鐵路上的無線通信系統

辛妍

2013年5月《經濟學人》的一篇文章指出，由美國政府資助的州際鐵路客運專線Amtrak提供的無線網速度慢、不可靠，而且經常令人發(fā)怒。雖然Amtrak宣布它已經升級了列車上的移動無線互聯網，使其基于4G技術上運行，但乘客仍無法觀看視頻、收聽互聯網廣播、或是一次下載超過10Mb。但無可否認，升級至少讓速度加快了一點兒，而且也更可靠了。況且，與同樣緩慢、不可靠、和經常激怒人的飛機上的無線網絡連接（Wi-Fi）相比，至少Amtrak的服務是免費的。該文最后甚至建議，要在Amtrak的列車上使用可靠的無線網絡，最好還是使用自己的寬帶調制解調器，或者是與自己的手機共享服務。

其實，從鐵路歷史的早期開始，鐵路工業(yè)就依賴于通信。除了需要有成本效益的運營，鐵路公司也面臨著一系列的挑戰(zhàn)，比如乘客安全、車站和路口的安全、以及日益增長的乘客需求等。而無線通信在現代鐵路的安全、效率和運營中扮演著越來越重要的角色。

鐵路中的無線通信包括兩部分，一部分是專業(yè)通信，另一部分是公眾通信。

專用通信主要是針對鐵路運營的日常功能。比如鐵路信息系統支持鐵路信息的收集、傳送、處理、和異化等，以確保安全穩(wěn)定的鐵路運輸，并且提供高水平的運營服務和乘客信息服務。面對快速增長的“高速度和高密度”的鐵路運輸需求，同時還要應對來自于其他運輸方式的挑戰(zhàn)——比如飛機和汽車，鐵路運營商必須要升級過時的，以離線和窄帶寬為特點的鐵路信息系統。

公眾通信意味著乘客在列車上可以享受到和他們在地面上時一樣的服務，比如上網、收發(fā)郵件、觀看視頻節(jié)目等。在列車中，乘客通常是無所事事的，他們在有限的空間中會倍感無聊。而在列車上提供高速穩(wěn)定的無線連接無疑為乘客帶來了便利，并且最終可能會增加乘客人數。

從200年前第一個現代鐵路系統建立至今，列車通信系統的基本技術從許多方面來說改進并不大。如今許多鐵路網絡仍然使用基本的“眼球標記”視覺信號系統，這甚至對于19世紀的機車操作員來說都不陌生。然而，現在新的無線數據技術使得在未來的列車系統中創(chuàng)建像電力、磁懸浮等這樣先進級別的列車通信系統成為可能。需要注意的是，鐵路無線環(huán)境具有獨特的復雜特點，包括持續(xù)變化的噪音、多來源的介入、潛在的多用戶競爭有限的頻譜、以及用戶不可預知的使用等。為了滿足不斷增長的專業(yè)通信和公眾通信的需求，現代的列車通信系統必須要在列車內部、列車與地面間、已有鐵軌旁網絡等方面進行全面升級。

未來需求的關鍵點

無論是專業(yè)通信還是公眾通信，都需要更多的帶寬、更實時的響應時間和更高的可靠性。

帶寬：現在的旅客期望有更高水平的便利性、安全性和服務。要滿足這些高期望，列車運營商使用電話和數據系統進行實時監(jiān)控，使用現代客運信息和娛樂系統向乘客提供豐富的娛樂和信息內容，包括新聞、天氣、游戲、甚至是上網。而所有這些應用都需要有足夠的帶寬。此外，足夠的帶寬才能使語音、視頻和其他運行數據合并在一個列車控制網絡中成為可能，從而大大簡化操作和維護。眾所周知，電話服務、數據和客運信息娛樂系統等都是帶寬密集型應用，耗盡了現有網絡的極限，因此未來的需求中，具有足夠的帶寬是第一要務。

