于此，對(duì)新時(shí)期鐵路通信技術(shù)及其發(fā)展進(jìn)行了分析，僅供業(yè)內(nèi)人士參考。

新時(shí)期；鐵路通信技術(shù)；發(fā)展

1 鐵路通信技術(shù)及其特點(diǎn)

通信技術(shù)在鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中占據(jù)著重要的作用，鐵路通信技術(shù)已經(jīng)從初期的對(duì)話調(diào)度，報(bào)文調(diào)度直至現(xiàn)代的通信技術(shù)。鐵路通信技術(shù)的運(yùn)用主要是針對(duì)鐵路系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制與管理，通過人機(jī)操作的形式來對(duì)反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與管理，并且制定合理的應(yīng)對(duì)策略，以實(shí)現(xiàn)鐵路行車安全、行車自動(dòng)化調(diào)動(dòng)控制、故障報(bào)警。鐵路通信技術(shù)并不是單獨(dú)存在的，而是結(jié)合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等一系列學(xué)科，使用人機(jī)互動(dòng)的方式來對(duì)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)中的信息進(jìn)行采集、傳輸、處理、反饋與共享。

2 新時(shí)期鐵路通信技術(shù)——GSM-R 技術(shù)

GSM-R 技術(shù)全稱為 Global System of Mobile Communications for Railways，意為全球鐵路通訊系統(tǒng)，GSM- R 系統(tǒng)是在 GSM 技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，專門為鐵路通信工作設(shè)計(jì)的綜合性數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。GSM- R 技術(shù)工作頻段為900MHz，不僅增加了調(diào)動(dòng)通信功能，而且較為適合在高速運(yùn)動(dòng)環(huán)境下進(jìn)行通信工作。GSM- R 技術(shù)在傳統(tǒng)廣播呼叫等語音功能基礎(chǔ)上，增添了 GPS 遙感功能，可以有效地滿足鐵路專用調(diào)度通信的需要。

2.1 GSM-R系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

GSM-R技術(shù)是調(diào)度和指揮鐵路日常運(yùn)營(yíng)的專用移動(dòng)通信技術(shù)，是一種基于分組數(shù)據(jù)的通信方式。GSM-R技術(shù)是由多個(gè)子系統(tǒng)組成的， 分別為網(wǎng)絡(luò)、 基站、運(yùn)行與業(yè)務(wù)支撐等子系統(tǒng)。不同的子系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)又可以分為移動(dòng)交換、移動(dòng)智能網(wǎng)與通用分組無線業(yè)務(wù)。

（1）網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)，即為輔助通信系統(tǒng)完成業(yè)務(wù)的交換與用戶數(shù)據(jù)，并且對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)安全管理。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)功能的實(shí)體設(shè)備包括定位寄存器、移動(dòng)智能網(wǎng)、組呼寄存器等，不同設(shè)備均利用 ON.7 信令協(xié)議開展通信。

（2）基站系統(tǒng)。基站系統(tǒng)利用無線接口與移動(dòng)臺(tái)來進(jìn)行連接，主要實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)的接收與發(fā)送，其實(shí)體設(shè)備包括控制器、發(fā)動(dòng)信息設(shè)備、弱場(chǎng)設(shè)備等。

（3）運(yùn)行、支持子系統(tǒng)與終端。運(yùn)行、支持子系統(tǒng)囊括了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備維護(hù)管理以及對(duì)用戶管理的兩個(gè)系統(tǒng)，而終端則是為 GSM-R 通信系統(tǒng)的用戶提供直觀的操作與處理，使得設(shè)備可以接入至 GSM-R 網(wǎng)中，終端的實(shí)體設(shè)備包括了無線固體與移動(dòng)臺(tái)[1]。

2.2 GSM-R技術(shù)特點(diǎn)

GSM-R通信技術(shù)是基于GSM的，因此GSM-R通信技術(shù)不單單擁有GSM的漫游、切換等特點(diǎn)，同時(shí)還擁有以下功能：（1）功能尋址。提升固定或移動(dòng)用戶呼叫正在行駛列車中移動(dòng)用戶穩(wěn)定性的功能；（2）基于位置尋址。提升行駛列車中移動(dòng)用戶呼叫地面用戶便捷性的功能；（3）列車操控系統(tǒng)。該系統(tǒng)是基于GSM-R技術(shù)下的對(duì)列車進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)，其甚至可以實(shí)現(xiàn)列車的自動(dòng)駕駛；

