GSM—R技術在我國鐵路通信中的應用及發展趨勢研究

李海龍

摘 要 隨著社會的發展，人們對于鐵路運輸的依賴性愈加明顯，鐵路在人和物的運輸上都占有重要地位。GSM-R技術對于鐵路運輸來說至關重要，它是保證鐵路運輸安全的核心。本文首先對GSM-R技術進行介紹，之后對其在我國的應用進行深入分析，最后對其發展趨勢進行探討。

關鍵詞 GSM-R技術；鐵路通信；應用；發展

中圖分類號 TN91 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）194-0061-03

1 GSM-R 技術及其在我國鐵路通信領域的發展

1.1 GSM-R 技術簡介

GSM-R就是全球鐵路移動通信系統，它是針對鐵路通信而設計的數字移動通信系統，它兼具綜合性與專業性的特征。最早使用GSM-R的是歐洲國家，隨著相關技術的不斷完善，目前在世界上很多國家都有應用。

GSM-R在鐵路運營的很多方面都有很好的應用，例如列車調度、列車控制等，它在舊有技術上增加了新型功能，使其適用于鐵路通信，尤其是針對高鐵專用通信更有很好的實用性。主要是因為它是以高級語言呼叫功能為基礎，又融入了位置尋址、功能尋址等高科技技術。GSM-R能夠提供多種語音通信功能，例如，無線列調、編組調車通信、區段養護維修作業通信等，它還能夠完成列車的數據傳輸，充當通道的作用。

1.2 GSM-R技術分析

GSM-R技術主要由4個部分構成，包括基站、終端設備、網絡業務以及運行。網絡子系統又包括移動智能網、移動交換和通用分組無限業務。

GSM-R技術具有的功能非常強大，既有越區漫游、切換功能，又有列車控制、尋址、旅客服務等功能，它能夠實現在指定范圍里發布信息，對區域進行動態設置，這就使得GSM-R技術的靈活性非常好。運用GSM-R技術完成列車自動防護和控制功能，就使得自動駕駛得到實現。如果列車發車故障，相關事故診斷信息就能夠借助GSM-R系統傳輸到維修中心。旅客的在線售票功能也通過GSM-R技術得到實現。

1.3 GSM-R系統結構

通過上述介紹可知GSM-R技術是由4個部分組成，下面針對這4個部分的系統結構進行較為深入的分析。

首先是基站子系統，BSS通過無線接口與移動臺進行連接，對無線信號進行發射與接收，同時對無線資源進行有效管理。而BSS又由幾項基礎單元組成，分別為基站控制器、弱場設備、編譯碼和速率適配單元以及基站收發信機。其次是網絡子系統，它又涉及到3個子系統，分別是移動智能網子系統、網絡交換子系統和通用分組無限業務子系統。網絡交換子系統由若干功能實體組成，完成交換業務和用戶數據的相關管理。這一系列的功能實體利用NO.7信令協議完成各種通信功能。

其次是通用分組無限業務子系統，它是由GPRS子系統組成，GPRS子系統結構分為兩層，核心層與無線接入層，SGSN、RADIUS、GGSN和DNS的功能實體聯合構成GPRS的核心層；PCU、基站和終端共同構成無線接入層。為了將成本降到最低，GPRS的無線接入層組網要對GSM-R提供的資源進行高效利用，通常與GSM-R系統使用同頻資源。借助GSM-R系統的基站建設無線網絡，能夠減少GPRS系統基站的設置數量。

再次是運行和業務支撐子系統，OSS由用戶管理系統與設備維護系統構成。

最后是設備終端，設備終端從本質上來說就是GSM-R網進行接入的移動臺，能夠讓用戶直接進行使用，不需要轉換。

2 GSM-R 在我國鐵路通信中的應用

2.1 調度命令傳送

TDCS系統利用機車編號與相對應的目的地，適時的發布調度命令，功能非常強大，在這種情況下，GSM-R系統借助GSM-R網絡數據把調度指令發送到對應列車的無線通信設備上，處于運行狀態的列車能夠及時的接收到準確的調度指令。這類調度指令的發布系統是指揮中樞，具有的權威性非常高，在列車的指揮系統中占有重要地位，實現列車信號的分級管理。

2.2 列車調度指揮

GSM-R系統在鐵路通信系統中有很好的應用，能夠實現調度和司機的無阻礙對話，為列車的順利運行提供有力保障。調度與司機之間通話的順暢程度，對列車運行的秩序產生直接影響，這些實例都顯示出GSM-R系統對于列車通信有重大意義。GSM-R技術的合理運用能夠讓列車各部門之間的暢通度增加，促進列車處于安全的運行狀態。

2.3 機車同步控制

鐵路的列車運行具有明顯的特殊性，要借助多臺機車進行牽引，這就需要這些機車具有高度一致的運行行為，鐵路指揮部門要對這些數據進行同步操縱。GSM-R系統的運用，讓不同機車之間的信息傳遞得到滿足，有效保證列車的安全運行。

2.4 多種旅客服務功能

GSM-R技術應用在鐵路通信系統中，旅客的查詢、買票等過程變得更加便捷，GSM-R技術能夠提供高效的售票途徑，讓旅客能夠查詢到列車的實時運行狀態。除此之外，GSM-R技術的應用還能夠根據列車實際情況，對場強進行合理調整。