響應時間：老式的列車控制方法依靠人工操作員，他通過無線電、視覺信號和軌道電路的某種組合來指引方向。該方法的響應時間緩慢，而且出于安全考慮，軌道被劃分為長的“段”或“塊”，為防止災難，同一時間在一段鐵路上只允許有一列火車通行。基于通信的列車控制（CBTC）技術的推出能讓運營商縮短“段”的長度卻不會危及安全，從而提高了鐵路運營效率。然而，由于基于通信的列車控制系統接管了人工操作員，而該系統的功效高度依賴于通信的響應時間，因此快速的響應時間成為了順利運作的中心問題。如果系統響應時間很長，那么系統使用起來就會很繁瑣，而且改進也不大；相反，實時響應時間能讓基于通信的列車控制系統安全而高效地工作，盡可能讓更多的列車同時在軌道上運行。

在惡劣環(huán)境中的可靠性：隨著運營商利用先進的列車通信系統的新功能，越來越多的列車會依賴于可靠的通信。下一代鐵路無線通信系統必須足夠可靠，以承擔起這些新責任。特別是通信必須具有足夠的彈性來克服鐵路運輸中特有的危害，如天氣、沖擊、振動和電磁干擾等。并且依賴通信系統的鐵路運營商越多，對這些系統的可靠性要求就越高。

尋求可能的解決方案

IEEE802.11標準（俗稱Wi-Fi）從1997年開始為無線局域網（WLAN）所用。采用最新寬帶無線技術，比如IEEE802.11x，鐵路信息系統的數據通信網絡部署方面已經做出了巨大的努力。

無線技術將運營商從通信系統布線的局限和復雜中解放出來，尤其是對如鐵路系統這樣的很多部件都是移動的應用而言，通信系統布線更是個艱巨的任務。在現有的無線技術解決方案中，無線局域網因其能力和成本的最佳平衡脫穎而出。對鐵路運營商來說，無線局域網提供了帶寬和成本效益的最優(yōu)組合。

從表1比較可見，無線局域網是個較好的選擇，它能提供最大的帶寬和最低的總成本，意味著可以有能吃并吃得起的蛋糕。月服務費是衛(wèi)星和蜂窩通信的一項主要的長期持續(xù)開銷。如果采用無線局域網，不僅安裝成本低，而且不需要向衛(wèi)星或蜂窩提供商支付數據服務費。作為最后一片拼圖，優(yōu)化的漫游技術的發(fā)展使得無線局域網具有足夠的移動性水平，即使是在相對高的巡航速度下也能支持列車到地面的通信。

無線局域網的優(yōu)點

無線局域網在鐵軌旁通信、列車內通信和列車到地面的通信方面都具有其獨特的優(yōu)點，為它們帶來諸多益處。

無線局域網對鐵軌旁通信的益處：無線局域網消除了鐵軌旁網絡布線的難題，比如被盜、維護和破損等。

鐵軌旁網絡由許多機柜組成，用以共享一定長度軌道上的數據上傳和下載。這些網絡對一些軌道要素的運行起作用，比如輪軸計數、軌道轉換、照相、鐵路交叉等。另外，鐵軌旁網絡為列車到地面的通信網絡提供接入點。

現有的鐵軌旁網絡通常是依靠路邊機柜間的線纜來完成通信。這一脆弱的線纜可能會成為路旁基礎設施中薄弱的連接，因為它可能會成為破壞公物的目標，或者是被天氣所損壞。況且線纜中的貴金屬常被小偷作為目標，因此要支撐一個真正的鐵軌旁網絡所需的很多米長的線纜意味著巨大的不間斷的更換和維護成本。如果用無線局域網單元代替每個路旁機柜的線纜則會消除這些弱點。

無線局域網對列車內通信的益處：相對于聯結器，無線局域網有更高的流量和更低的維護成本。

鐵路運營商號召列車內網絡來支持更多的應用，包括乘客信息、公眾公告、視頻監(jiān)督、內部通話系統、和數據驅動的列車控制系統等。

傳統的有線列車內通信是靠車廂間的聯結器傳送數據。由于車廂不停運動造成的磨損，這些聯結器需要經常更換。更糟糕的是，聯結器帶寬固定、數據速率有限，這給列車內網絡的升級造成了嚴重的障礙。無線局域網對列車內網絡來說簡直是絕配，不僅能降低維護成本，而且能提高流量，足以支持列車內今天甚至是未來的更多應用。

