基于分布式基站的鐵路無線列調改造關鍵技術研究

蘇丁榮

【摘 要】一直以來，我國鐵路無線列調系統使用450 MHz的模擬鐵路通信平臺，但隨著鐵路建設水平的提升與路況越來越復雜，傳統的模擬式列車無線調度通信系統已經不能滿足現有的需求，而且舊的通信設備也不能完美地兼容新型數字設備，因此文章從我國鐵路無線列調的現狀出發，分析450 MHz通信系統存在的問題及局限性，提供通過分布式基站方案來改造現有的鐵路無線列調系統。

【關鍵詞】基站;鐵路;無線;列調

【中圖分類號】U285.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）03-0146-03

0 引言

列車無線調度電話（簡稱無線列調）是重要的鐵路行車通信設備，號稱列車行車“三大件”之一，在保證列車正點運行、降低機車能耗、提高通過能力、通告險情、防止事故、救援搶險等方面都具有重要的作用。無線列調系統負責列車的位置與運行方向，其工作成員包括行車調度員、車站值班員、助理值班員、機車司機、運轉車長等。自從我國鐵路管理體制進行政企分開改革以來，鐵路建設與設備投資也上了一個大臺階。2013年，全國鐵路投資為5 327.70億元，機車擁有量為2.08萬臺，客車擁有量為5.88萬臺，貨車擁有量為68.8萬臺;2014年全國鐵路投資為8 088億元，機車擁有量為2.11萬臺，客車擁有量為6.06萬輛，貨車擁有量為71.01萬輛;2015年全國鐵路投資為8 238億元，機車擁有量為2.1萬臺，客車擁有量為6.5萬輛，貨車擁有量為72.3萬輛;2016年全國鐵路投資為8 015億元，機車擁有量為2.1萬臺，客車擁有量為7.1萬輛，貨車擁有量為76.4萬輛;2017年全國鐵路投資為8 010億元，機車擁有量為2.1萬臺，客車擁有量為7.3萬輛，貨車擁有量為79.9萬輛。從以上數據可以看出，我國鐵路列車數量從2013年起就已經達到了百萬級，需要性能穩定而且抗干擾能力強的專用通信系統才能高效地調度如此龐大的列車群。當前，我國鐵路里程約10萬km，采用無線列調系統占7萬～8萬km，但隨著鐵路建設水平的發展與路況的復雜性，傳統的模擬式列車無線調度通信系統已經不能滿足現有的需求，而且舊的通信設備也不能完美地兼容新型數字設備。因此，本文從我國鐵路無線列調的現狀從發，分析450 MHz通信系統存在的問題及局限性，提供通過分布式基站方案來改造現有的鐵路無線列調系統。

1 現有無線列調平臺架構及存在的問題

1.1 無線列調平臺架構

國內鐵路無線列調主要采用450 MHz與400 MHz的模擬對講系統，根據《列車無線調度通信系統制式及主要技術條件（TB/T 3052—2002）》標準，按設備使用區域劃分，可分為調度中心設備、車站設備、區間中繼設備與列車設備，其中調度中心設備主要包括調度總機、調度命令發送設備等，車站設備主要包括車站電臺、調度命令接收裝備等，區間中繼設備主要包括區間中繼電臺、低頻對稱電纜、供電設備等，列車設備主要包括機車電臺、便攜臺等。組網方式包括有線與無線2種，車站電臺與機車電臺之間采用無線通信方式，車站電臺、機車電臺與便攜臺之間采用無線通信方式，調度中心連接采用有線通信方式，便攜臺與車站臺、機車臺之間最大距離不超過3 km。供電方式方面，車站臺采用交流電源與蓄電池共同供電，交流電源故障時由蓄電池供電，機車臺使用列車供電設備，便攜臺采用電池供電方式，區間中繼臺使用交流電源與蓄電池供電，也可采用直流遠供供電方式。

