機(jī)車(chē)綜合無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備(CIR)的改進(jìn)方案

王慶國(guó) 上海鐵路局上海通信段

無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)在鐵路運(yùn)輸中發(fā)揮了重要的作用，但在高速鐵路中，無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)已不能滿(mǎn)足通信需求，因此鐵道部決定采用GSM-R技術(shù)體制，實(shí)踐證明，GSM-R系統(tǒng)基本滿(mǎn)足了高速鐵路信息化的需求。但是，由于目前高速鐵路網(wǎng)還未完全建成，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，列車(chē)會(huì)在高速鐵路和既有鐵路間交叉運(yùn)行。由于既有鐵路運(yùn)行速度相對(duì)不高，對(duì)信息化需求也不高，且對(duì)既有鐵路的GSM-R改造成本很高，因此在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不會(huì)對(duì)既有線(xiàn)進(jìn)行全面的GSMR改造。鑒于上述原因，為實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)能適應(yīng)不同的運(yùn)行環(huán)境，鐵道部制訂了機(jī)車(chē)綜合無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備(CIR)標(biāo)準(zhǔn)，兼容不同制式，并已大量投入應(yīng)用。通過(guò)一段時(shí)間的使用，我們發(fā)現(xiàn)CIR在有些方面還需進(jìn)行改造，以便滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需要。

機(jī)車(chē)綜合無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備(CIR)主要包含兩個(gè)系統(tǒng)功能，一是原有的無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)功能，二是GSM-R系統(tǒng)功能。本文針對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)功能在應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出改進(jìn)方案。

1 改進(jìn)CIR設(shè)備無(wú)線(xiàn)列調(diào)模式與GSM-R模式轉(zhuǎn)換方案

CIR設(shè)備具有450MHz無(wú)線(xiàn)列調(diào)和GSM-R兩種工作模式，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定CIR在這兩種模式間相互切換，不同時(shí)工作。但實(shí)際上，這兩個(gè)系統(tǒng)可獨(dú)立工作，互不影響。在實(shí)際運(yùn)用中，列車(chē)在跨線(xiàn)運(yùn)行時(shí)，就需要兩套設(shè)備同時(shí)工作。例如，上海局合寧線(xiàn)與京滬線(xiàn)、淮南線(xiàn)相連，合寧線(xiàn)安裝了GSM－R系統(tǒng)，淮南線(xiàn)和京滬線(xiàn)運(yùn)用的是無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)，列車(chē)在永寧站和全椒站間、肥東站和三十里站間運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常因制式轉(zhuǎn)換問(wèn)題而造成通信中斷或失敗。鐵道部技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求在線(xiàn)路兩側(cè)設(shè)置無(wú)線(xiàn)列調(diào)制式和頻點(diǎn)切換點(diǎn)通信轉(zhuǎn)換標(biāo)志提示牌，據(jù)此我們?cè)诤蠈幘€(xiàn)K443+500和K331+000兩處設(shè)立了通信轉(zhuǎn)換提示牌。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于需要通話(huà)的時(shí)間不一定，因此不論轉(zhuǎn)換點(diǎn)設(shè)在何處，都會(huì)有影響通話(huà)的可能，并且高速行駛時(shí)標(biāo)志牌很難被注意到，而車(chē)站值班員也不能確定列車(chē)在何時(shí)越過(guò)轉(zhuǎn)換點(diǎn)；CIR設(shè)備在GSM－R和無(wú)線(xiàn)列調(diào)模式轉(zhuǎn)換時(shí)，由于GSM－R需要30s左右的網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)或注銷(xiāo)時(shí)間，因此這段時(shí)間其實(shí)無(wú)論哪種模式都不能正常通信。如果對(duì)CIR設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)技術(shù)改造，使CIR的兩種模式都能獨(dú)立同時(shí)工作，這樣，無(wú)論機(jī)車(chē)司機(jī)或車(chē)站值班員用無(wú)線(xiàn)列調(diào)模式還是GSM-R模式通話(huà)，都不會(huì)受到干擾；同樣，機(jī)車(chē)在GSM-R區(qū)段和無(wú)線(xiàn)列調(diào)區(qū)段運(yùn)行時(shí)，隨車(chē)機(jī)械師或車(chē)長(zhǎng)也都能很方便地與司機(jī)間建立通信。另外為了減少設(shè)備工作時(shí)間，可對(duì)CIR設(shè)備設(shè)置模式自動(dòng)關(guān)閉的切換點(diǎn)，以便列車(chē)駛?cè)隚SM－R區(qū)段時(shí)CIR在合適的點(diǎn)上自動(dòng)關(guān)閉無(wú)線(xiàn)列調(diào)模式，反之在無(wú)線(xiàn)列調(diào)模式下關(guān)閉GSM－R模式，切換點(diǎn)可設(shè)置在永寧和全椒區(qū)間以外。

