ＧＳＭ－Ｒ系統(tǒng)的基本功能和在我國(guó)鐵路上的應(yīng)用

邵紅軍

摘要:本文簡(jiǎn)單介紹了GSM-R系統(tǒng)及其在鐵路應(yīng)用的基本功能，列舉了GSM-R在部分鐵路線(xiàn)上的基本應(yīng)用，并介紹了對(duì)GSM-R進(jìn)一步發(fā)展的認(rèn)識(shí)

關(guān)鍵詞:GSM-R；語(yǔ)音業(yè)務(wù)；數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

鐵路是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，隨著鐵路建設(shè)里程不斷增長(zhǎng)，鐵別是近幾年客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)高速鐵路的快速涌現(xiàn)，以及客貨分離運(yùn)輸觀念的提出，使得鐵路運(yùn)輸量日益增長(zhǎng)和列車(chē)行駛速度日益加快，導(dǎo)致列車(chē)行車(chē)密度加大、重量加大和編組加長(zhǎng)，對(duì)鐵路運(yùn)輸調(diào)度控制系統(tǒng)提出了更高更快的要求。GSM-R是ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）在第二代數(shù)字移動(dòng)通信GSM標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，專(zhuān)門(mén)為滿(mǎn)足鐵路應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的一種數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)，已在歐洲進(jìn)行大范圍成功應(yīng)用。

GSM-R系統(tǒng)主要是為速度在200-500Km/h的高速鐵路設(shè)計(jì)的，能滿(mǎn)足我國(guó)目前和以后高速鐵路的發(fā)展需求，實(shí)現(xiàn)了車(chē)站、區(qū)間和列車(chē)的控制一體化，滿(mǎn)足鐵路綜合數(shù)字調(diào)度通信系統(tǒng)的需求。在鐵路通信系統(tǒng)中，GSM-R系統(tǒng)不僅能提供無(wú)線(xiàn)列調(diào)、編組調(diào)車(chē)通信、應(yīng)急通信、養(yǎng)護(hù)維修通信等功能，還能完成定制的附加功能，如優(yōu)先級(jí)和強(qiáng)插功能、語(yǔ)音組呼及廣播功能、位置尋址及功能尋址和安全數(shù)據(jù)通信等，為中國(guó)現(xiàn)代高速鐵路運(yùn)營(yíng)提供安全可靠的無(wú)線(xiàn)通信方式。

1GSM-R系統(tǒng)介紹

GSM-R是在GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上專(zhuān)為鐵路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)字通信技術(shù)，GSM-R系統(tǒng)的業(yè)務(wù)層次模型如圖所示，它的底層業(yè)務(wù)是基于GSM/GPRS所提供的語(yǔ)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，第二層是高級(jí)語(yǔ)音呼叫業(yè)務(wù)ASCI（先進(jìn)語(yǔ)音呼叫業(yè)務(wù)），包括優(yōu)先級(jí)和強(qiáng)拆、語(yǔ)音組呼和語(yǔ)音廣播，第三層是鐵路基本業(yè)務(wù)：功能尋址、功能號(hào)表示、接入矩陣和基于位置的尋址，第四層是基于鐵路基本業(yè)務(wù)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的鐵路應(yīng)用：調(diào)度通信、調(diào)度命令傳送、無(wú)線(xiàn)車(chē)次號(hào)和列車(chē)停穩(wěn)信息傳送、列車(chē)尾部裝置信息傳送、機(jī)車(chē)調(diào)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控信息傳送、列車(chē)控制數(shù)據(jù)傳送、區(qū)間通信、應(yīng)急指揮等。

2GSM-R在鐵路系統(tǒng)中的基本功能

2.1調(diào)度通信功能。通過(guò)GSM-R系統(tǒng)組成無(wú)線(xiàn)調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)，可以進(jìn)行實(shí)現(xiàn)以下通信：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫、群呼和組呼、廣播呼叫。呼叫完成后確認(rèn)中心可以保存相應(yīng)的呼叫記錄。調(diào)度通信系統(tǒng)包括列車(chē)調(diào)度通信、貨運(yùn)調(diào)度通信、牽引變電調(diào)度通信、其他專(zhuān)用調(diào)度通信、站場(chǎng)通信、應(yīng)急通信、養(yǎng)護(hù)維修通信、道口通信等

