么 亮

(北京鐵路通信技術中心，北京 100038)

1 道機聯(lián)控現(xiàn)狀

鐵路道口管理辦法規(guī)定列車司機與道口看守人員要進行道機聯(lián)控。現(xiàn)有道機聯(lián)控主要依靠車載CIR 設備中的450 MHz 無線列調系統(tǒng)工作，通過450 MHz 無線列調系統(tǒng)完成列車司機呼叫道口值守人員，以及道口值守人員回復司機的聯(lián)控工作。

當機車接近道口時主動通過450 MHz 無線列調廣播呼叫，道口值守人員的450 MHz 無線列調設備一直處于監(jiān)聽狀態(tài)，監(jiān)聽到司機呼叫后以同樣方式回復司機道口通行狀態(tài)。當司機聯(lián)系道口值班員，而道口值班員未及時接聽時，道口值班員會用450 MHz 電臺主動聯(lián)系司機，報告道口情況。若司機聯(lián)系不上道口，將采取減速運行等安全措施。

若道口出現(xiàn)危及行車障礙情況下，道口值守人員通過450 MHz 無線列調設備通知接近機車司機；安裝有800 MHz 道口報警設備的按壓“報警”鍵發(fā)送道口報警；短接區(qū)間軌道電路造成道口區(qū)間“紅光帶”；或在鐵軌上搖旗等手段提示司機。

2 既有道機聯(lián)控存在的問題

目前450 MHz 無線列調正在進行GSM-R 網(wǎng)絡改造，在GSM-R 網(wǎng)絡區(qū)段線路上運行的車載CIR 設備將不再同時支持450 MHz 無線列調系統(tǒng)通信。按照原有通信手段，道口與機車將無法通過450 MHz無線列調系統(tǒng)進行聯(lián)控，需研究基于GSM-R 網(wǎng)絡道機聯(lián)控技術方案。

3 基于GSM-R技術的道機聯(lián)控方案研究

3.1 GSM-R組呼方式

3.1.1 方案概述

道口值班員配備GSM-R 手持終端，配備助理值班員功能SIM 卡。在GSM-R 網(wǎng)絡中制作相關數(shù)據(jù)，并在既有CIR 設備、機車司機手持終端及道口值班員手持終端等配備的SIM 卡中寫入該組呼（比如CIR 企標規(guī)定的道口組呼號碼760）。

CIR 設備MMI 界面可配置按鍵區(qū)域增加道口組呼快捷鍵，當機車接近道口時由司機操作快捷按鍵，CIR 設備發(fā)起道口組呼，與區(qū)域內所有道口設備建立呼叫鏈路。

當?shù)揽谛枰?lián)系機車時， GSM-R 手持終端發(fā)起道口組呼，接通臨近列車進行通話，呼叫方式如圖1所示。

圖1 道機聯(lián)控組呼方案功能示意圖Fig.1 Diagram of functions of group call scheme of communication between railway crossing and railway driver

3.1.2 方案優(yōu)缺點分析

1）方案優(yōu)點

a.司機可執(zhí)行一鍵撥號呼叫，呼叫簡單。

b.機務、工務部門配備運用的GSM-R 手持臺，均由機務、工務部門維護、運用及管理。不增加通信專業(yè)的維護工作量。

2）方案不足

a. CIR 需升級改造。

b.需更換SIM 卡。增加開通道口組呼業(yè)務后，CIR、GSM-R 手持臺原SIM 卡不能運用，要更換具有道口組呼功能的SIM 卡，增加SIM 卡管理工作量。

c.GSM-R 無線網(wǎng)絡側數(shù)據(jù)需重新增加、修改。核心網(wǎng)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)需重新增加修改，增加通信專業(yè)數(shù)據(jù)升級及變動工作量。

d.采用組呼方式會影響區(qū)域內既有的車機聯(lián)控。特別是發(fā)起組呼后，只有主叫業(yè)務用戶、授權的調度員或非活動計時器超時，才可以終止該語音組呼。如果機車發(fā)起道口組呼，容易出現(xiàn)離開組呼區(qū)域而使組呼無法正常掛斷的情況，需要授權的調度員強制拆除，影響該區(qū)域的車機聯(lián)控等功能。

e.通話質量差。GSM-R 系統(tǒng)組呼設計在緊急情況下使用，為非傳統(tǒng)通信方式，操作比較復雜，易出現(xiàn)組呼吊死需要強制解除等意外情況，且網(wǎng)絡中存在組呼時個呼失效，影響正常通信。采用道口組呼方式后，會造成用戶通話感知質量差，聽音不清，故障申告增加現(xiàn)象。

