淺談我國高鐵通信技術的發展現狀及趨勢

李文革

貴廣鐵路有限責任公司 貴州貴陽 550000

高鐵具有快捷、高速的特點，但顯而易見的是，高鐵的這些優勢是為多個信息技術所支撐才得以達成的。從某種意義來說，高鐵通信技術的建立不僅滿足了人們基本的出行通訊需求，還為高鐵運行過程提供必要的信息數據支持，降低了出行風險。因此，加強我國高鐵通信技術發展現狀和趨勢的研究，對于促進行業未來的進步具有顯而易見的作用與價值。

1 我國現階段高鐵通信技術的發展現狀

隨著我國鐵路通信技術的不斷發展，高鐵通信技術也隨之不斷前行，在眾多通信技術當中，光纖算是一種可以有效利用的技術之一，盡管我國的光纖技術發展并沒有太悠久的歷史，只是因為光纖技術傳導速度相對較快、對高鐵利用更為有利。

而在具體通信技術的發展上，高鐵還擁有很多得以維系其正常運行的通信技術，如主干通信網技術、數字程控交換技術、監控系統技術和收費系統技術等。在技術不斷發展、突破創新的軌跡中，高鐵通信技術的應用也經歷了模擬、集群到GSM-R幾個主要階段，當下的通信技術應用以GSM-R網絡為主，而伴隨通信技術要求和標準的不斷提升，該項技術可以讓高鐵系統的運行得到頗為有效的控制，僅就GSM-R這一項技術而言，其主要經歷了這樣三個發展階段：

階段一：高鐵剛剛開啟信息建設，初步實現移動系統和信息系統的同步；

階段二：GSM-R 系統的應用，幫助高鐵初步實現了CTC系統和信息系統的同步，并在此基礎上生成較為完善的語音服務；

階段三：伴隨高鐵建設項目的逐漸增加，GSM-R 系統的應用也緊隨其后，從根本上避免了重復建設的可能性。

而在這樣三段歷程之外，GSM-R 系統的發展和應用還表現出這樣幾個細節問題：

高鐵建設和發展速度的不斷加開，外部環境的日益變化，很大程度上影響到了GSM-R 系統的穩定和可靠；

因為GSM-R系統的通信頻譜較窄，其數據傳輸速率相對較低，進而導致系統提供的數據傳輸效率也頗為受限；

受到GSM-R 系統本身通信制式所產生的影響，系統本身的延遲性也較為明顯。尤其是在高鐵技術飛速發展的過程中，GSM-R系統的演進也受到一定的影響，只有不斷完善各項技術，積極應對發展過程中存在和暴露出的問題，才能為廣大乘客提供更為優質的服務[1]。

2 我國高鐵通信技術應用存在的問題和不足

就現階段我國高鐵通信技術應用的實際情況來看，其存在這樣幾部分問題：

2.1 通信質量

高鐵運行過程中，因為區域間地理環境的變換，很容易導致信號強弱有所不同，如此自然會影響到高鐵通信的效果和質量。比如會面臨網速慢、接通率低、切換轉換、掉線率高以及話務接通信號較差等情況，而在這些問題當中，相對而言最復雜、最不好處理的就是信號切換問題。

2.2 多普勒效應

高鐵對通信技術的要求較之普通鐵路更高，但因此也會出現很多始料不及的問題，多普勒效應就是其中之一。其大多發生在高速移動的環境和空間當中，對于低速運行的環境影響力相對較小，如果對此類情況處理不當，就會影響到無線列調和頻率的容差，干擾到整個高鐵系統的穩定運行。

2.3 通信技術的難度

因為高鐵整體發展速度較快，故其對通信技術的要求越來越高、涉及難度也越來越大，以致使部分先進的通信技術尚不能和高鐵完全契合，還無法應用在高鐵當中。比如如今我國已經大面積覆蓋4G網絡，并開始5G試點，但有的高鐵路線顯然處于落后狀態，這就促使乘客乘坐高鐵時的服務品質，自然而然會受到制約。

3 我國高鐵對現代通信技術的具體應用

概括地說，現階段我國高鐵對現代通信技術的具體應用，包括這樣幾個模塊：

3.1 安檢應用

安全監控是高鐵運行過程中非常關鍵的一環，在科技不斷發展的今天，高鐵信息化建設也在不斷推陳出新，要想確保高鐵運輸系統中的安全可靠，就必須強化通訊網絡的建設及相關技術應用于安檢的控制管理。比如，可以通過動態成像的形式，對高鐵的運行故障進行監控；使用列車主軸運行溫度的紅外線智能跟蹤控制等，由此更形成了多專業、不同層次共同參與的綜合監管體系，確保了對高鐵各個線路全面而實時的監控。尤其是針對wifi無線通信技術和短距離wimax技術相結合的傳感器，可以與具體的有限線路進行聯合，進而生成同一組網絡模式，為高鐵的安全檢測系統提供基礎且必要的支持[2]。

