優(yōu)化CIR設計方案，方便設備現(xiàn)場維護

唐文可 上海新干通通信設備有限公司

GSM-R網(wǎng)絡通過多年的建設，已初具規(guī)模，在行車指揮中已發(fā)揮著巨大作用，但隨著GSM-R網(wǎng)絡應用的不斷擴大，發(fā)現(xiàn)有些技術問題需作進一步的探討。

1 關于CIR調度命令無線傳送模塊的冗余問題

調度命令（含路票等）是鐵路行車最重要的憑證之一，當遇有特殊情況時，司機必須得到行車調度員的調度命令，根據(jù)命令內容行事。調度命令的傳送由兩種方式，一是停車后人工交付，另一種方式是采用無線傳送的方式，將調度命令準確無誤地傳送到列車上。

在2001年前調度命令基本上全是停車后人工交付。過程為先由調度員口述，相關車站的車站值班員作記錄并作好錄音，然后由車站助理值班員將書面的調度命令交給司機。這種調度命令的傳送方式可靠，但效率很低。二○○二年起，對當時的無線列調系統(tǒng)進行了技術改造，以原有的450 MHz無線列調系統(tǒng)作為平臺，在機車上加裝了無線車次號編碼器和調度命令無線接收裝置，在車站加裝了無線車次號解碼器和調度命令無線轉接裝置，實現(xiàn)了調度命令無線傳送的功能。但這套系統(tǒng)由于以無線列調系統(tǒng)作為平臺，同頻干擾問題嚴重地削弱了調度命令的接收成功率，并且車站設備與機車設備間的通道采用無連接方式，當機車電臺處于發(fā)送狀態(tài)（車機聯(lián)控通話時）就不能接收無線調度命令。為了提高接收成功率，只能采取簡單的多次發(fā)射，這樣做又加重了同頻干擾的問題。2005年后，GSM-R系統(tǒng)在鐵路通信中迅速發(fā)展，并逐步取代450 MHz無線列調系統(tǒng)。在GSM-R系統(tǒng)中，傳送無線調度命令的技術是GPRS，收發(fā)信道獨立。每個基站在作信道規(guī)劃時，保留了至少一個信道用于數(shù)據(jù)業(yè)務傳送，因此調度命令的傳送成功率已有了很大的提高，在GSM-R區(qū)段，調度命令無線傳送系統(tǒng)的成功率很高，但還沒有做到100%的成功率。

目前，造成調度命令無線傳送失敗的主要原因有以下幾點：

（1）CIR的GPRS模塊失效。這種失效系統(tǒng)使用人員或設備維護人員很難能夠事先察覺到，只有當調度命令傳送失敗后才意識到這種故障的存在，但已影響了正常的使用。

（2）地面的網(wǎng)絡設備實現(xiàn)了交織冗余，但目前CIR設備卻是單套工作，簡單的解決辦法是增加一套CIR設備，但目前這種方式有諸多原因而無法實現(xiàn)，首先是要修改CIR的技術條件，第二是沒有合適的安裝位置；第三是資金問題。

（3）當CIR在不同的位置區(qū)（路由區(qū)）之間作漫游時，經(jīng)常會造成GPRS模塊不工作。這個問題的根本原因還沒有搞清楚，目前有的廠家為了解決CIR路由區(qū)漫游時GPRS模塊死機的現(xiàn)象，采取了自動重啟的方式，使CIR在進入新的路由區(qū)后重新進行網(wǎng)絡附著。

（4）CIR的GPRS模塊普遍采用2 W發(fā)射功率，而語音模塊的發(fā)射功率為8 W，許多同志認為造成GPRS模塊工作不正常與發(fā)射功率2 W有關，但這只是猜測，因為經(jīng)過計算，2 W功率滿足靈敏度指標要求。

造成GPRS模塊工作不正常的原因很多，但真正的原因還沒有找到，可能以上各種原因都存在。如何避開這些因素，用簡單的方式來實現(xiàn)調度命令無線傳送多徑保護，最有效的辦法是利用GSM-R系統(tǒng)的短消息功能。

