淺鐵路通信中GSM-R技術(shù)應(yīng)用分析

朱愛(ài)明

（上海鐵路局上海通信段徐州高鐵車(chē)間，江蘇 徐州 221004）

隨著鐵路的提速及高速列車(chē)的下線(xiàn)運(yùn)行，對(duì)鐵路通信系統(tǒng)提出了更高的需求，鐵路通信系統(tǒng)是保證行車(chē)安全的重要信息傳遞，所以通信系統(tǒng)的完善和技術(shù)的進(jìn)步是提升鐵路列車(chē)發(fā)展步伐的重要基礎(chǔ)。所以在我國(guó)鐵路列車(chē)向高速化、標(biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn)的發(fā)展途中，更需要一個(gè)先進(jìn)的通信技術(shù)來(lái)支撐。

1 鐵路通信的發(fā)展

鐵路通信在最初發(fā)展時(shí)期，傳輸采用了明線(xiàn)和電纜，交換設(shè)備使用的是落后的步進(jìn)制及后來(lái)的縱橫制交換機(jī)，鐵路專(zhuān)用通信則以人工臺(tái)方式為主，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，鐵路通信也隨之更新?lián)Q代，到90年代數(shù)字光纖通信已經(jīng)被廣泛的使用，隨著程控及軟交換技術(shù)的成熟，電話(huà)進(jìn)行了全面升級(jí)，形成基本的長(zhǎng)途骨干交換網(wǎng)，鐵路專(zhuān)用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)初步建立，行車(chē)電話(huà)也推廣采用了數(shù)字調(diào)度設(shè)備，在技術(shù)先進(jìn)性、設(shè)備穩(wěn)定性等方面都有了大幅度的提高。隨著科技技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)日趨成熟，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的推廣和使用，現(xiàn)GSM-R成為鐵路正在使用的專(zhuān)用數(shù)字移動(dòng)系統(tǒng)，成為鐵路通信的重要組成部分。

2 鐵路無(wú)線(xiàn)通信的特點(diǎn)

2.1 由于我國(guó)的幅員遼闊，地域范圍比較廣闊，所以鐵路線(xiàn)所跨經(jīng)的省市比較多。在列車(chē)經(jīng)過(guò)的省市中，每個(gè)鐵路集團(tuán)都有自己的調(diào)度中心來(lái)對(duì)列車(chē)進(jìn)行指揮。那么要想對(duì)列車(chē)進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)控制，就需要一個(gè)統(tǒng)一的指揮中心來(lái)對(duì)列車(chē)進(jìn)行掌控。在列車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中，指揮中心要根據(jù)列車(chē)運(yùn)行的省間距離來(lái)確定列車(chē)的具體位置和路由，這是一項(xiàng)科學(xué)性技術(shù)性的工作，列車(chē)所行駛的路程較遠(yuǎn)，那么無(wú)線(xiàn)通信的覆蓋范圍就比較廣。

2.2 列車(chē)在運(yùn)行的時(shí)候，不僅需要有語(yǔ)音上的傳輸功能，同時(shí)還需要有數(shù)據(jù)的傳輸，那么就需要列車(chē)具備傳輸數(shù)據(jù)所需要的數(shù)據(jù)接口。因?yàn)榱熊?chē)在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)有各種不同的信息需求，需要進(jìn)行及時(shí)的溝通，保證信息的及時(shí)性和有效性。

2.3 由于在列車(chē)的運(yùn)行過(guò)程中需要多個(gè)部門(mén)的有效協(xié)調(diào)和溝通，而每個(gè)部門(mén)的需求又是不同的，那么就需要信息的傳遞可以滿(mǎn)足不同部門(mén)的需求，為各部門(mén)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供有力的支持?；谝陨弦?，通信設(shè)備需要具有很強(qiáng)大的功能，不僅要有語(yǔ)音傳遞的功能還要有數(shù)據(jù)的傳輸功能，將各部門(mén)有效的進(jìn)行連接溝通，適應(yīng)各部門(mén)的需求，為列車(chē)的正常運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)。