3.2 GSM-R 個呼+短號碼呼叫

3.2.1 方案概述

道口值班員配備GSM-R 手持終端，配備助理值班員功能SIM 卡。或者將道口看成車站，道口安裝FAS 分系統(tǒng)。

CIR 設備的地理信息數(shù)據(jù)庫中增加道口數(shù)據(jù)，將各工務道口作為車站進行處理，根據(jù)道口所處位置（經緯度、線路名稱）添加在對應的地理信息數(shù)據(jù)中，在GPS 定位有效的狀態(tài)下，CIR 設備根據(jù)本車所處位置信息（經緯度、線路名稱），在MMI 界面可配置按鍵區(qū)域顯示附近道口名稱，司機可通過按對應的可配置按鍵，以發(fā)送MSISDN/ISDN 號或者道口功能號方式，直接進行個呼通信，呼叫相應的道口。

在GPS 定位失效狀態(tài)下，通過道口短號碼（例如：1800）的方式進行呼叫。將道口短號碼設置在CIR 設備中，司機通過快捷按鍵觸發(fā)，呼叫道口短號碼，由網(wǎng)絡側根據(jù)短號碼建立機車與所在區(qū)域內唯一道口設備的鏈路實現(xiàn)呼叫。

當?shù)揽谥蛋鄦T需要聯(lián)系機車時，發(fā)起緊急組呼聯(lián)系機車，呼叫方式如圖2 所示。

圖2 道機聯(lián)控個呼+短號碼方案功能示意圖Fig.2 Diagram of functions of communication between railway crossing and railway driver (individual call + short number scheme)

3.2.2 方案優(yōu)缺點分析

1）方案優(yōu)點

a. 司機可執(zhí)行一鍵撥號呼叫，呼叫簡單。

b. 通話質量高，采取個呼方式后，減少同頻干擾，通話質量得到大大提高。

2）方案不足

a. 編制、修改地理信息數(shù)據(jù)。在開通GSM-R區(qū)段，除需對各車站、進出站信號機等站點地理信息采集管理外，還需對道口信息進行采集，并對涉及運行交路的本局、外局機車進行CIR 設備地理信息數(shù)據(jù)編制、升級。

b. 頻繁升級CIR 設備地理信息數(shù)據(jù)，道口及防洪點地點及數(shù)量調整頻繁，大大增加地理信息數(shù)據(jù)管理難度和出錯的機率。

c. 當?shù)揽谥蛋鄦T的SIM 卡故障而使MSISDN號變化時，司機無法聯(lián)系到道口值班員。為解決這一問題，可采用道口值班員注冊功能號，CIR 按功能號呼叫道口，但增加操作復雜性，如道口值班員未注冊功能號，則司機無法聯(lián)系道口值班員。在道口安裝FAS 分系統(tǒng)投資大。

d. 道口主動呼叫機車采用緊急組呼，嚴重影響正常的車機聯(lián)控等正常通信，且影響范圍大。

e. GPS 失效時采用短號碼呼叫道口，GSM-R無線網(wǎng)絡側數(shù)據(jù)需重新增加、修改。核心網(wǎng)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)需重新增加修改，增加通信專業(yè)數(shù)據(jù)升級及變動工作量。且當同一GSM-R 基站小區(qū)內出現(xiàn)多個道口時，無法使用短號碼進行呼叫。

f. MMI 界面可配置按鍵區(qū)域一共8 個，即調度、車站一、車站二、車站三、車站四、車長、站內組呼、道口組呼，將道口作為車站處理影響車機聯(lián)控顯示的車站個數(shù)，且在道口密集區(qū)域顯示位置不足。需要道口比較密集的區(qū)域實現(xiàn)道口間的聯(lián)控機制。

3.3 基于GSM-R網(wǎng)絡的道機聯(lián)控系統(tǒng)