短消息（SMS）業(yè)務是GSM標準中成熟的技術，方框圖見圖1。

圖1 短消息方框圖

如果每個MSC（移動交換機）都設置一個SMSC（短消息服務中心），利用CIR的MMI，就能實現(xiàn)短消息的傳送功能。利用短消息傳送調度命令有以下優(yōu)點：

（1）利用短消息傳送調度命令，是GPRS傳送調度命令的另一個獨立的傳送模式，且利用獨立傳送通道，真正實現(xiàn)雙套冗余；

（2）短消息是通過廣播控制信道傳送，而GPRS業(yè)務是通過業(yè)務信道傳送的，前者的可靠性更高；

（3）廣播控制信道工作正常是GSM系統(tǒng)中移動設備能否正常工作的前提，因此只要網(wǎng)絡工作正常，調度命令就能正常傳送，這樣就能大大地提高了調度命令發(fā)送的可靠性。

對CIR設備系統(tǒng)進行技術改進，將GSM-R語音和數(shù)據(jù)模塊作為互為備份的冗余設計，以確保CIR設備接受調度命令的可靠，實現(xiàn)調度命令傳送成功率100%。

2 解決車次號變化問題

目前，CIR設備只能支持注冊一個車次號，即當輸入新的車次號時，CIR會自動地注銷原有的車次功能號，緊接著注冊新的車次號，但在列車運行中，會遇到中途發(fā)生車次號變化的情況。例如，上海至合肥的D5478次列車，在永寧至全椒站間，由于列車運行方向發(fā)生了改變，由上行方向變成了下行方向，車次號從D5478變成D5479次，在肥東至三十里鋪間由D5479變成D5478。南京至合肥運行期間共要進行2產次車次功能號的注銷和注冊工作，這種情況，對裝有LKJ設備的動車組問題不大，CIR上的車次號由LKJ提供，在LKJ中已預先進行了設置，當列車經(jīng)過某一選定點時，LKJ自動地改變車次號并向CIR廣播；但對沒有裝備LKJ設備的動車組，例如CRH3型或CRH380型動車組，CIR無法自動地獲得新的車次號，如果要改變車次號，只能由司機在某一特定的公里標上手動輸入新的車次號，這樣做一方面時機無法把控，另一方面會影響司機的正常操作，最好的辦法是在列車從虹橋站出發(fā)時，對CIR注冊多個車次號，例如，虹橋至合肥的D5478次列車，在虹橋站出發(fā)前，將CIR注冊D5478和D5479兩個車次功能號，這樣，象這種車次號改變的情況對通信專業(yè)來說不再是問題了。事實上，即便對安裝LKJ設備的情況，車次號改變后對車站呼叫司機來說，也是有問題的，因為車站是無法準確知道列車是否已注冊了新的車次功能號。只有在CIR可同時注冊多個車次功能號后，這一問題才能真正解決。

《GSM－R數(shù)字移動通信智能網(wǎng)技術條件V1.0》中對注冊功能號個數(shù)沒有作明確規(guī)定，只表述了能同時注冊多個車次功能號，實際上，目前的網(wǎng)絡技術能同時注冊5個車次功能號。目前GSM－R手持臺能同時注冊多個車次功能號，只有CIR沒有這一功能，解決這一問題只是CIR終端的問題，因此應該只是一個簡單的軟件修改。

3 關于CIR線路數(shù)據(jù)庫問題

《GSM－R數(shù)字移動通信網(wǎng)設備技術規(guī)范第二部分：機車綜合無線通信設備（V1.1）》對CIR設備的技術標準作了詳細的規(guī)定，使各廠家生產的設備基本上做到了統(tǒng)一，但這一標準只對人機界面的顯示內容和輸入方式等內容作了明確，對CIR的線路數(shù)據(jù)格式和顯示方式?jīng)]有作具體地規(guī)定，由各廠家自己定義。《CIR設備工作模式設置基本原則》對《機車綜合無線通信設備(V1.1)》作了補充，對交叉線路地區(qū)如何使CIR顯示正確的前后車站作了明確，使各廠家的設備在線路數(shù)據(jù)庫問題上有了基本的統(tǒng)一的標準。

