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摘要：铁路交通向高速化与标准化方向的迈进，对通信业务支撑体系提出了新的要求，必须采用先进的通信技术，实现铁路通信网络的升级。为了保证列车运行安全，实现有效的信息传递，就需要组建一个功能更加完善的、技术更加先进的通信网络。 文章就无线技术在铁路通信中的应用和未来发展趋势进行探讨。
关键词：无线技术；铁路 ； 通信；应用
中图分类号：U28 文献标识码：A
1 铁路通信的发展概述
铁路通信在最初发展时期，传输采用了明线和电缆，交换设备使用的是落后的步进制及后来的纵横制交换机，铁路专用通信则以人工台方式为主，随着通信技术的发展，铁路通信也随之更新换代，到90年代数字光纤通信已经被广泛的使用，随着程控及软交换技术的成熟，电话进行了全面升级，形成基本的长途骨干交换网，铁路专用分组交换数据网初步建立，行车电话也推广采用了数字调度设备，在技术先进性、设备稳定性等方面都有了大幅度的提高。
在无线技术的应用方面，由于行业特点铁路也是较早开始使用的。20世纪50年代，铁路工作人员开始使用电子管无线通信设备，70年代全部改用晶体管无线通信设备，80年代在站场应用了便于携带的150MHz、450MHz的站内无线电台，同时根据需要又开发出适应其他岗位的无线应用，使业务迅速得到了推广。随着科技技术的发展，数字移动通信系统技术日趋成熟，经过长期的推广和使用，现GSM-R成为铁路正在使用的专用数字移动系统，成为铁路通信的重要组成部分。
2 铁路无线通信的特点
2.1 覆盖范围广
中国地域广阔，共有31个省市自治区，部分省市之间相距几千多公里，并且列车在运行过程中要通过多个铁路局及集团公司的管辖区域，每个单位均有调度指挥及为车辆服务的部门及人员，所以通话对象不固定，这就需要一个统一的呼叫方式及规则，由联合控制中心根据列车运行区间及位置确定呼叫路由及地址。这也是符合我国铁路特得点的独特通信方式。
2.2 需要具备数据的传输功能
列车无线电台设备不仅需要语音传送，还需要有传输数据的能力，应具备多功能的数据接口，可以传输列车运行所需的各种数据，交换信息，确保列车通信及监控的实时性和有效性。
2.3 综合性要求强
铁路运营所需支撑体系庞大，车务、机务、工务、电务、车辆等单位各司其职，对通信的需求也存在差异，这就要求无线通信设备具备很好的适应性，结合各部门需要开发相应功能。设备要有良好的综合应用能力，一机多用，即能传递语音还能传送数据，将列车信息根据需求传递到不同单位，各取所需，便于部门间联动，提高统一协调能力。
3 铁路移动通信系统介绍
GSM-R（GSM for Railway）为铁路专用数字移动通信系统，和GSM网络标准相似，是从欧洲引进的铁路通信专用系统。GSM-R是基于GSM技术平台，针对铁路无线通信的特点，专门为铁路设计的数字移动通信系统，提供特色的附加功能的高效综合无线通信系统，并增加铁路移动通信所需业务（组呼、群呼、强插、强拆、优先级别等功能），构成整体的解决方案。GSM-R同时还具备数字集群的功能，满足列车高速运行时的无线通信要求，可以提供应急通信、无线列调等语音通信功能，安全可靠。GSM-R还是一个信息化的平台，使得用户可以在这个信息平台上轻松开发各种各样的铁路应用。GSM-R通信系统主要由基站系统（BSS）、网络系统（NSS）、管理系统（OSS）三大部分和移动终端设备组成。其中网络系统包括移动交换系统、移动智能网系统、和分组交换无线业务系统，是GSM-R系统的核心组成部分，实现了与其他网络的有机结合 。
GSM-R系统网络结构图
4 GSM-R技术的应用
GSM-R系统不仅可以提供语音业务，还可以提供数据业务、智能业务。针对铁路通信需求，GSM-R系统还提供了组呼叫、寻址、广播呼叫、紧急呼叫等特殊方面的要求。
4.1 调度命令传送：TDCS根据调度命令中的机车编号查找对应的目的IP地址，将命令从无线列调车站台发出，经过GSM-R网络组成的数据链路传送到车载无线通信设备，机车就能接收到调度下发的命令。调度命令是各级调度指挥人员向列车司机下达的书面指令，是列车运行指挥系统的重要组成部分。
4.2 列车调度指挥：调度与司机之间的通话是行车通信系统的重要组成，负责指挥各种车辆的运行，保证机车司机、车站值班员、列车调度员之间以及车站值班员、机车司机、运转车长之间的通信畅通，确保安全。
4.3 机车同步控制：有时列车需要多个机车牵引，在运行过程中，两台机车之间包括加速、减速和制动等一系列行为必需同步操纵，利用本业务可实现机车间信息的传递和交换。
4.4 列车自动控制：通过GSM-R提供车地之间双向安全数据传输通道，接收由GPS或其他的定位工具提供的位置信息，控制列车运行，可代替以前的信号灯指示，保证列车运行安全。
4.5 机车信号和监控信息传送：实现车载设备和地面间的数据传输，提供机车信号和监控信息传输，储存调车模式的相关信息，构成站场通信系统重要组成部分。
4.6 列车停稳信息传送：利用数据采集传输应用系统，可传送列车是否停稳信息，提高车辆运行的安全性。
4.7 车次号传输：车次号传送是实现车辆调度指挥的重要一环，通过对列车车次号的自动跟踪，实现调度中心对车辆运输业务的监控机办理。
4.8 列车尾部监控数据传输：在列车行进当中，司机应当准时了解列车性能变化。列车监控系统可以提供车尾风压数值，电池电压情况，主风管风压情况等等，实现对车辆状态进行实时监控。
4.9 区间无线通信：在区间作业可以使用GS M-R作业手持终端，包括机务、车务、工务、电务、公安等单位可根据需要进行内部的业务联系，在有特殊情况时可与列车调度人员或其他用户联系，在遇到突发状况时，还可通过无线终端直接与司机通话。
4.10 旅客业务信息收集：每辆客车都与控制中心保持一条实时双向数据传输通道，作为数据通信业务使用，与旅客相关的所有移动信息通过此通道进行传输，为旅客提供各种信息，增加旅客的便利性，提供各种人性化服务。
5 铁路无线通信技术的发展方向
铁路无线通信技术随着科技的进步不断发展，既有其普遍性又存在特殊性，未来发展应该向公众网络融合的迈进，向固网的三网融合一样达到与公众网络的统一，使用户通过专用通信网实现与公众网同样的应用功能，满足各种信息交流的需要，使用户在任何地方都可以获得无差别服务，实现宽带的无线接入。
随着LTE在公众运营网的引入，在强化GSM-R系统应用的同时，铁路部门也应大胆创新，向LTE-R演进是GSM-R发展的必然趋势，越早地适应新技术，就可以更灵活地应对内部及外部的通信需求，为未来的运营发展做好准备。
参考文献
[1] 郑祖辉，鲍智良. 数字集群移动通信系统[M]. 北京：机械工业出版社，2002.
[2] 沈尧星. 铁路数字调度通信[M]. 北京：中国铁道出版社，2004.
[3]刘新宇.《大准铁路GSM-R无线网络方案》[J].内蒙古科技与经济，2010. |
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发表于 2022-2-27 18:36:48