無線局域網對列車到地面通信的益處：無線局域網可以輕松地支持高級基于通信的列車控制和乘客娛樂信息系統。

做為鐵軌旁網絡基礎設施和列車內網絡間的關鍵連接，列車到地面通信是實現重大變革的下一代鐵路應用的關鍵，比如豐富的乘客娛樂信息系統、通過基于通信的列車控制達成的自動列車運行等。

很顯然，使用現有的列車到地面通信系統這些下一代的鐵路應用都是不可能實現的。自動列車運行不依靠中心控制就可以實現列車調試配合，從而達到軌道的最大使用率，提高服務效率和頻率。為能安全地做到這一點，控制中心必須接收和發(fā)送大量數據，包括列車狀態(tài)、乘客狀態(tài)、攝像頭傳來的視頻數據、和緊急控制等。此外，乘客娛樂信息系統必須要傳輸實時的視頻、廣告、新內容或更多。要支持這些下一代的應用，10Mbps（或更高）是對流量的一個合理的估計。

顯而易見，這個級別的流量需求遠超過無線電通信的能力，這一從20世紀50年代開始的技術只能傳輸小流量數據。這一級別的流量需求甚至對現代的衛(wèi)星和蜂窩技術——比如高速下行分組接入（HSDPA）和全球移動通信系統（GSM）——來說都是一種負擔。IEEE802.11無線局域網標準最大可以傳輸300Mb的數據，它可以輕松實現今天可見的所有應用，并且有足夠的多余流量應對未來的可能應用。

迎接鐵路通信的未來

鐵路運行環(huán)境復雜，比如要經過隧道，也要經過繁忙的城區(qū)，而且鐵軌也可能會有急彎等，因此列車到地面通信要面對獨特的挑戰(zhàn)。一個可靠且有能力的列車到地面通信聯結是許多有價值的下一代列車系統的基礎，但要建立這個聯結卻是個令人怯步的任務。怎么才能在固定鐵軌旁的接入點和快速運行、通過許多不同運行環(huán)境的列車間建立保持一致的、不被打斷的聯結？無線局域網很可能是最優(yōu)解決方案，因為它可以從不同的天線戰(zhàn)略中進行選擇，以適應不同的環(huán)境挑戰(zhàn)。

比如在鐵路隧道內，這是個介入有限的環(huán)境，對這種環(huán)境而言，天線是一個具有成本效益的覆蓋解決方案。當鐵軌通過急彎時可能會更復雜，但只需要簡單地增加接入點的密度就可以確保連續(xù)的無線覆蓋。

地面上的接入需求可能很高，尤其是在繁忙的城區(qū)。無線局域網依舊可以使用多種策略創(chuàng)建網絡，以確保在這種情況下的穩(wěn)定可靠。比如具有快速漫游和雙重射頻冗余的室外無線接入點就非常適合這類情況，尤其是高接入密度部署時。

鐵路通信的未來已經到來，為了更好地發(fā)展，列車通信系統必須要做得更多。不斷變化的市場預期和技術進步推動了列車通信技術的發(fā)展，使其正在經歷過渡期。業(yè)內專業(yè)人士必須做好準備，以應對新挑戰(zhàn)或新風險。傳統的無線局域網技術在列車上實現無線連接存在挑戰(zhàn)，尤其是需要覆蓋成百上千公里長的長途列車時挑戰(zhàn)更為巨大，但這都可以通過各種方式得以解決。未來鐵路上的無線通信終將會讓乘客享受到同在地面上一樣的高質量服務。

行業(yè)洗牌在所難免

對眾多光伏中小企業(yè)來說，中歐光伏協議并非“雪中送炭”，不啻為倒逼他們轉型升級，靠信譽度和產品品質搶占市場，而非一味打價格戰(zhàn)。當然，這個過程中，部分產能落后企業(yè)將被淘汰，光伏行業(yè)將借此進入整合加速期。

為防止人為操縱市場價格，中歐雙方商定的光伏出口具體價格和數量沒有對外公開，但業(yè)內人士普遍推測，出口價格最低限度約為每瓦0.56歐元，總量在7GW左右，而去年，中國對歐盟出口的光伏產品總量約為12GW。