2 改進(jìn)CIR設(shè)備無(wú)線(xiàn)列調(diào)模式

鐵路運(yùn)輸經(jīng)過(guò)長(zhǎng)交路、大輪乘改革后，使原先以路局為交路分界的相對(duì)獨(dú)立的機(jī)車(chē)運(yùn)行體制被徹底打亂。為適應(yīng)機(jī)車(chē)長(zhǎng)交路運(yùn)行，制訂了通用式無(wú)線(xiàn)列調(diào)機(jī)車(chē)電臺(tái)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；為實(shí)現(xiàn)GSM－R系統(tǒng)功能與無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)功能相互融合，繼而制訂了機(jī)車(chē)綜合無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，用GPS對(duì)機(jī)車(chē)進(jìn)行定位，CIR自動(dòng)適應(yīng)地面無(wú)線(xiàn)設(shè)備制式來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)與地面的通信。經(jīng)過(guò)實(shí)際使用，發(fā)現(xiàn)還存在不少問(wèn)題，主要表現(xiàn)為：采用不同頻組的無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)間切換時(shí) (例如滬昆線(xiàn)與京廣線(xiàn)間轉(zhuǎn)換)，相鄰車(chē)站無(wú)法可靠呼叫到機(jī)車(chē)(與無(wú)線(xiàn)列調(diào)模式和GSM-R模式間轉(zhuǎn)換情況相似)；由于隧道等原因使GPS信號(hào)丟失，造成CIR誤報(bào)警，繼而干擾司機(jī)的注意力；無(wú)法解決車(chē)長(zhǎng)、隨車(chē)機(jī)械師、車(chē)輛乘務(wù)員手持電臺(tái)跨切換點(diǎn)的頻點(diǎn)轉(zhuǎn)換；同頻干擾嚴(yán)重影響通話(huà)等。這些問(wèn)題同樣困擾著無(wú)線(xiàn)列調(diào)通信系統(tǒng)更好地運(yùn)用。

目前我局的無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)車(chē)機(jī)聯(lián)控采用同頻單工的工作模式，司機(jī)、地面、隨車(chē)機(jī)械師、運(yùn)轉(zhuǎn)車(chē)長(zhǎng)間通信采用同一頻率，列尾信息傳送也采用這一頻率，因此干擾非常嚴(yán)重，尤其是在樞紐地區(qū)和編組場(chǎng)內(nèi)。事實(shí)上，鐵路的頻率源比較豐富，鐵道部分配給無(wú)線(xiàn)列調(diào)的400MHz頻段頻率也有30多個(gè)，但目前實(shí)際應(yīng)用的頻點(diǎn)卻很少，頻率資源浪費(fèi)嚴(yán)重。如果對(duì)CIR設(shè)備的無(wú)線(xiàn)列調(diào)頻點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃，就可充分利用鐵路頻率資源，同時(shí)可大大地降低同頻干擾。例如，給運(yùn)轉(zhuǎn)車(chē)長(zhǎng)、隨車(chē)機(jī)械師、列尾設(shè)備等不同身份的用戶(hù)分配不同的專(zhuān)用頻率就是一個(gè)很好的選擇。解決的辦法是給CIR設(shè)置一個(gè)守候頻率和多個(gè)通話(huà)頻率，不同的通話(huà)頻率間轉(zhuǎn)換通過(guò)司機(jī)在操作面板上設(shè)置不同的按鈕來(lái)完成。當(dāng)CIR處于守候狀態(tài)時(shí)，電臺(tái)工作在某個(gè)特定頻率f1上，如果外界有f1的信號(hào)呼入，司機(jī)摘機(jī)回話(huà)也鎖定在f1上。當(dāng)司機(jī)需與其他身份的用戶(hù)進(jìn)行通話(huà)時(shí)，可在操作面板上按壓不同的按鈕實(shí)現(xiàn)頻道間切換。