2.2調(diào)度命令傳送功能。調(diào)度控制是保證列車(chē)運(yùn)行正常有序的重要手段，鐵路調(diào)度命令是調(diào)度員向列車(chē)司機(jī)下達(dá)的書(shū)面命令，使列車(chē)運(yùn)行安全的重要保障，采用GSM-R系統(tǒng)傳輸通道實(shí)現(xiàn)調(diào)度命令的傳送，能縮短調(diào)度命令的傳送時(shí)間，提高工作效率。

2.3車(chē)次號(hào)無(wú)線(xiàn)傳輸和列車(chē)停穩(wěn)信息的傳送。車(chē)次號(hào)無(wú)線(xiàn)傳輸與列車(chē)停穩(wěn)信息的傳送對(duì)鐵路運(yùn)輸管理和行車(chē)安全監(jiān)控具有非常重要的意義，它可以通過(guò)GSM-R的電路交換進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸，也可以通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.4列車(chē)尾部裝置信息傳送功能。通過(guò)GSM-R通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)列車(chē)尾部風(fēng)壓數(shù)據(jù)的傳送，能很快解決列車(chē)尾部風(fēng)壓數(shù)據(jù)的傳輸問(wèn)題。

2.5機(jī)車(chē)調(diào)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控信息傳輸功能。GSM-R系統(tǒng)可以提供機(jī)車(chē)調(diào)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控信息傳輸通道，實(shí)現(xiàn)地面設(shè)備和多臺(tái)車(chē)載設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸，而且可以存儲(chǔ)調(diào)車(chē)的相關(guān)信息。

2.6列車(chē)控制數(shù)據(jù)傳輸功能。通過(guò)GSM-R通信系統(tǒng)可以為機(jī)車(chē)和地面提供雙向無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸通道，實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)地面的信息安全傳輸。

2.7區(qū)間通信。在鐵路系統(tǒng)中，區(qū)間通信為工務(wù)、通信、信號(hào)、電力、橋梁隧道守護(hù)等部門(mén)間通信的重要方式，通過(guò)GSM-R系統(tǒng)手持機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)維修人員與車(chē)站、調(diào)度間的快捷通信，緊急情況下，還可以直接與列車(chē)司機(jī)直接聯(lián)系。

2.8應(yīng)急指揮功能。當(dāng)發(fā)生自然災(zāi)害或突發(fā)事件等影響鐵路運(yùn)輸安全的緊急情況時(shí)，通過(guò)GSM-R系統(tǒng)可以在事故現(xiàn)場(chǎng)和指揮中心之間，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、圖像、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)傳輸。

3GSM-系統(tǒng)在鐵路系統(tǒng)的基本應(yīng)用

3.1 GSM-R系統(tǒng)在青藏鐵路的應(yīng)用。我國(guó)在青藏鐵路通信中采用了GSM-R系統(tǒng)，滿(mǎn)足160-500Km/h高速列車(chē)對(duì)地面的無(wú)縫通信，解決了原有系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸慢的弱點(diǎn)，調(diào)度通信系統(tǒng)功能齊全，為鐵路沿線(xiàn)人員提供了語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的技術(shù)支持，并為列車(chē)制動(dòng)控制提供了通信傳輸平臺(tái)；在青藏鐵路沿線(xiàn)采用雙交換機(jī)、同站址雙基站無(wú)線(xiàn)覆蓋方式，使GSM-R網(wǎng)絡(luò)在可靠性、有效性、可維護(hù)性、安全性等方面達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。