3.3.1 方案概述

在GSM-R 網(wǎng)絡覆蓋區(qū)段的道口設立道口通信電臺，道機聯(lián)控專用系統(tǒng)解決在GSM-R 網(wǎng)絡覆蓋區(qū)段的道口與機車之間的聯(lián)控通信問題。道機聯(lián)控系統(tǒng)通過機車的位置、狀態(tài)信息判斷機車是否接近道口，道口主動對接近機車進行撥號呼叫。

機車設備無需任何變動，只需要在地面新建1套道機聯(lián)控系統(tǒng)，從GRIS 獲取機車向CTC/TDCS發(fā)送的車次號校核信息進行邏輯處理，或從運輸信息集成平臺獲取機車的運行信息并進行邏輯處理，篩選出規(guī)定范圍內接近相應道口的列車信息，通過GSM-R 網(wǎng)絡將接近道口的列車接近信息下發(fā)到安裝于道口值班員處的道口通信電臺，使道口通信電臺主動呼叫機車，實現(xiàn)道機聯(lián)控功能。道口通信電臺可與鄰近道口、鄰近車站實現(xiàn)一鍵式呼叫。司機可通過道口MSISDN 號呼叫聯(lián)系道口值班員。道口如發(fā)生變化，只需通過配置/修改道機聯(lián)控系統(tǒng)配置、參數(shù)即可。該系統(tǒng)已在沈陽局進行試用，效果良好。

該系統(tǒng)可與現(xiàn)有的800 MHz 列車安全預警設備互聯(lián)，當GSM-R 網(wǎng)絡道機聯(lián)控通話無法正常進行、道口出現(xiàn)障礙時，道口值守人員可通過800 MHz 列車安全預警設備向附近的列車發(fā)送道口事故報警。列車收到報警后，會通過車載CIR 設備通知司機某處道口事故，注意運行。另外800 MHz列車安全預警設備還能夠接收接近列車廣播發(fā)出的列車接近預警信息，為道機聯(lián)控系統(tǒng)獲取接近列車信息，提供除GSM-R 網(wǎng)絡外的其他信息渠道，使該系統(tǒng)傳輸通道具備冗余能力?；贕SM-R 網(wǎng)絡的道機聯(lián)控系統(tǒng)方案功能示意如圖3 所示。

圖3 道機聯(lián)控系統(tǒng)方案功能方框圖Fig.3 Diagram of functions of communication between railway crossing and railway driver (system scheme)

3.3.2 方案優(yōu)缺點分析

1）方案優(yōu)點

a. CIR、SIM 卡無需任何改動或數(shù)據(jù)升級。

b.運用、管理部門增加、撤出道口時，無需對車載設備進行數(shù)據(jù)更新。

c.道口值班員通過量身定制的道口通信電臺可直觀看到接近的列車信息，實現(xiàn)與接近列車的一鍵式呼叫，操作比GSM-R 手持設備可靠、簡單。

d.道口通信電臺可與鄰近道口、鄰近車站實現(xiàn)一鍵式呼叫。解決多道口線路呼叫頻繁的問題。

e.可利用GSM-R 網(wǎng)絡實現(xiàn)道口的列車接近預警功能。

f.道機聯(lián)控管理系統(tǒng)可以逐步增加道口報警、列車二次事故防護、其他二次事故防護（如施工防護、線路防護、災后防護）、列車接近預警等功能，在GSM-R 網(wǎng)絡環(huán)境下實現(xiàn)新一代行車安全預警功能。

g.通信采用點對點個呼方式，通話質量高，對現(xiàn)有車機聯(lián)控無影響。

2）方案不足

車次號校核信息不太準確，可以從CTC 采取數(shù)據(jù)或從運輸集成平臺采取列車運行信息，這樣信息準確。

4 結論

綜上所述，建立GSM-R 網(wǎng)絡的道機聯(lián)控系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的機車綜合無線通信設備，研制一款基于GSM-R 網(wǎng)絡環(huán)境的道機聯(lián)控設備，具有系統(tǒng)功能改動小，實施工程方便、快捷，便于全路道機聯(lián)控設備統(tǒng)一升級、改造的特點，因此，采用方案三。研究采用基于GSM-R 網(wǎng)絡技術的道機聯(lián)控技術，解決道口值守人員和列車司機進行通話的問題，形成基于GSM-R 技術的鐵路道機聯(lián)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)450 MHz 無線列調系統(tǒng)退出鐵路專用通信后，道機聯(lián)控可以繼續(xù)使用的功能，起到確保行車安全的作用。