為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)想，需要對(duì)參與無(wú)線(xiàn)列調(diào)的用戶(hù)身份進(jìn)行規(guī)劃，目前主要有助理值班員、運(yùn)轉(zhuǎn)車(chē)長(zhǎng)（隨車(chē)機(jī)械師、車(chē)輛乘務(wù)員）、列尾裝置等，依次可分配頻率為f2f3f4等，這樣設(shè)置就完全避免了通信相互干擾，并且這些設(shè)備都是手持或移動(dòng)設(shè)備，改造很方便。

如果對(duì)車(chē)站電臺(tái)也分配不同的頻率，例如分配5至8個(gè)頻率進(jìn)行頻率復(fù)用，則可徹底解決樞紐地區(qū)和站場(chǎng)地區(qū)的同頻干擾。

3 修改CIR線(xiàn)路數(shù)據(jù)庫(kù)格式

根據(jù)CIR技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，CIR需要預(yù)先錄制線(xiàn)路數(shù)據(jù)庫(kù)信息，以實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)CIR設(shè)備適應(yīng)地面無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的制式，但標(biāo)準(zhǔn)對(duì)線(xiàn)路數(shù)據(jù)庫(kù)的格式?jīng)]有明確規(guī)定，各設(shè)備廠家制造的設(shè)備其線(xiàn)路數(shù)據(jù)庫(kù)的格式也不一致，造成司機(jī)在選擇線(xiàn)路時(shí)感到很凌亂。

根據(jù)CIR技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如果要把上海局的所有線(xiàn)路都寫(xiě)入CIR，則有幾十條，隨著新線(xiàn)的建成，線(xiàn)路數(shù)量還會(huì)不斷增加。另外，上海局的機(jī)車(chē)直通廣州局、南昌局、北京局等，沿線(xiàn)經(jīng)過(guò)多個(gè)路局、幾十條線(xiàn)路，都應(yīng)全部寫(xiě)入CIR。因此，司機(jī)打開(kāi)CIR線(xiàn)路數(shù)據(jù)庫(kù)，在幾十條線(xiàn)路名稱(chēng)中要找到合適的線(xiàn)路名稱(chēng)，確實(shí)也感到不方便。經(jīng)過(guò)對(duì)線(xiàn)路數(shù)據(jù)庫(kù)分析后，我們發(fā)現(xiàn)，其實(shí)真正需要頻率和制式轉(zhuǎn)換的點(diǎn)并不多。在一個(gè)路局范圍內(nèi)，無(wú)線(xiàn)列調(diào)的制式基本上是統(tǒng)一的。例如上海局，只有銅九線(xiàn)、京滬線(xiàn)北段和隴海線(xiàn)等少數(shù)區(qū)段采用其它制式外，全局幾乎都采用了同頻單工457.700MHz模式。因此可對(duì)其線(xiàn)路制式名稱(chēng)進(jìn)行歸納，除對(duì)特殊區(qū)段列出制式名稱(chēng)外，其他線(xiàn)路采用"其他"代替，這樣可省去百分之九十以上的線(xiàn)路名稱(chēng)輸入。在MMI面板顯示中也應(yīng)只顯示無(wú)線(xiàn)列調(diào)的制式，不顯示運(yùn)行區(qū)段，這樣就可大大減少需要寫(xiě)入的線(xiàn)路名稱(chēng)，還不會(huì)造成視覺(jué)錯(cuò)誤。

