馬 琳

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新時期鐵路通信技術(shù)及其發(fā)展研究

馬 琳

中鐵十二局集團電氣化工程有限公司 天津300308

在鐵路運輸系統(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)各個要素正常工作的技術(shù)，則鐵路運輸系統(tǒng)無法實現(xiàn)正常、穩(wěn)定、安全運行。在鐵路運輸系統(tǒng)中，通信技術(shù)可以真實、有效、準確的反應(yīng)鐵路運輸系統(tǒng)中的狀況，以及針對交通運輸情況來發(fā)布有效的命令。在鐵路運輸高速化發(fā)展的當下，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?；诖?，對新時期鐵路通信技術(shù)及其發(fā)展進行了分析，僅供業(yè)內(nèi)人士參考。

新時期；鐵路通信技術(shù)；發(fā)展

1 鐵路通信技術(shù)及其特點

通信技術(shù)在鐵路運輸系統(tǒng)中占據(jù)著重要的作用，鐵路通信技術(shù)已經(jīng)從初期的對話調(diào)度，報文調(diào)度直至現(xiàn)代的通信技術(shù)。鐵路通信技術(shù)的運用主要是針對鐵路系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)進行控制與管理，通過人機操作的形式來對反饋的數(shù)據(jù)進行處理與管理，并且制定合理的應(yīng)對策略，以實現(xiàn)鐵路行車安全、行車自動化調(diào)動控制、故障報警。鐵路通信技術(shù)并不是單獨存在的，而是結(jié)合了現(xiàn)代計算機技術(shù)、信息技術(shù)等一系列學(xué)科，使用人機互動的方式來對鐵路運輸系統(tǒng)中的信息進行采集、傳輸、處理、反饋與共享。

2 新時期鐵路通信技術(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)計的綜合性數(shù)字移動通信系統(tǒng)。GSM- R 技術(shù)工作頻段為900MHz，不僅增加了調(diào)動通信功能，而且較為適合在高速運動環(huán)境下進行通信工作。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營的專用移動通信技術(shù)，是一種基于分組數(shù)據(jù)的通信方式。GSM-R技術(shù)是由多個子系統(tǒng)組成的， 分別為網(wǎng)絡(luò)、 基站、運行與業(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)又可以分為移動交換、移動智能網(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)，并且對用戶數(shù)據(jù)進行實時安全管理。實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)功能的實體設(shè)備包括定位寄存器、移動智能網(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)?；鞠到y(tǒng)利用無線接口與移動臺來進行連接，主要實現(xiàn)無線信號的接收與發(fā)送，其實體設(shè)備包括控制器、發(fā)動信息設(shè)備、弱場設(shè)備等。

（3）運行、支持子系統(tǒng)與終端。運行、支持子系統(tǒng)囊括了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備維護管理以及對用戶管理的兩個系統(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，終端的實體設(shè)備包括了無線固體與移動臺[1]。

2.2 GSM-R技術(shù)特點

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，同時還擁有以下功能：（1）功能尋址。提升固定或移動用戶呼叫正在行駛列車中移動用戶穩(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)下的對列車進行自動控制的系統(tǒng)，其甚至可以實現(xiàn)列車的自動駕駛；

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，降低了維護成本。GSM-R比傳統(tǒng)鐵路通信系統(tǒng)傳輸信號更為可靠、安全、速度更快，我國結(jié)合青藏高原的實際環(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 大秦線貨運鐵路GSM-R鐵路通信系統(tǒng)的應(yīng)用

大秦線鐵路為貨運鐵路，專線運行速度慢，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)采用國產(chǎn)化設(shè)備，標志著我國已經(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重載運輸技術(shù)不僅使大秦線2006年年運輸量達到了2.5×108t，也使我國鐵路重載運輸領(lǐng)域邁進了世界先進行列，同時大秦線具備了進一步發(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 GSM-R 技術(shù)的理論研究

雖然西方發(fā)達國家的 GSM-R 技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了較長的研究周期，GSM-R 技術(shù)理論體系已經(jīng)趨于成熟，然而我國 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)實際應(yīng)用過程中仍存在著很多問題?，F(xiàn)階段我國鐵路運輸對于通信業(yè)務(wù)的需求量較為巨大，同時對于通信質(zhì)量的要求較高，面對頻率資源較為緊張的實際發(fā)展情況，我國絕大多數(shù)鐵路部門采用 GPRS 分組數(shù)據(jù)作為傳輸平臺傳輸一些非安全數(shù)據(jù)信息，但是這種傳輸模式仍難以滿足我國鐵路運輸?shù)凝嫶笮畔⑿枨蟆?/p>

4.2 加強信息化網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)

與傳統(tǒng)無線通信的對講方式不同，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)?；诨ヂ?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)字移動網(wǎng)絡(luò)進行結(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)可以在高速運動環(huán)境下進行良好通信。

4.3 推動互通互聯(lián)現(xiàn)場測試工作

在鐵路通信工作中建設(shè) GSM-R 通信網(wǎng)路時，為了在保證 GSM-R 通信網(wǎng)絡(luò)運行的可靠性的基礎(chǔ)上盡可能地降低通信系統(tǒng)的建設(shè)成本，相關(guān)設(shè)計部門應(yīng)當深入考慮不同廠家設(shè)備間的互通互聯(lián)問題，并對 GSM-R 通信系統(tǒng)的開放性進行現(xiàn)場測試。推動互通互聯(lián)現(xiàn)場測試工作一方面有利于 GSM-R 設(shè)備供貨市場形成良性的市場競爭，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)風險；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，按照目標網(wǎng)絡(luò)進行通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與規(guī)劃工作，從 GSM-R 網(wǎng)絡(luò)的長遠發(fā)展考慮盡可能地發(fā)揮通信網(wǎng)絡(luò)的整體效益。通過推動互通互聯(lián)現(xiàn)場測試工作可以保證不同廠家設(shè)備的主要網(wǎng)元之間能否實現(xiàn)互換。

4.4 對 GSM-R 技術(shù)的電磁環(huán)境進行控制

現(xiàn)階段GSM-R 通信網(wǎng)絡(luò)運營過程中，一般會受到系統(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，導(dǎo)致在實際通信過程中出現(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堵塞干擾、GSM 移動通信網(wǎng)絡(luò)干擾以及下行鏈路對上行鏈路的干擾三種情況?；贕SM-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 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)實際運行過程中，應(yīng)對 GSM-R 技術(shù)的電磁環(huán)境進行控制，通過與移動通信網(wǎng)絡(luò)進行協(xié)商等方式，保證基于 GSM-R 技術(shù)的鐵路通信網(wǎng)絡(luò)得以正常運行[2]。

5 我國GSM-R技術(shù)的發(fā)展方向

為了進一步推動鐵路通信過程中 GSM-R 技術(shù)的完善與優(yōu)化，不單單要加快建立與我國鐵路通信情況相匹配的GSM-R 技術(shù)規(guī)范與相關(guān)標準，同時還需要妥善平衡 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)對于鐵路運輸系統(tǒng)來說是不可或缺的，其能夠顯著提升鐵路的運行效率、增強鐵路運行的穩(wěn)定性與安全性。伴隨著我國鐵路運輸系統(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，因此有需要對其進行研究探析，以便推動其為鐵路運輸系統(tǒng)提供更可靠的服務(wù)。

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

[2]謝炳勛.GSM-R技術(shù)在我國鐵路通信中的應(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