3.2 GSM-R系統(tǒng)在大秦鐵路的應(yīng)用。大秦鐵路在GSM-R網(wǎng)絡(luò)電路交換業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)出了機(jī)車(chē)同步操控地面應(yīng)用節(jié)點(diǎn)、車(chē)載通信單元和管理維護(hù)設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)多種編組方式重載組合列車(chē)的機(jī)車(chē)同步操控提供了可靠的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)；同時(shí)針對(duì)鐵路沿線(xiàn)山區(qū)多的特點(diǎn)，采用同站址雙基站和基站交織兩種無(wú)線(xiàn)覆蓋方式混合組網(wǎng)，滿(mǎn)足了不同地理環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)可靠性需求。

3.3 GSM-R系統(tǒng)在膠濟(jì)鐵路的應(yīng)用。膠濟(jì)線(xiàn)地處我國(guó)膠東平原，沿線(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，是客貨混運(yùn)線(xiàn)路，行車(chē)密度較大。根據(jù)高速鐵路發(fā)展需要，GSM-R在膠濟(jì)線(xiàn)進(jìn)行了運(yùn)用創(chuàng)新，對(duì)沿線(xiàn)基站進(jìn)行優(yōu)化，并與移動(dòng)、聯(lián)通等運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行了頻率分配調(diào)整，采取相應(yīng)措施，避免相互干擾，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度通信、專(zhuān)用通信、施工維修通信、調(diào)度命令傳送、無(wú)線(xiàn)車(chē)次號(hào)傳送、機(jī)車(chē)列尾裝置信息傳送等業(yè)務(wù)。

3.4 GSM-R系統(tǒng)在哈大客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)的應(yīng)用。哈大鐵路縱貫東北三省，是我國(guó)“四縱四橫”客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)規(guī)劃中的京哈客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)的重要組成部分。GSM-R系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線(xiàn)基站、直放站和泄漏電纜組合的方式解決了隧道及特大隧道內(nèi)無(wú)線(xiàn)信號(hào)覆蓋的問(wèn)題，全線(xiàn)成功實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，為調(diào)度通信、組呼群呼、鐵路沿線(xiàn)維護(hù)人員及列車(chē)控制信息、無(wú)線(xiàn)車(chē)次號(hào)、調(diào)度命令信息傳送等提供了無(wú)縫連接的通信傳輸通道。

4對(duì)GSM-R在鐵路系統(tǒng)進(jìn)一步應(yīng)用發(fā)展的幾點(diǎn)看法

隨著GSM-R系統(tǒng)在客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)和多條鐵路上的廣泛應(yīng)用和進(jìn)一步發(fā)展，還需要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）信號(hào)干擾問(wèn)題。GSM-R系統(tǒng)在做好內(nèi)部頻率使用規(guī)劃和基站覆蓋小區(qū)規(guī)劃的同時(shí)，還需要與移動(dòng)、聯(lián)通、電信等無(wú)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)商關(guān)于頻率分配和使用的問(wèn)題，需要進(jìn)一步協(xié)商和規(guī)范，避免出現(xiàn)同頻和鄰頻干擾、信號(hào)堵塞等問(wèn)題。（2）無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題。無(wú)線(xiàn)傳輸通常在安全性方面讓人擔(dān)憂(yōu)，為了能確保給鐵路系統(tǒng)提供安全可靠的傳輸通道，GSM-R系統(tǒng)還需要不斷完善鐵路移動(dòng)信息傳輸安全平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案。只有通過(guò)不斷改進(jìn)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，才能為鐵路系統(tǒng)提供公用網(wǎng)與鐵路專(zhuān)用網(wǎng)安全互聯(lián)、移動(dòng)設(shè)備與地面網(wǎng)絡(luò)可靠互通的移動(dòng)信息傳輸安全平臺(tái)。（3）多年來(lái)GSM在全世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，其技術(shù)和性能已經(jīng)非常成熟穩(wěn)定，隨著3G網(wǎng)絡(luò)的逐步發(fā)展，GSM-R系統(tǒng)也可以考慮把3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引進(jìn)到鐵路業(yè)務(wù)上，探討和嘗試在3G的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上開(kāi)展具有鐵路特色的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等功能應(yīng)用。