4 改造CIR的兩層結(jié)構(gòu)形式

CIR設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)使用中，開(kāi)機(jī)后MMI無(wú)法進(jìn)入主控狀態(tài)是一種常見(jiàn)的故障，且發(fā)生概率較高。通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)主控單元或B子架上的AB子架間信號(hào)電纜接口、B子架上與MMI控制電纜聯(lián)接口還是有時(shí)會(huì)出現(xiàn)接觸不良的現(xiàn)象，將接口重新擰緊后故障消失。主要原因是CIR控制電纜頭以及AB子架間信號(hào)電纜頭均做了抗電磁干擾處理，電纜接頭比較粗而硬，導(dǎo)致接口連接不良。事實(shí)上，由于AB子架間不可能存在分離安裝的現(xiàn)象，因此AB子架的外線(xiàn)連接完全可以改成內(nèi)部聯(lián)接，這樣可以選用普通的電纜聯(lián)接口，將大大減少因電纜連接不良而造成的設(shè)備故障。

5 CIR設(shè)備關(guān)閉后，GSM-R單元無(wú)法完成網(wǎng)絡(luò)注銷(xiāo)

當(dāng)CIR發(fā)生故障（主要是MMI白屏），根據(jù)鐵道部頒布的CIR故障應(yīng)急處置辦法，須對(duì)CIR進(jìn)行復(fù)位重啟。事實(shí)上，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，有時(shí)即使是對(duì)CIR設(shè)備關(guān)閉電源，也無(wú)法完成CIR設(shè)備的重啟，主要表現(xiàn)為GSM－R單元無(wú)法完成網(wǎng)絡(luò)注銷(xiāo)。造成這一問(wèn)題的主要原因有二個(gè)，一是由于CIR內(nèi)置電池的容量不足，當(dāng)CIR復(fù)位時(shí)無(wú)法為GSM－R模塊完成正常退網(wǎng)提供足夠的電壓；二是由于在無(wú)線(xiàn)列調(diào)區(qū)段內(nèi)運(yùn)行時(shí)，GSM－R模塊收不到網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，將因此不停地搜索網(wǎng)絡(luò)而造成模塊死機(jī)，此時(shí)無(wú)論對(duì)CIR怎樣操作，都無(wú)法重新進(jìn)入正常的工作模式。只有對(duì)CIR進(jìn)行拆解，斷開(kāi)內(nèi)部電池后才能重新進(jìn)入正常工作狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)非常不方便。解決的辦法是對(duì)CIR進(jìn)行改造，在CIR的AB子架上安裝一個(gè)開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)CIR內(nèi)置電池的控制，當(dāng)出現(xiàn)上述故障時(shí)，就能方便地對(duì)CIR實(shí)現(xiàn)重啟。

6 提高CIR設(shè)備線(xiàn)路數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換精度

CIR根據(jù)GPS模塊輸出的地理數(shù)據(jù)信息選擇合適的工作模式，在多線(xiàn)并行區(qū)段運(yùn)行，且CIR工作在自動(dòng)模式下時(shí)，由于采集的線(xiàn)路數(shù)據(jù)庫(kù)精度不夠，經(jīng)常會(huì)造成模式誤切換，干擾司機(jī)正常行車(chē)，例如在京滬線(xiàn)與京津城際并線(xiàn)區(qū)段就發(fā)生過(guò)這樣的事件，隨即組織廠家對(duì)線(xiàn)路數(shù)據(jù)庫(kù)重新編輯，提高線(xiàn)路地理信息的判別速度后不再發(fā)生類(lèi)似事件。

目前，并線(xiàn)運(yùn)行的線(xiàn)路很多，例如上海局京滬線(xiàn)與滬寧城際和京滬高鐵等，因此在線(xiàn)路數(shù)據(jù)庫(kù)編輯時(shí)必須注意制式切換的精度問(wèn)題。

7 建議雙套冗余

CIR設(shè)備雖然包含兩種工作模式，相互間可切換，但由于地面設(shè)備只有一套，因此CIR設(shè)備還是只有單套工作，這與高速鐵路對(duì)安全的要求是不夠的，建議實(shí)現(xiàn)雙套冗余。

無(wú)線(xiàn)列調(diào)系統(tǒng)和鐵路綜合無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)是鐵路行車(chē)的重要安全裝備，系統(tǒng)的合理性將直接影響系統(tǒng)發(fā)揮作用；CIR設(shè)備是這兩個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分，CIR設(shè)備的性能直接影響行車(chē)安全，因此需要不斷地改進(jìn)。