浙江龍柏光伏科技有限公司原本參與了這次談判，卻因失望，最終沒有在協議上簽字?！拔覀児竟夥a品原先的出口價格大約每瓦0.45歐元，如果按0.56歐元的最低要求，相當于漲價了20%，這我們肯定接受不了。”龍柏副總經理王小鑫表示，過高的底價，讓他們的產品喪失了價格競爭優(yōu)勢。

與他們情況類似的中小光伏企業(yè)還有很多，而在品質和服務上，大部分中小企業(yè)也不具備競爭優(yōu)勢。

“光伏產業(yè)到了差異化發(fā)展的時代，一窩蜂投資、過剩后又拼價格，這種傳統做法，要終結掉?！焙贾菔刑柲芄夥a業(yè)協會秘書長趙永紅說。

業(yè)內人士指出，政策接連利好有利于光伏行業(yè)長期發(fā)展，但行業(yè)洗牌也會提前到來。實際上，國家也鼓勵通過兼并重組實現產業(yè)優(yōu)化。

《意見》提出，利用“市場倒逼”機制，鼓勵企業(yè)兼并重組。加強政策引導和推動，建立健全淘汰落后產能長效機制，加快關停淘汰落后光伏產能。重點支持技術水平高、市場競爭力強的多晶硅和光伏電池制造企業(yè)發(fā)展，培育形成一批綜合能耗低、物料消耗少、具有國際競爭力的多晶硅制造企業(yè)和技術研發(fā)能力強、具有自主知識產權和品牌優(yōu)勢的光伏電池制造企業(yè)。

日前，漢能控股集團成功并購美國Global Solar Energy公司，成為全球首家實現柔性薄膜太陽能組件大規(guī)模量產的公司。這是漢能繼2012年并購德國Solibro和美國MiaSolé公司之后，在一年內完成的第三次海外技術并購。

漢能控股集團董事局主席李河君表示，柔性化、薄膜化是光伏產業(yè)發(fā)展的未來和總趨勢。隨著GSE并購的完成，漢能的柔性薄膜太陽能電池組件將開始大規(guī)模量產。這將大幅加速中國光伏產業(yè)的轉型與升級，為中國的太陽能光伏應用市場開辟新天地。

據了解，中國光伏業(yè)95%以上為晶硅太陽能，而在歐美日，薄膜太陽能技術幾乎占據了整個行業(yè)的70%。薄膜太陽能將成為未來光伏行業(yè)的主流發(fā)展方向，中國光伏在技術上仍有很大缺陷。

光伏業(yè)的“寒冬”讓許多同質化的中小企業(yè)陷入困境，出路只有兩個：轉型升級或退出重組。當然，有核心競爭力的企業(yè)在此次危機中不僅安然無恙，而且逆勢而上，擴大了戰(zhàn)果。

浙江合大太陽能科技有限公司并未參與此次談判，因為它們的主打產品光伏陶瓷瓦本身價格就在每瓦0.8～1歐元，遠高于限價。

該公司總經理侯生中表示，他們研發(fā)的光伏陶瓷瓦是差異性產品，具有獨特的競爭優(yōu)勢，所以訂單受到的影響不大?！肮夥夹g跟建筑結合是一個趨勢，我們的產品50%出口，主要市場就是歐洲。目前國內和國外的訂單都很多，在談的項目訂單就有2億元?！?/p>

光伏產業(yè)究竟如何實現轉型升級？中國可再生能源學會副理事長孟憲淦說，“光伏是技術和工藝更新換代很快的一個行業(yè)。光伏行業(yè)前些年成倍增長的粗放擴張模式不可持續(xù)，未來光伏企業(yè)發(fā)展的方向不是靠規(guī)模效益和壓低產品價格，而是依賴技術進步和科技創(chuàng)新?！?/p>

對此，經濟學博士馬紅漫也表示，有關部門在為光伏發(fā)電應用提供專向財政補貼的同時，也應著手建立和完善相關技術創(chuàng)新激勵機制，提高企業(yè)自主知識產權管理和支持能力。政府部門可以建立與光伏產業(yè)園區(qū)相對接的技術孵化平臺，加快專業(yè)人才輸送、技術瓶頸反饋、實驗成果轉化的速度，全面推動光伏產業(yè)技術升級。

