基于分布式基站的鐵路無線列調(diào)改造關(guān)鍵技術(shù)研究

蘇丁榮

【摘 要】一直以來，我國鐵路無線列調(diào)系統(tǒng)使用450 MHz的模擬鐵路通信平臺(tái)，但隨著鐵路建設(shè)水平的提升與路況越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的模擬式列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的需求，而且舊的通信設(shè)備也不能完美地兼容新型數(shù)字設(shè)備，因此文章從我國鐵路無線列調(diào)的現(xiàn)狀出發(fā)，分析450 MHz通信系統(tǒng)存在的問題及局限性，提供通過分布式基站方案來改造現(xiàn)有的鐵路無線列調(diào)系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】基站;鐵路;無線;列調(diào)

【中圖分類號(hào)】U285.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）03-0146-03

0 引言

列車無線調(diào)度電話（簡稱無線列調(diào)）是重要的鐵路行車通信設(shè)備，號(hào)稱列車行車“三大件”之一，在保證列車正點(diǎn)運(yùn)行、降低機(jī)車能耗、提高通過能力、通告險(xiǎn)情、防止事故、救援搶險(xiǎn)等方面都具有重要的作用。無線列調(diào)系統(tǒng)負(fù)責(zé)列車的位置與運(yùn)行方向，其工作成員包括行車調(diào)度員、車站值班員、助理值班員、機(jī)車司機(jī)、運(yùn)轉(zhuǎn)車長等。自從我國鐵路管理體制進(jìn)行政企分開改革以來，鐵路建設(shè)與設(shè)備投資也上了一個(gè)大臺(tái)階。2013年，全國鐵路投資為5 327.70億元，機(jī)車擁有量為2.08萬臺(tái)，客車擁有量為5.88萬臺(tái)，貨車擁有量為68.8萬臺(tái);2014年全國鐵路投資為8 088億元，機(jī)車擁有量為2.11萬臺(tái)，客車擁有量為6.06萬輛，貨車擁有量為71.01萬輛;2015年全國鐵路投資為8 238億元，機(jī)車擁有量為2.1萬臺(tái)，客車擁有量為6.5萬輛，貨車擁有量為72.3萬輛;2016年全國鐵路投資為8 015億元，機(jī)車擁有量為2.1萬臺(tái)，客車擁有量為7.1萬輛，貨車擁有量為76.4萬輛;2017年全國鐵路投資為8 010億元，機(jī)車擁有量為2.1萬臺(tái)，客車擁有量為7.3萬輛，貨車擁有量為79.9萬輛。從以上數(shù)據(jù)可以看出，我國鐵路列車數(shù)量從2013年起就已經(jīng)達(dá)到了百萬級(jí)，需要性能穩(wěn)定而且抗干擾能力強(qiáng)的專用通信系統(tǒng)才能高效地調(diào)度如此龐大的列車群。當(dāng)前，我國鐵路里程約10萬km，采用無線列調(diào)系統(tǒng)占7萬～8萬km，但隨著鐵路建設(shè)水平的發(fā)展與路況的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的模擬式列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的需求，而且舊的通信設(shè)備也不能完美地兼容新型數(shù)字設(shè)備。因此，本文從我國鐵路無線列調(diào)的現(xiàn)狀從發(fā)，分析450 MHz通信系統(tǒng)存在的問題及局限性，提供通過分布式基站方案來改造現(xiàn)有的鐵路無線列調(diào)系統(tǒng)。

1 現(xiàn)有無線列調(diào)平臺(tái)架構(gòu)及存在的問題

1.1 無線列調(diào)平臺(tái)架構(gòu)

國內(nèi)鐵路無線列調(diào)主要采用450 MHz與400 MHz的模擬對(duì)講系統(tǒng)，根據(jù)《列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)制式及主要技術(shù)條件（TB/T 3052—2002）》標(biāo)準(zhǔn)，按設(shè)備使用區(qū)域劃分，可分為調(diào)度中心設(shè)備、車站設(shè)備、區(qū)間中繼設(shè)備與列車設(shè)備，其中調(diào)度中心設(shè)備主要包括調(diào)度總機(jī)、調(diào)度命令發(fā)送設(shè)備等，車站設(shè)備主要包括車站電臺(tái)、調(diào)度命令接收裝備等，區(qū)間中繼設(shè)備主要包括區(qū)間中繼電臺(tái)、低頻對(duì)稱電纜、供電設(shè)備等，列車設(shè)備主要包括機(jī)車電臺(tái)、便攜臺(tái)等。組網(wǎng)方式包括有線與無線2種，車站電臺(tái)與機(jī)車電臺(tái)之間采用無線通信方式，車站電臺(tái)、機(jī)車電臺(tái)與便攜臺(tái)之間采用無線通信方式，調(diào)度中心連接采用有線通信方式，便攜臺(tái)與車站臺(tái)、機(jī)車臺(tái)之間最大距離不超過3 km。供電方式方面，車站臺(tái)采用交流電源與蓄電池共同供電，交流電源故障時(shí)由蓄電池供電，機(jī)車臺(tái)使用列車供電設(shè)備，便攜臺(tái)采用電池供電方式，區(qū)間中繼臺(tái)使用交流電源與蓄電池供電，也可采用直流遠(yuǎn)供供電方式。

