地方鐵路移動通信制式探討

王曉懿

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司 北京 102600)

1 引言

地方鐵路是指由地方人民政府管理的鐵路，由地方政府相關部門或委托建設公司主導鐵路的設計、施工建設，國家鐵路主管部門提供必要的技術支持和施建審批。《中華人民共和國鐵路法》規定:“國家重點發展國家鐵路，大力扶持地方鐵路的發展”[1]。國務院以國發【2013】33號文《關于改革鐵路投融資體制加快推進鐵路建設的意見》提出“向地方政府和社會資本放開城際鐵路、市域(郊)鐵路、資源開發性鐵路和支線鐵路的所有權、經營權，鼓勵社會資本投資建設鐵路”[2]。因此，近年來以普速貨運鐵路等資源開發性鐵路、市域(郊)鐵路、城市軌道交通為主的地方鐵路蓬勃發展。本文旨在為地方鐵路移動通信制式選擇提供建議，首先介紹地方鐵路目前主流的經營管理模式；然后研究影響移動通信制式選擇的因素；第三闡述GSM-R、DMR、LTE、5G四種可選移動通信制式特性；最后重點對四種可選制式從不同維度進行詳細比選。

2 地方鐵路經營管理模式

目前，地方鐵路主流的經營管理模式有自管、代管、共管/聯合經營三類[3]。

2.1 自管模式

地方政府委托地方公司對鐵路單獨進行經營管理，以車、機、工、電、輛、客的整體管理原則自主配備行車調度、運營管理、檢修維護和生產生活的設施和人員。該模式有利于充實地方財政收入；但地方公司管理前期投入大，若運營經驗不足會存在安全管理風險；并且列車跨線運營需與相關鐵路集團公司溝通，簽訂運輸及安全協議[4]。金溫貨線、金臺鐵路、珠三角城際均為自管模式地方鐵路。

2.2 代管模式

鐵路建設完成后，地方政府僅負責資產管理等業務，將調度指揮、養護維修等業務委托相關鐵路集團公司代管。該模式可充分利用代管路局集團公司豐富的管理經驗，并節約前期投資；跨線運營列車調度組織方便；該模式下地方鐵路公司需向路局集團有限公司支付管理費。蒙華鐵路由蒙華能源有限公司負責建設，并在建成后負責資產管理；以鄂豫省界為界，分別委托西安局集團有限公司、武漢局集團有限公司負責運營維護。

2.3 共管/聯合經營

共管模式即國家鐵路主管部門與地方政府共同進行管理，雙方按照協議約定享有權利和履行義務，由雙方互派人員，組成經營管理機構，執行國家標準進行管理工作。該模式發揮不同部門的優勢，在不改變產權的情況下，實現義務、權利、責任、利益的合理分配，各方“共擔風險、平等互利”；但該模式管理人員仍屬于原單位，待遇差異、經營管理理念分歧會影響作業效率。隨著地方政府管理能力逐步加強，目前采用共管模式的地方鐵路已經較少。

3 影響移動通信制式選擇的因素

地方鐵路移動通信系統制式選擇主要需考慮以下幾個方面:

(1)地方鐵路經營管理模式；

(2)地方鐵路與國鐵GSM-R網絡區段是否存在跨線運營，若跨線運營是否更換機車，需保證車載臺與地面無線通信設施匹配；

(3)移動通信系統制式應滿足地方鐵路業務需求，并適當預留鐵路未來發展條件；

(4)移動通信系統制式應選擇先進、成熟的技術體制；

(5)選擇地方鐵路移動通信系統制式時，應考慮技術體制頻率資源的可實施性；

(6)選擇地方鐵路移動通信系統制式時，應綜合考慮方案合理性與工程經濟性。

4 移動通信制式介紹

目前，地方鐵路移動通信系統制式可供選擇的有GSM-R系統、DMR系統、LTE系統、5G系統。

GSM-R系統使用上行885～889 MHz、下行930～934 MHz專用頻段，可承載個呼、組呼、廣播等語音業務，支持多優先級搶占與強拆，支持功能尋址、位置尋址、緊急呼叫功能；分組交換數據業務；短消息業務。并且，GSM-R系統可與有線調度通信系統(FAS)互聯互通，實現有線無線調度一體化；與信號CTC/TDCS中心互通，傳送調度命令、無線車次號等業務數據[5－7]。目前，GSM-R系統廣泛應用于高鐵、客專等國鐵線路。

DMR數字綜合無線通信系統，工作頻段為403～423.5 MHz，可按需求設置無線行車通信系統、區間防護通信系統、數字貨列尾信號覆蓋系統。系統功能可實現大三角通信(列車調度員、車站值班員、司機之間的通信)、小三角通信(車站值班員、司機、車長之間的通信)；道口聯控功能；數字貨列尾無線信號覆蓋；道口故障無線報警信號；區間防護作業通信等功能。

LTE系統是寬帶移動通信系統，可申請1 785～1 805 MHz頻段進行組網。系統可承載機車同步操控業務；可控列尾業務；傳送調度命令、無線車次號業務；語音調度通信業務等[8]。目前廣泛應用于城市軌道交通、市域(郊)鐵路等領域。

5G是具有高速率、低時延和大連接特點的新一代寬帶移動通信技術，作為新基建的底層技術自2019年在我國正式商用以來，建設飛速發展。鐵路行業充分響應2020年政府工作報告“加強新型基礎設施建設，發展新一代信息網絡，拓展5G應用”號召，積極建設5G鐵路行業專網，推動5G賦能軌道交通行業。

5G專網可分為自建、公網專用兩種模式。國內尚未分配5G鐵路行業專網頻率，因此現階段工程案例以公網專用為主。公網專用是指基于公網提供服務，或復用部分公網資源。依據公網資源共享模式的不同，公網專用可分為獨立專網、混合專網、虛擬專網三類，均能承載語音、數據業務。可通過網絡切片實現端到端的5G專網切片子網絡，安全性取決于網絡切片能力。

5 移動通信制式性能比選

對影響移動制式選擇的因素，進行逐條比選。地方鐵路設計時，可結合自身需求，適當預留鐵路未來發展條件，合理選擇移動通信制式。

(1)代管模式、共管/聯合經營模式、鐵總控股的自管模式地方鐵路，宜采取GSM-R技術體制。

(2)地方鐵路與國鐵GSM-R網絡區段有跨線運營需求，且跨線前不更換機車時，宜推薦GSM-R系統。移動通信采用GSM-R系統時，地方鐵路在建設期、日常運營維護過程中，均受限于國鐵管理模式、運維方案、設備狀態等。

(3)四種制式可承載各類型業務的能力如表1所示[9－12]。

(4)各制式技術先進性、成熟度比較如表1所示。

(5)頻率資源可實施性如表1所示。

(6)各制式工程經濟性比選如表1所示。

表1 GSM-R、DMR、LTE、5G系統性能比選

6 結束語

地方鐵路目前主流的經營管理模式有自管、代管、共管/聯合經營三類。選擇移動通信制式主要需考慮鐵路經營管理模式、機車交路、業務需求等特性，結合各技術制式頻率資源可用性、業務承載能力、先進性、成熟度、運營維護是否受限于國鐵、維護成本、工程經濟性等因素，在目前主流的GSMR系統、DMR系統、LTE系統、5G系統中比選推薦出合理方案。移動通信制式選擇需既滿足技術方案合理，同時選擇運營維護方便的制式，兼顧工程經濟性。目前，鐵路下一代移動通信系統研究正在緊張有序的進行，在不久的將來，5G賦能鐵路行業，將有力推動地方鐵路向前發展。