3 GSM-R鐵路通信系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀

3.1 青藏線GSM-R鐵路通信系統(tǒng)的應(yīng)用

青藏線鐵路是我國(guó)以GSM-R通信系統(tǒng)建設(shè)的高原鐵路，GSM-R系統(tǒng)的引入為凍土地區(qū)傳輸電纜的鋪設(shè)困難問題提供了有效的解決方案，降低了維護(hù)成本。GSM-R比傳統(tǒng)鐵路通信系統(tǒng)傳輸信號(hào)更為可靠、安全、速度更快，我國(guó)結(jié)合青藏高原的實(shí)際環(huán)境，自行研發(fā)CIR列車通訊設(shè)備結(jié)合調(diào)度指揮系統(tǒng)，建設(shè)了GPRS無線信息連接網(wǎng)絡(luò)。

3.2 大秦線貨運(yùn)鐵路GSM-R鐵路通信系統(tǒng)的應(yīng)用

大秦線鐵路為貨運(yùn)鐵路，專線運(yùn)行速度慢，山區(qū)密布。大秦線鐵路的GSM-R系統(tǒng)建設(shè)中采用的GSM-R核心網(wǎng)及無線網(wǎng)絡(luò)采用國(guó)產(chǎn)化設(shè)備，標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)掌握GSM-R的核心技術(shù)，在GSM-R應(yīng)用方面走在了世界前列，大秦線20000t重載運(yùn)輸技術(shù)不僅使大秦線2006年年運(yùn)輸量達(dá)到了2.5×108t，也使我國(guó)鐵路重載運(yùn)輸領(lǐng)域邁進(jìn)了世界先進(jìn)行列，同時(shí)大秦線具備了進(jìn)一步發(fā)展的潛力。

4 GSM-R 技術(shù)在鐵路通信中的應(yīng)用策略

4.1 加強(qiáng) GSM-R 技術(shù)的理論研究

雖然西方發(fā)達(dá)國(guó)家的 GSM-R 技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了較長(zhǎng)的研究周期，GSM-R 技術(shù)理論體系已經(jīng)趨于成熟，然而我國(guó) GSM-R 技術(shù)的研究仍處于起步階段，雖然在發(fā)展過程中突破了很多巨大的難關(guān)，但 GSM-R 技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中仍存在著很多問題。現(xiàn)階段我國(guó)鐵路運(yùn)輸對(duì)于通信業(yè)務(wù)的需求量較為巨大，同時(shí)對(duì)于通信質(zhì)量的要求較高，面對(duì)頻率資源較為緊張的實(shí)際發(fā)展情況，我國(guó)絕大多數(shù)鐵路部門采用 GPRS 分組數(shù)據(jù)作為傳輸平臺(tái)傳輸一些非安全數(shù)據(jù)信息，但是這種傳輸模式仍難以滿足我國(guó)鐵路運(yùn)輸?shù)凝嫶笮畔⑿枨蟆?/p>

4.2 加強(qiáng)信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)

與傳統(tǒng)無線通信的對(duì)講方式不同，GSM-R 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主要是基于互聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)。基于互聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)的 GSM-R 通信網(wǎng)絡(luò)包括智能網(wǎng)絡(luò)與交換機(jī)能通信設(shè)備，GSM-R 通信網(wǎng)絡(luò)并不是區(qū)域范圍內(nèi)或某條鐵路線路內(nèi)的專用通信網(wǎng)絡(luò)，而是以互聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)為依托，覆蓋全國(guó)范圍的現(xiàn)代化通信網(wǎng)絡(luò)。鐵路系統(tǒng)中的數(shù)字化 GSM-R 通信網(wǎng)絡(luò)通過將傳統(tǒng)固定通信網(wǎng)絡(luò)與綜合性數(shù)字移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)合，提升了鐵路通信網(wǎng)絡(luò)的靈活性與便捷性，使 GSM-R 通信網(wǎng)絡(luò)可以在高速運(yùn)動(dòng)環(huán)境下進(jìn)行良好通信。