1.2 無線列調(diào)平臺(tái)存在的問題

隨著既有鐵路線提速和高速鐵路的大規(guī)模建設(shè)，既有無線列調(diào)系統(tǒng)存在的功能單一、頻率利用率低、多用戶爭(zhēng)搶信道、制式不統(tǒng)一等缺陷，已不能適應(yīng)技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)代化運(yùn)輸生產(chǎn)的需要，不能滿足列車控制系統(tǒng)安全信息傳輸?shù)男枨蟆８鶕?jù)工信部文件，考慮模擬制式的450 MHz頻段帶寬窄而且頻譜利用率較低，停止審批該頻段的設(shè)備與證書，將450～470 MHz頻段指定給IMT業(yè)務(wù)，因此鐵路無法再采購到該頻段的設(shè)備與系統(tǒng)。

2 鐵路無線列調(diào)系統(tǒng)改造關(guān)鍵技術(shù)

無線列調(diào)通信系統(tǒng)的用戶包括調(diào)度員、機(jī)車司機(jī)、列車車長、車站值班員，用戶之間的通信模式有大三角與小三角2種。大三角模式要求滿足調(diào)度員可對(duì)該調(diào)度區(qū)段的所有機(jī)車進(jìn)行呼叫、通話，并發(fā)布通告，調(diào)度員采用選站后群呼方式呼叫司機(jī)、司機(jī)采用信令方式呼叫調(diào)度員并通話，調(diào)度員與司機(jī)通話時(shí)具有越區(qū)切換功能，調(diào)度員可選站呼叫車站值班員并通話，以及車站值班員可呼叫調(diào)度員并通話等功能。小三角模式要求滿足車站值班員同頻呼叫司機(jī)或車長并通話、司機(jī)或車長同頻呼叫車站值班員并通話等功能。高速鐵路建設(shè)路線環(huán)境較復(fù)雜，在并線、編組場(chǎng)、交叉、隧道、樞紐站、山谷與橋梁多彎等地帶對(duì)信號(hào)的穩(wěn)定性要求較高，傳統(tǒng)宏基站由于設(shè)計(jì)原因不能完全滿足這些特殊地形的信號(hào)覆蓋要求，因此需要考慮更先進(jìn)的無線信號(hào)覆蓋技術(shù)來解決此類問題。本文擬通過對(duì)現(xiàn)有的無線列調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改造，在并線、編組場(chǎng)、交叉、隧道、樞紐站、山谷與橋梁多彎等地帶采用分布式基站實(shí)現(xiàn)信號(hào)覆蓋。

2.1 鐵路無線列調(diào)的組網(wǎng)方式（如圖1所示）

我國現(xiàn)有的無線列調(diào)系統(tǒng)的頻段帶寬只有4Mb/s，使得在并線、編組場(chǎng)、交叉、隧道、樞紐站、山谷與橋梁多彎等地帶頻率資源不足，所以本文擬采用分布式基站對(duì)傳統(tǒng)基站進(jìn)行改造，近端設(shè)備為無線基帶控制單元，遠(yuǎn)端設(shè)備為射頻拉遠(yuǎn)單元，無線基帶控制單元與射頻拉遠(yuǎn)單位之間通過光纖連接，這樣可以增加小區(qū)的覆蓋范圍和頻率利用率，不僅降低了成本，而且提高了組網(wǎng)效率。

2.2 鐵路并線/交叉線區(qū)段的無線覆蓋（如圖2所示）

對(duì)于鐵路并線/交叉線區(qū)段的無線覆蓋采用分布式基站，在并線區(qū)段設(shè)置3個(gè)基站信號(hào)，交叉線區(qū)段設(shè)置6個(gè)基站信號(hào)，就可以達(dá)到小區(qū)切換的唯一性，解決了現(xiàn)有無線列調(diào)系統(tǒng)在兩條鐵路并線/交叉線區(qū)段無線信號(hào)頻率資源不足的問題。

2.3 鐵路樞紐地區(qū)段的無線覆蓋（如圖3所示）

對(duì)于鐵路樞紐地區(qū)段的無線覆蓋采用共小區(qū)技術(shù)，在中心區(qū)域設(shè)置主射頻拉遠(yuǎn)單元，每個(gè)節(jié)點(diǎn)區(qū)域設(shè)置輔助射頻拉遠(yuǎn)單元，設(shè)備之間通過電纜連接，使得各線路能有效使用頻段帶寬，而且分布式基站的特點(diǎn)可以滿足無線信號(hào)能夠較好地覆蓋和降低無線干擾的要求。

2.4 鐵路隧道內(nèi)的無線覆蓋（如圖4所示）

對(duì)于鐵路隧道內(nèi)的無線覆蓋將射頻拉遠(yuǎn)單元設(shè)置在隧道內(nèi)，通過泄漏電纜與隧道外的無線基帶控制單元連接，同時(shí)將切換點(diǎn)控制單元與無線基帶控制單元同步，不僅可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，而且可以提高頻率利用率。

3 結(jié)論與討論

本文針對(duì)現(xiàn)有450 MHz的鐵路無線列調(diào)系統(tǒng)存在的問題及局限性，從經(jīng)濟(jì)性與穩(wěn)定性角度出發(fā)，提出了一種基于分布式基站的無線列調(diào)改造方案，不僅能較好地滿足鐵路專用通信需求，而且能夠最大限度地兼容現(xiàn)有的模擬式列車調(diào)度通信平臺(tái)，降低了工程的建設(shè)成本。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]