3 鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)介紹

GSM-R(GSM for Railway)為鐵路專(zhuān)用數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，隨著GSM技術(shù)的成熟，使用范圍逐漸擴(kuò)大且造價(jià)不斷降低，歐洲的科技人員在GSM標(biāo)準(zhǔn)上加入了一些適合高速移動(dòng)環(huán)境使用的要素，開(kāi)發(fā)出了適合鐵路使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，并迅速在歐洲得到了推廣。GSM-R是基于GSM技術(shù)平臺(tái)，針對(duì)鐵路無(wú)線(xiàn)通信的特點(diǎn)，專(zhuān)門(mén)為鐵路設(shè)計(jì)的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，提供特色的附加功能的高效綜合無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，并增加鐵路移動(dòng)通信所需業(yè)務(wù)（組呼、群呼、強(qiáng)插、強(qiáng)拆、優(yōu)先級(jí)別等功能），構(gòu)成整體的解決方案。GSM-R同時(shí)還具備數(shù)字集群的功能，滿(mǎn)足列車(chē)高速運(yùn)行時(shí)的無(wú)線(xiàn)通信要求，可以提供應(yīng)急通信、無(wú)線(xiàn)列調(diào)等語(yǔ)音通信功能，安全可靠。隨著鐵路運(yùn)輸事業(yè)的不斷發(fā)展，信息化建設(shè)需求越來(lái)越多，使得無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)在鐵路有著廣闊的發(fā)展前景，GSM-R技術(shù)利用其固有的網(wǎng)絡(luò)特性，很好的順應(yīng)了科技的發(fā)展，利用其先進(jìn)的通信手段實(shí)現(xiàn)了鐵路移動(dòng)設(shè)施和固定設(shè)施的無(wú)縫隙連接,確保列車(chē)安全、平穩(wěn)的運(yùn)行，為鐵路自動(dòng)化和信息化發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

4 GSM－R技術(shù)的應(yīng)用

4.1 調(diào)度命令傳送：TDCS根據(jù)調(diào)度命令中的機(jī)車(chē)編號(hào)查找對(duì)應(yīng)的目的IP地址，將命令從無(wú)線(xiàn)列調(diào)車(chē)站臺(tái)發(fā)出，經(jīng)過(guò)GSM－R網(wǎng)絡(luò)組成的數(shù)據(jù)鏈路傳送到車(chē)載無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備，機(jī)車(chē)就能接收到調(diào)度下發(fā)的命令。調(diào)度命令是各級(jí)調(diào)度指揮人員向列車(chē)司機(jī)下達(dá)的書(shū)面指令，是列車(chē)運(yùn)行指揮系統(tǒng)的重要組成部分。

4.2 列車(chē)調(diào)度指揮：調(diào)度與司機(jī)之間的通話(huà)是行車(chē)通信系統(tǒng)的重要組成，負(fù)責(zé)指揮各種車(chē)輛的運(yùn)行，保證機(jī)車(chē)司機(jī)、車(chē)站值班員、列車(chē)調(diào)度員之間以及車(chē)站值班員、機(jī)車(chē)司機(jī)、運(yùn)轉(zhuǎn)車(chē)長(zhǎng)之間的通信暢通，確保安全。

4.3 機(jī)車(chē)同步控制：有時(shí)列車(chē)需要多個(gè)機(jī)車(chē)牽引，在運(yùn)行過(guò)程中，兩臺(tái)機(jī)車(chē)之間包括加速、減速和制動(dòng)等一系列行為必需同步操縱，利用本業(yè)務(wù)可實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)間信息的傳遞和交換。

4.4 列車(chē)自動(dòng)控制：通過(guò)GSM－R提供車(chē)地之間雙向安全數(shù)據(jù)傳輸通道，接收由GPS或其他的定位工具提供的位置信息，控制列車(chē)運(yùn)行，可代替以前的信號(hào)燈指示，保證列車(chē)運(yùn)行安全。