4.3 推動(dòng)互通互聯(lián)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作

在鐵路通信工作中建設(shè) GSM-R 通信網(wǎng)路時(shí)，為了在保證 GSM-R 通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性的基礎(chǔ)上盡可能地降低通信系統(tǒng)的建設(shè)成本，相關(guān)設(shè)計(jì)部門應(yīng)當(dāng)深入考慮不同廠家設(shè)備間的互通互聯(lián)問題，并對(duì) GSM-R 通信系統(tǒng)的開放性進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。推動(dòng)互通互聯(lián)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作一方面有利于 GSM-R 設(shè)備供貨市場(chǎng)形成良性的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，盡可能地降低通信系統(tǒng)的建設(shè)成本，降低通信系統(tǒng)建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，可以保證 GSM-R 通信網(wǎng)絡(luò)更好地服務(wù)于鐵路信息通信工作，按照目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與規(guī)劃工作，從 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展考慮盡可能地發(fā)揮通信網(wǎng)絡(luò)的整體效益。通過推動(dòng)互通互聯(lián)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作可以保證不同廠家設(shè)備的主要網(wǎng)元之間能否實(shí)現(xiàn)互換。

4.4 對(duì) GSM-R 技術(shù)的電磁環(huán)境進(jìn)行控制

現(xiàn)階段GSM-R 通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)過程中，一般會(huì)受到系統(tǒng)內(nèi)部干擾與外部環(huán)境干擾等兩大干擾源的影響。GSM-R 系統(tǒng)內(nèi)部干擾主要是由于系統(tǒng)內(nèi)部通信頻率規(guī)劃不當(dāng)，導(dǎo)致在實(shí)際通信過程中出現(xiàn)鄰頻、同頻現(xiàn)象，影響 GSM-R 通信的可靠性。外部環(huán)境干擾一般分為人為故意大信號(hào)堵塞干擾、GSM 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)干擾以及下行鏈路對(duì)上行鏈路的干擾三種情況。基于GSM-R 技術(shù)的鐵路通信的電磁環(huán)境較為復(fù)雜，干擾源存在多元化現(xiàn)象，對(duì) GSM-R 通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性存在著很大的影響。因此，在 GSM-R 通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行過程中，應(yīng)對(duì) GSM-R 技術(shù)的電磁環(huán)境進(jìn)行控制，通過與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)商等方式，保證基于 GSM-R 技術(shù)的鐵路通信網(wǎng)絡(luò)得以正常運(yùn)行[2]。

5 我國(guó)GSM-R技術(shù)的發(fā)展方向

為了進(jìn)一步推動(dòng)鐵路通信過程中 GSM-R 技術(shù)的完善與優(yōu)化，不單單要加快建立與我國(guó)鐵路通信情況相匹配的GSM-R 技術(shù)規(guī)范與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還需要妥善平衡 GSM-R技術(shù)與 4G 技術(shù)之間的關(guān)系。盡量實(shí)現(xiàn) GSM-R 技術(shù)與 4G 技術(shù)的兼容性與安全性。

6 結(jié)束語

總之，鐵路通信技術(shù)對(duì)于鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)來說是不可或缺的，其能夠顯著提升鐵路的運(yùn)行效率、增強(qiáng)鐵路運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。伴隨著我國(guó)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的繁榮發(fā)展，鐵路通信技術(shù)也正在朝著信息化、數(shù)字化的方向發(fā)展，因此有需要對(duì)其進(jìn)行研究探析，以便推動(dòng)其為鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)提供更可靠的服務(wù)。

[1]傅鑫.淺談GSM-R技術(shù)在我國(guó)鐵路通信中的應(yīng)用及發(fā)展[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015，1（2）：73.

[2]謝炳勛.GSM-R技術(shù)在我國(guó)鐵路通信中的應(yīng)用與發(fā)展研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，23（1）：45-45.

Research on railway communication technology and its development in the new period

Ma Lin

China Railway twelve Bureau Group Electric Engineering Co., Ltd., Tianjin 300308

in the railway transportation system，if there is no effective communication technology as the support，to ensure the normal work of railway system can form the various elements of the technology， is the railway transportation system can not achieve normal，stable and safe operation. In the railway transportation system，communication technology can be a real， effective and accurate response to the status of the railway transport system， as well as for the traffic and transport situation to issue an effective order. In the current development of high-speed rail transport， railway communication technology also need to keep up with the pace，towards a more convenient，more intelligent direction. Based on this，the paper analyzes the railway communication technology and its development in the new period，only for reference.

new era；railway communication technology；development

U285

A

1009-6434(2016)09-0047-03