1.2 無線列調平臺存在的問題

隨著既有鐵路線提速和高速鐵路的大規模建設，既有無線列調系統存在的功能單一、頻率利用率低、多用戶爭搶信道、制式不統一等缺陷，已不能適應技術發展與現代化運輸生產的需要，不能滿足列車控制系統安全信息傳輸的需求。根據工信部文件，考慮模擬制式的450 MHz頻段帶寬窄而且頻譜利用率較低，停止審批該頻段的設備與證書，將450～470 MHz頻段指定給IMT業務，因此鐵路無法再采購到該頻段的設備與系統。

2 鐵路無線列調系統改造關鍵技術

無線列調通信系統的用戶包括調度員、機車司機、列車車長、車站值班員，用戶之間的通信模式有大三角與小三角2種。大三角模式要求滿足調度員可對該調度區段的所有機車進行呼叫、通話，并發布通告，調度員采用選站后群呼方式呼叫司機、司機采用信令方式呼叫調度員并通話，調度員與司機通話時具有越區切換功能，調度員可選站呼叫車站值班員并通話，以及車站值班員可呼叫調度員并通話等功能。小三角模式要求滿足車站值班員同頻呼叫司機或車長并通話、司機或車長同頻呼叫車站值班員并通話等功能。高速鐵路建設路線環境較復雜，在并線、編組場、交叉、隧道、樞紐站、山谷與橋梁多彎等地帶對信號的穩定性要求較高，傳統宏基站由于設計原因不能完全滿足這些特殊地形的信號覆蓋要求，因此需要考慮更先進的無線信號覆蓋技術來解決此類問題。本文擬通過對現有的無線列調系統進行改造，在并線、編組場、交叉、隧道、樞紐站、山谷與橋梁多彎等地帶采用分布式基站實現信號覆蓋。

2.1 鐵路無線列調的組網方式（如圖1所示）

我國現有的無線列調系統的頻段帶寬只有4Mb/s，使得在并線、編組場、交叉、隧道、樞紐站、山谷與橋梁多彎等地帶頻率資源不足，所以本文擬采用分布式基站對傳統基站進行改造，近端設備為無線基帶控制單元，遠端設備為射頻拉遠單元，無線基帶控制單元與射頻拉遠單位之間通過光纖連接，這樣可以增加小區的覆蓋范圍和頻率利用率，不僅降低了成本，而且提高了組網效率。

2.2 鐵路并線/交叉線區段的無線覆蓋（如圖2所示）

對于鐵路并線/交叉線區段的無線覆蓋采用分布式基站，在并線區段設置3個基站信號，交叉線區段設置6個基站信號，就可以達到小區切換的唯一性，解決了現有無線列調系統在兩條鐵路并線/交叉線區段無線信號頻率資源不足的問題。

2.3 鐵路樞紐地區段的無線覆蓋（如圖3所示）

對于鐵路樞紐地區段的無線覆蓋采用共小區技術，在中心區域設置主射頻拉遠單元，每個節點區域設置輔助射頻拉遠單元，設備之間通過電纜連接，使得各線路能有效使用頻段帶寬，而且分布式基站的特點可以滿足無線信號能夠較好地覆蓋和降低無線干擾的要求。

2.4 鐵路隧道內的無線覆蓋（如圖4所示）

對于鐵路隧道內的無線覆蓋將射頻拉遠單元設置在隧道內，通過泄漏電纜與隧道外的無線基帶控制單元連接，同時將切換點控制單元與無線基帶控制單元同步，不僅可以提高系統穩定性，而且可以提高頻率利用率。

3 結論與討論

本文針對現有450 MHz的鐵路無線列調系統存在的問題及局限性，從經濟性與穩定性角度出發，提出了一種基于分布式基站的無線列調改造方案，不僅能較好地滿足鐵路專用通信需求，而且能夠最大限度地兼容現有的模擬式列車調度通信平臺，降低了工程的建設成本。

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[責任編輯：陳澤琦]