進入21世紀,隨著鐵路跨越式的發展,鐵路通信系統也迎來了劃時代的轉變,鐵路對通信技術的要求趨向于大容量、數字化以及接入的移動化。信息容量大可以使行車指揮、物流信息、客站服務、設備維護、辦公管理、安保聯防等眾多的用戶共享一個安全可靠的信息平臺;數字化是保證大容量高質量通信的基礎。為提高工作效能,隨時滿足多系統用戶實時通訊的要求,使鐵路引入了無線接人的新技術;但如何解決沿鐵路線的無線場強連續、可靠覆蓋和鐵路通信指揮的特殊通信方式,對鐵路通信系統提出了新的要求。
概述
因鐵路線路分散,業務種類多樣化;為指揮運行中的列車,站車間必須采用無線通信。因此,鐵路通信必須是有線和無線相結合,采用多種通信方式。自1839年英國在大西方鐵路上使用車站間的電報通信以來,隨著通信技術的不斷提高和現代化,采用電報機、電話機和傳真設備并利用架空線、對稱電纜、同軸電纜開通載波通信,使用了中短波無線電通信、微波接力通信、衛星通信和光纖通信等。鐵路通信按通達地區和范圍可分為鐵路長途通信、鐵路地區通信、鐵路區段通信和鐵路站內通信等;按通信的業務性質可分為鐵路公用和專用通信。
鐵路長途通信是經過長途傳輸設備連接的鐵路電話、電報和數據通信,使用人工交換機和長途自動交換機,存儲程序控制電子交換機也用于長途交換。鐵路地區通信為同一地區的鐵路系統用戶問的通信,主要是采用電話通信,通過長途交換設備可接長途通信網,設置市話中繼線可接人市話系統。地區通信一般使用電纜傳輸,將廣泛采用存儲程序控制數字交換機。鐵路區段通信為鐵路沿線各部門用于指揮、調度、行車、管理等公務的專用通信系統,包括調度電話、站間行車電話、基層業務電話、區間電話和列車預報確報電報等。鐵路站內通信用于鐵路站場各種作業指揮和生產聯系,采用站場有線電話、站場無線電話、站內電報和電視,以及站場擴音和信息控制。
1 鐵路通信的發展方向
1.1 對傳統通信網進行系統優化
目前,需要對傳統的鐵路傳輸網、接入網、電話交換網、調度通信網進行系統優化。與中長期鐵路規劃相匹配,根據鐵路信息化規劃和新業務要求,按照數字化、網絡化、寬帶化和綜合化原則,積極促進鐵路通信網的優化和建設,提高適應鐵路信息化的能力,推動新型通信業務在鐵路的應用,為運輸生產提供如下的現代化信息通信手段。
第一,構建綜合數據通信網,核心內容就是建設以IP數據網為代表的信息化基礎網絡,形成鐵路的信息化網絡平臺。與此同時擴大會議電視網,會議終端延伸到基層維修車間。
第二,進行干線調度和區段調度的聯網,力爭全面實現調度通信數字化、業務綜合化,逐步推廣大容量數字調度通信交換機和觸摸屏調度臺,進一步提高調度通信服務質量。
第三,對無線列調區間設備實施遠程監控,提高無線通信系統區間中繼設施的可靠性,推廣采用具有遠程監控能力的光纖直放技術,研究綜合使用區間中繼設備提供多業務的技術裝備。
第四,適應機車交路的調整,逐步統一長干線的既有無線列調系統使用頻率,研究地區的頻率規劃方案,做到點線結合,既要減少司機的頻率轉換操作,又要優化系統的使用頻率,減少或避免列車運行途中的頻率或制式轉換。
第五,適應鐵路客貨運營的需要,建立鐵路客運、貨運、公安等部門面向社會綜合使用的統一號碼通信接入平臺。
1.2 綜合視頻監控技術平臺
為滿足鐵路客運服務和安全監控需要,必須建設綜合視頻監控技術平臺。應用對象主要有四個方面:一是重點線路設備監控,如青藏線格拉段綜合視頻監控系統;二是客運車站重點區域監控,如動車組站臺、候車區監控;三是編組站貨運裝載監控;四是關鍵安全設備監控。在具體實施上,規劃建設鐵路局和鐵道部監控中心,調整視頻監控網絡結構,統一IP地址,形成鐵路綜合視頻監控網絡的基本框架,目標是建設一個鐵路共享視頻網絡平臺,為各類動態圖像傳送業務提供通信平臺。