2.5 多優先級搶占呼叫權

鐵路通訊網絡在實現列車自動化控制的基礎上，還能夠進行緊急呼叫操作，如果某一無線電通道發生堵塞，那么可以迅速建立新的通訊連接，并且具有高優先權，以此來保證鐵路通信具有良好的有效性。

2.6 具體應用

GSM-R技術的綜合性能與我國鐵路通信的發展需求非常符合，所以早在1994年我國相關科研人員就開始了這項技術的研究，直到2000年底，我國有關部門將GSM-R技術明確認定為我國鐵路通信的發展方向，促進了GSM-R技術在我國鐵路通信方面的發展速度。在2013年年初，鐵道部出臺了《鐵路主要技術政策》，其中明確規定，發展GSM-R技術，讓高速鐵路達到網絡覆蓋的效果，為建立覆蓋全路的數字移動通信系統奠定基礎。endprint

GSM-R技術在我國得到穩步的發展，在短暫的時間里就順利將GSM-R技術應用在地理環境惡劣的青藏鐵路中，青藏鐵路被譽為“天路”，是目前世界范圍內海拔最高的鐵路，氣候條件與其他地區相比非常惡劣，在施工和運行中都有非常大的困難。青藏鐵路全長1142公里，這其中有965公里的海拔都超過4 000m，占到全線長度的84.5%，除此之外，還有547公里的施工處于凍土地段。在這樣惡劣的行車環境中，引入GSM-R技術能夠為列車無線通信的提供有力幫助。

GSM-R技術的通信網絡功能包括GSM業務、鐵路基本業務以及語音調度業務。GSM業務由3部分構成，終端業務、電信補充業務以及承載業務。鐵路業務被語音調度業務分為7個等級，如果網絡中發生忙時業務信道，那么優先級較低的呼叫會被高優先級呼叫打斷。

在青藏鐵路中GSM-R技術的應用主要有以下3個方面：

首先，區間移動通信，它能夠替代傳統的通話柱，滿足緊急情況下應急搶險的工作需求，此外還能夠指揮緊急救援，區間之間的工作人員通信問題得到解決。

其次，對尾部風壓進行檢測，利用車尾部配備的移動設備進行風壓檢測，借助GSM-R網絡系統對采集的數據進行傳輸，通過這樣的方式列車司機能夠對車尾工作的實時狀況進行把握。

再次，旅客業務的實現，在鐵路運營過程中，旅客業務并不是必須業務，但是能夠給旅客提供更舒適的旅途環境，讓旅客的需求得到充分滿足，例如我們經常使用的購票業務、列車時刻信息等。最后，實現列車的自動控制，列車和陸地間實現信息傳輸所使用的通道通常為雙向無限通道，列車通過車上配備的天線完成地面輸出信號的接收工作，以GSM-R傳輸平臺為介質，完成安全系數極高的雙向數據傳輸。

除了在青藏鐵路上，在我國交通發達區域的膠濟線也有非常典型的應用。膠濟線在我國交通運輸中占有重要地位，連接青島與濟南兩個經濟活躍的地區，在客運與貨運中都有重要應用。因為這條線路地處較為繁華的都市地區，所以周邊的電磁環境非常復雜，對鐵路運營起到一定負面作用。這就必須對鐵路沿線的電磁環境進行相關處理，通過對GSM-R技術的創新，使得磁場垃圾被清掃，為鐵路通信創造有利的技術支持。

3 GSM-R技術的發展

GSM-R 技術在鐵路通信中的良好應用就明確了其發展方向，在未來的發展中，要注意如下幾方面。

首先，要對GSM-R設備之間的互聯性進行全面的考慮，把安全、穩定、實用作為發展的第一目標，構建起綜合性能良好的鐵路移動通信系統，并根據實際情況對信息的傳輸平臺進行合理改進，最大限度滿足運輸需求。

其次，如果鐵路沿線的電磁環境復雜程度較高，通常可以在GSM-R中采用空中無線管控技術，為列車的運行控制系統營造出無污染、無干擾的良好環境。

與此同時，對于各種現代化技術要進行充分利用，例如GPRS技術等，對各項資源進行靈活、合理的配置，保證不同類型的數據都能進行有效輸出，并最大程度優化傳輸容量。

最后，要加大投入進行新應用的開發，完善鐵路網絡運營相關機制，例如建立調度命令等，讓鐵路事業向著更深的層次不斷發展。

4 結論

綜上所述，就我國目前鐵路事業來看，處于蓬勃發展的階段，發展前景一片大好，這就需要技術水平較高的通信系統為鐵路的發展保駕護航。GSM-R技術是針對鐵路運行管理而開發的重點技術，能夠為鐵路的安全、高效運行起到強有力的促進作用。所以，鐵路的相關技術管理人員要加大GSM-R技術的研究力度，對其進行深入分析，為我國鐵路事業的進一步發展打下堅實的技術基礎。

參考文獻

[1]李晟陽.融合GSM-R 技術的鐵路無線列調系統[D].西安：西安工業大學，2012.

[2]李竑.GSM-R通信系統及其應用與建設[D].北京：北京郵電大學，2010.endprint