4.5 機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控信息傳送：實(shí)現(xiàn)車(chē)載設(shè)備和地面間的數(shù)據(jù)傳輸，提供機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控信息傳輸，儲(chǔ)存調(diào)車(chē)模式的相關(guān)信息，構(gòu)成站場(chǎng)通信系統(tǒng)重要組成部分。

4.6 列車(chē)停穩(wěn)信息傳送:利用數(shù)據(jù)采集傳輸應(yīng)用系統(tǒng)，可傳送列車(chē)是否停穩(wěn)信息，提高車(chē)輛運(yùn)行的安全性。

4.7 車(chē)次號(hào)傳輸：車(chē)次號(hào)傳送是實(shí)現(xiàn)車(chē)輛調(diào)度指揮的重要一環(huán)，通過(guò)對(duì)列車(chē)車(chē)次號(hào)的自動(dòng)跟蹤，實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心對(duì)車(chē)輛運(yùn)輸業(yè)務(wù)的監(jiān)控機(jī)辦理。

4.8 列車(chē)尾部監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸：在列車(chē)行進(jìn)當(dāng)中，司機(jī)應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)時(shí)了解列車(chē)性能變化。列車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)可以提供車(chē)尾風(fēng)壓數(shù)值，電池電壓情況，主風(fēng)管風(fēng)壓情況等等，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4.9 區(qū)間無(wú)線(xiàn)通信：在區(qū)間作業(yè)可以使用GS M－R作業(yè)手持終端，包括機(jī)務(wù)、車(chē)務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、公安等單位可根據(jù)需要進(jìn)行內(nèi)部的業(yè)務(wù)聯(lián)系，在有特殊情況時(shí)可與列車(chē)調(diào)度人員或其他用戶(hù)聯(lián)系，在遇到突發(fā)狀況時(shí)，還可通過(guò)無(wú)線(xiàn)終端直接與司機(jī)通話(huà)。

4.10 旅客業(yè)務(wù)信息收集：每輛客車(chē)都與控制中心保持一條實(shí)時(shí)雙向數(shù)據(jù)傳輸通道，作為數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)使用，與旅客相關(guān)的所有移動(dòng)信息通過(guò)此通道進(jìn)行傳輸，為旅客提供各種信息，增加旅客的便利性，提供各種人性化服務(wù)。

5 鐵路無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展方向

隨著LTE在公眾運(yùn)營(yíng)網(wǎng)的引入，在強(qiáng)化GSM-R系統(tǒng)應(yīng)用的同時(shí)，鐵路部門(mén)也應(yīng)大膽創(chuàng)新，向LTE-R演進(jìn)是GSM-R發(fā)展的必然趨勢(shì)，越早地適應(yīng)新技術(shù)，就可以更靈活地應(yīng)對(duì)內(nèi)部及外部的通信需求，為未來(lái)的運(yùn)營(yíng)發(fā)展做好準(zhǔn)備。

目前，國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）正在積極研究GSM-R向LTE-R的行業(yè)演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，確保GSM-R技術(shù)隨電信科技的不斷發(fā)展，使用的生命周期可以獲得延長(zhǎng)。從發(fā)展情況看，無(wú)線(xiàn)技術(shù)在鐵路專(zhuān)用通信中擁有廣大的發(fā)展前景，有了GSM-R的成功運(yùn)營(yíng)及研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，我們必將開(kāi)發(fā)出新一代的適合國(guó)內(nèi)實(shí)際的鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)，為鐵路安全運(yùn)營(yíng)提供有力保障。

[1]劉柯.鐵路通信錄音設(shè)備設(shè)計(jì)分析[J].計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)，2010.

[2]王令朝.展望我國(guó)鐵路通信的發(fā)展趨勢(shì)[J].鐵道通信信號(hào)，2001-09-17.