1.3 應急救援指揮通信系統
還需要建設應急救援指揮通信系統。結合客運專線建設,建成北京、上海等鐵路局的應急救援指揮中心的應急通信系統,實現緊急事件指揮的現場話音、圖像、數據的接入和傳送功能,并能與綜合視頻監控系統、防災安全監控系統互聯,實現平時監控與應急通信的結合,實現資源共享最大化。
2 以GSM—R為龍頭
GSM—R中文全稱為鐵路移動通信系統標準,GSM—R系統是國際鐵路聯盟(UTC)和歐洲電信標準協會(ETST)為歐洲新一代鐵路移動通信開發的技術標準。GSM—R技術是基于成熟、通用的公共移動無線通信系統GSM平臺之上,專門為滿足鐵路應用而開發的數字式移動無線通信技術。
2.1 GSM—R系統組成
GSM—R系統由六個子系統組成:交換子系統(sss)、基站子系統(uss)、運行與維護子系統(OMC)、通用分組無線業務子系統(GPRS)、終端子系統及移動智能網子系統(IN),并通過交換子系統(sss)中的網關移動交換中心(GMSC)實現與其他通信網絡的電路域業務的互聯互通,通過通用分組無線業務系統(GPRS)中的網關GPRS業務支持節點(GGsN)實現與其他數據信息網絡的分組域業務的互聯互通。
2.2 GSM—R功能特點
GSM—R以GSM平臺為基礎,因此除了GSM所具有的越區切換、漫游等特性外,GSM—R還具有如下專有的特性。
功能尋址(FunetionM Addressing,FA):便于固定(移動)用戶撥號呼叫列車上移動用戶的一種方式�;谖恢玫膶ぶ罚罕阌诹熊嚿弦苿佑脩�(如火車司機)呼叫固定用戶(調度員)的一種方式。例如當火車司機呼叫固定用戶(調度員)時,系統依據移動用戶(火車司機)的當前位置(所在控制區,/J、區)對固定用戶(調度員)進行尋址,自動地將呼叫轉接到列車當前所在控制區的調度員。
3 GSM—R技術的實際應用
青藏鐵路:我國在青藏鐵路通信中采用了專用的GSM—R系統,解決了凍土地帶信號傳輸問題,減少了維護工作量;創造性的采用雙交換機、同站址雙基站無線覆蓋方式,使GSM—R網絡達到了可靠性、有效性、可維護性、安全性等技術指標要求。
大秦重載鐵路:大秦線是重載運輸專線,山區多、隧道多、曲線多。鐵道部針對大秦線的技術難點,組織多方力量集中攻關,在GSM—R網絡電路交換業務的基礎上,自主研發了機車同步操控地面應用節點、車載通信單元和管理維護設備,為實現2萬噸重載組合列車多種編程方式同步操控提供了可靠的網絡條件;同時采用同站址雙基站和基站交織兩種無線覆蓋方式混合組網,滿足了不同地理環境的網絡可靠性需求;在機車同步操控系統通信平臺的基礎上進行系統功能升級,自主研發了可控列尾主機和控制盒,從而節省了機車使用數量,提高了經濟效益。
膠濟線提速工程:膠濟線地處我國經濟發達地區,是客貨混運線路,運輸非常繁忙,電磁環境復雜。圍繞200KM/H干線鐵路建設和發展的需要,鐵道部組織多家單位積極開展GSM—R應用創新,協調移動運營商進行GSM電磁環境清理,克服了外界干擾,優化了GSM—R無線基站分布,創造了在繁忙干線運營GSM—R的新經驗。
結束語
鐵道部明確指出,鐵路信號與通信的技術發展方向是數字化、網絡化、智能化和綜合化。鐵路通信應當在國家發展戰略的指導下,積極采用先進、成熟、經濟、適用、可靠的技術,強化基礎理論的研究,重視應用業務的開發,完善標準體系結構,立足國產化,增強自主創新能力,隨著通信技術的發展,GSM—R技術在鐵路通信中一定有好的應用前景。
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本文標題:鐵路信息化現狀和移動接入的應用
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