縱觀上述兩個標準，都有一個共同的特點，即事先對CIR進行地理信息庫數(shù)據(jù)的加載，這一工作看似簡單，實則非常困難。當初提出CIR加載線路數(shù)據(jù)庫的設想是基于機車交路固定，線路站名等基礎信息不變的情況，但根據(jù)最近幾年的鐵路發(fā)展，情況發(fā)生了很大的變化。首先是新線建設很多，每新開一條線路，必須對CIR的線路數(shù)據(jù)庫信息進行更新；即便新線開通后，車站名也會多次改變，例如甬臺溫鐵路和滬寧城際鐵路都發(fā)生了車站名稱反復改變的情況，每次站名的改變，必須對每臺CIR進行一次升級。第二是交路經(jīng)常會改變，每改變一次交路，須對每臺CIR進行一次數(shù)據(jù)庫升級。機車在本局內運行，交路發(fā)生調整時，收集機車運行路徑信息不是很困難，因此問題不是很嚴重；但現(xiàn)在機車都是長交路運行，并且經(jīng)常會有些機車運行到外局后，由當?shù)氐臋C調部門臨時安排其他交路，這時，CIR的地理信息庫中肯定沒有相應的數(shù)據(jù)庫，因此當機車交路變化牽涉到外局時，這一情況變得復雜多了，首先是機車運行的徑路信息收集有困難，其次是對數(shù)據(jù)庫升級后的驗證工作也很困難。解決的辦法是將CIR與地理信息數(shù)據(jù)庫進行分離，這樣就不會因為交路調整或新線建設，而反復對CIR進行線路數(shù)據(jù)庫更新。

對CIR中的地理信息數(shù)據(jù)，我們真正要用到的是當列車在某一地點時，CIR能準確地顯示周邊相關車站的電話號碼或無線列調的工作模式，信息數(shù)據(jù)量很小。實現(xiàn)CIR設備與地理信息數(shù)據(jù)庫分離，最簡單的辦法有三個，一是利用應答器方式，二是采用GSM-R系統(tǒng)中智能網(wǎng)的方式，三是利用GPS的方式，現(xiàn)將三種方式進行簡要闡述。

（1）應答器方式

目前，LKJ系統(tǒng)正在研究在鐵路沿線安裝應答器，將LKJ需要用的線路數(shù)據(jù)信息錄制在其中，當列車通過時，地面應答器將預先錄制好的數(shù)據(jù)傳到車上。從中得到啟發(fā)，我們也可在車站或某些方便的點上，預先安裝一些獨立的通信用應答器或與LKJ合用一些應答器，存貯周邊地區(qū)重要的電話號碼或通信模式轉換信息。

（2）GSM-R智能網(wǎng)方式

如果在每個鐵路局的核心網(wǎng)中加裝一些智能網(wǎng)分系統(tǒng)，在智能網(wǎng)分系統(tǒng)中預先錄入線路數(shù)據(jù)庫信息，當列車在某一地點需要周邊車站的電話號碼時，可發(fā)送一個特定的信息，或是特服號碼，送到智能網(wǎng)中，智能網(wǎng)根據(jù)接入的小區(qū)號，將相關的線路數(shù)據(jù)信息發(fā)列CIR上。

（3）采用GPS模式

CIR設備都配備了GPS模塊，目前的CIR中，每100 m設定了一個地理信息點，這些信息點與電話號碼和無線列調模式進行關聯(lián)，GPS根據(jù)實際收到的信息與預先存貯的數(shù)據(jù)進行比較，以調用合適的工作模式。事實上，可以對之進行簡化，首先將CIR的GSM-R工作模式與450 MHz無線列調模式分開，能獨立工作，這樣就不存在通信模式轉換問題，只有電話號碼的問題。在CIR中預先設置一些周邊車站的電話號碼，當列車通過該點時，CIR根據(jù)收到的GPS信息，調用預先存貯的相關電話號碼顯示在MMI上。

在上三種方式，都可解決目前極為繁鎖的CIR地理信息數(shù)據(jù)庫的升級工作，第一和第二兩種方式，還解決了機車長交路和機車調動時的地理信息數(shù)據(jù)庫的更新問題。