治本之策：改革和市場

面對歐美喋喋不休的“雙反”調查，許多人都在納悶：過去幾年中國光伏企業(yè)為何舍近求遠跑到歐美拓展市場，以至受制于人。

業(yè)內人士透露，大部分光伏企業(yè)如果想要在國內銷售，都會面臨“關系”瓶頸，即如果沒有一定的國企背景，進入國內市場困難重重，這種困難甚至比在美歐遭遇到的阻力更大。

全國工商聯新能源商會秘書長曾少軍也佐證了這種觀點。他舉例說，自己所在的全國工商聯的會員大部分以私營企業(yè)為主，在新能源風風火火開展時，大部分國企已經跑馬圈地，占好了地盤。在他過去的經歷中，凡是競標成功的案例，都是因為和幾個央企聯合競標。

但即使大規(guī)模放開國內市場，光伏業(yè)的危機就不會上演嗎？產能過剩就不存在了嗎？如果是，那出現絕對和長期性過剩的鋼鐵、水泥又該如何解釋？

數據顯示，當前國內市場對光伏發(fā)電的消化能力不到既有產能的5%。針對光伏等產能過剩的成因，國務院發(fā)展研究中心產業(yè)經濟研究部部長馮飛在“2013京都論壇—產業(yè)結構調整與轉型”的主題演講中作了深刻闡述。

他指出，政府行政力量推動產業(yè)發(fā)展是造成這一輪產能過剩的重要原因。地方政府行政力量主導產業(yè)發(fā)展，造成產業(yè)雷同。特別是以土地、礦產資源、投資配套等極具誘惑力的手段吸引大型投資項目落地，使部分企業(yè)更加看重投資項目以外地方政府所給予的資源，造成投資行為異化，這其中包括很多民營企業(yè)。而從中央政府角度來看，投資項目行政審批制度存在弊端，扭曲了投資者行為。

其次，經濟運行波動性大，外需的急劇收縮加劇產能過剩，短期政策也影響投資者預期。馮飛建議政府在制定政策時不要大起大落，“一會兒猛踩剎車，有時候又猛轉方向。”

再者，當前還存在政策有效性不高，政府服務信息不足的問題。信息不對稱造成地方政府、企業(yè)不能在信息充分的基礎上，做出科學規(guī)劃或理性的投資決策。

在解決過剩產能的問題上，馮飛認為，事實證明用行政的辦法不能治本，根本出路還是要充分發(fā)揮市場的矯正和調節(jié)作用。

一方面要轉變思路，標本兼治，采取短期措施與長效矯正機制相結合的方式。短期措施要管住政府，特別是地方政府土地的出讓、礦產資源的出讓要公開、透明、合規(guī)，避免對投資、金融的直接干預，更不應該用財政直接補貼投資。

長效機制是要建立新型的準入制度，把審批制度以經濟規(guī)模作為主要審批依據轉變?yōu)橐陨鐣怨苤茷橹鞯姆绞?，并且要以?jié)能、環(huán)保和安全生產作為前置性條件；監(jiān)管方式也應該從前置性審批，轉變?yōu)槭轮泻褪潞蟮倪^程監(jiān)管。此外，要強化政府的信息披露和服務職能，建立產業(yè)發(fā)展預警機制，引導社會投資。

另一方面，要尊重市場規(guī)律，推動破產和產業(yè)重組，通過實施節(jié)能減排加速部分企業(yè)退出，同時建立退出援助體制對失業(yè)職工進行再就業(yè)和培訓。

國務院發(fā)展研究中心金融研究所副所長巴曙松近日也撰文指出，與上世紀90年代相比，雖然當前產能過剩的背景、特征具有一定相似性，但可能面臨著不同的宏觀約束?；诓煌募s束條件，預計本輪去產能過程需要更多依靠改革和市場的力量，才能達到效果。

目前，各有關部門正根據《意見》精神積極開展工作，加快推動光伏制造行業(yè)規(guī)范條件、光伏企業(yè)兼并重組實施意見、光伏標準體系、光伏發(fā)電相關補貼資金撥付管理辦法等各項配套政策措施的制定實施。這些細則何時能落地？國內市場何時能全面啟動？政府職能何時徹底轉變？光伏企業(yè)希望有一個確定的未來，或許那才是中國光伏業(yè)的真正拐點。