通過20公里/紅外線探頭——這樣的設置模式，生成紅外線探測軸溫系統，可以實現對行進中的高鐵實施紅外軸溫測試，然后結合使用60萬輛高鐵的標簽RFID進行檢驗，進一步測定不同型號車輛每一根軸輪的溫度。在現階段的建設發展過程中，該模式和系統的應用還包括報警系統、網絡運行及信息共享、分散檢測系統、遠程控制等模塊，很大程度上提升了高鐵運行的安全性。

包含地面安全監測運行系統、軌邊早期故障診斷系統等多個系統在內的高鐵列車監控安全系統，主要借助智能操作與信息技術、網絡形成列車集中數據處理、安全監控的多項操作、智能操作和信息共享等來實現相關功能。目前，我國的鐵路總局已經對所有的車輛建立了動態的信息數據庫，可以精準掌握每一輛高鐵的承載、車載、軌道行駛和車輛位置信息等內容。

在安全系統運行的過程中，相關單位或機構也必須加強對網絡安全的建設、監督和監控，將內外網絡訪問進行區分，通過身份認證等方式來實現技術和信息的充分交換。其通過應用現代計算機技術中的網絡平臺來對防火墻、路由器等多項技術進行調節與控制[3]。

3.2 在線監測系統

隨著高鐵速度的不斷提升，相關線路及配套通信技術也必須隨之提升，這就要求高鐵方面必須建立配套的巡檢監測系統。該系統首先可以保障基本的人身安全，同時保障高速運行車輛的后續裝備建設，而其也必須要依靠智能化的在線監測才得以順利實現。

通過對高鐵車體安裝動態軌道檢查設備，對車輛的運行速度進行監控，一旦高鐵的運動速度超出極限值，就會對坐標信息和加速值進行即刻分析，為整體車速提供必要的數據參考。基于GPS定位技術、高速攝像技術、圖像處理技術，可以得到清晰的高鐵鋼軌表面圖像，對故障進行進一步的診斷與識別。

這種拍攝系統應用起來十分方便，甚至可以直接安裝在高鐵軌道甚至行李箱之上，同時其還具備能夠對高鐵車體損傷及軌道縫隙的有效識別功能。針對車體擦傷嚴重的情況，也會為其沿途配備安全保障，實現高鐵的現代化運輸、維系高安全系數。

3.3 智能運輸系統

高鐵當中的智能運輸系統可以被視作電子、自動化控制、通信等多項技術的集成，能夠實現高鐵運輸過程中的信息采集、捕捉、傳輸和共享，以最低的成本獲取最高的運行保障。而在最新的高鐵智能運輸系統當作，其包含了行車安全監控系統、鐵路地理信息系統以及客車綜合調度子系統、車票售賣系統等幾大核心模塊，其在運行特點方面體現了這樣三方面優勢：

智能化。其主要是指通過先進的智能操控技術，對高鐵的啟動、運行以及停止進行完整的信息控制，進一步檢測高鐵的來往通行狀況，為車輛的調度和信息服務提供支持；

高效性。其主要是指通過技術，及時反饋車輛救援信息，并提供優質的導航、電子商務服務；

綜合調度性。其集多種控制權于一體，能夠實現人機之間的高度協調、交換，并將客流信息第一時間反饋給列車，列車的運行信息也會及時通過數字渠道反饋給乘客，充分實現線路、乘客、列車本身——三者之間信息的高度一致。

4 我國高鐵通信技術的發展趨勢探究

伴隨4G甚至是5G技術的不斷發展，我們已經迎來了前所未有的移動時代，無線傳輸和網絡技術的快速發展，更讓我們享受了高科技所帶來的便利。但是在業務數據支持方面，移動網絡也有其缺陷和不足之處，而伴隨高鐵通信技術的不斷發展以及其在相關方面日漸多元化的需求，相關人員有必要借鑒4G或者5G技術的運營經驗，以便高鐵技術能夠更為通達、順利地傳遞信息，為廣大乘客提供更為優質的服務與體驗。

總而言之，我國高鐵的快速發展不僅為我國的交通事業發展注入了活力，也促使其與通信技術的結合，走向全新的領域。高鐵通信技術的應用隨著時間的推移會不斷擴大規模、應用效率和質量也會不斷提升，于此只會對通信技術的應用提出更高的要求。相關部門和人員只有在不斷推進通信技術發展、應用和演進的過程中不斷總結經驗、把握方向，才能讓高鐵對通信技術的應用朝著有益于乘客需求的方向發展。作為我國人民當下出行的重要交通工具，高鐵的快速、高效、安全和舒適構成了乘客選擇的重要參考因素，但通信技術應用也成為其中不容忽視的構成要素。于此，在我國不斷加大高鐵建設投入的同時，也需要重視通信技術成本的投入，要堅持應用最新的研究和理論成果，來不斷滿足人們日益增長的物質文化和精神訴求。