鐵路應急通信系統的技術研究

王玫玫 中國鐵通北京通信設備維護中心

鐵路應急通信系統的技術研究

王玫玫 中國鐵通北京通信設備維護中心

概 要近年來，隨著鐵路建設的快速發展，列車速度和密度不斷提高，對運輸安全和應急通信保障能力提出更高要求。當發生行車事故或嚴重自然災害時，應急通信系統需要迅速及時將現場信息發送至應急指揮中心，使上級領導及時掌握現場情況，快速處置，并將各類指揮命令及時傳達給現場相關搶險人員。由此可見，迅速、安全、保密、準確和暢通的鐵路應急通信系統在鐵路運輸保障工作中起著重要作用。

1、鐵路應急搶險通信系統的結構設計

1.1 系統結構

1)、網絡結構

鐵路數據通信網由主干網和基層網組成。主干網是鐵道部與鐵路局，鐵路局與調度區間的通信網絡，它主要是網狀結構兼分層樹形，這種結構有利于靈活的點到點通信且便于附加迂回路由?；鶎泳W負責調度區間至車站及車站間的通訊，主要為星型結構。主干網由于通信容量大，距離長，通信介質一般采用光纜，而基層網由于線路改造投資太大，現在還是光纜和同軸電纜混合傳輸的局面。網絡結構和傳輸介質決定了接入通信設備的性能和訪問權限，因此它們是規劃整個應急搶險通信系統的基礎。

2)、系統組成

根據網絡結構，我們可以劃分出應急搶險通信系統各級的所屬設備。首先是應急救援中心的中心設備，分為路局救援中心設備和鐵道部救援中心設備，主要功能是接入視頻、多路電話、靜態圖和數據信號。下一級是車站側設備，負責多路語音、數據信息的轉按和基于寬帶數傳的視頻寬帶數據的接入。最底層是現場設備，它提供通話柱雙絞線的接口，充分利用現有資源復接多路數字通信，為現場的圖像、數據、電話提供平臺。

1.2 設備的模塊化設計

面對這樣的大系統，首先我們根據鐵路現場的實際情況和鐵路通信網絡機構的專用性來定義設計標準。

標準規范滿足后根據功能需求劃分出低耦合度的各個模塊，如通信網由3類設備構成，這些設備雖然接口不同且實現的功能差異較大，但分析硬件底層會發現大部分設計開發具有冗余性，例如：處理器及其基本外圍控制器，存儲器，單通道語音的接入、輸出等等。我們在前期設計可以考慮先實現基本模塊再追加面向獨立設備的附加功能模塊，這樣不僅可以節省投資而且大大縮短了開發周期。

以下我們舉例分析。為了能夠將動圖、語音、數據、遠程指揮等多種業務綜合到同一平臺上，提供多路語音通道，接收高頻無線視頻音頻信號，同時提供2M接口、V.35數據接口及以太網接口的數據接入?；灸K應包括高速處理器、多媒體數據通路、存儲器和語音模數轉換等。現場設備附加模塊有以2B+D為基礎的ISDN數據接口，多路語音匯接橋、完成圖像數據接入的以太網接口、可充電電池等子模塊。車站設備附加模塊有數據流轉接模塊、語音數據流分接模塊、2M數據接口模塊、寬帶圖像數據接收模塊等。中心設備相應有視頻解壓縮模塊、遠程指揮信息流與語音數據復接模塊、2M數據接口模塊等。

2、鐵路應急通信系統的接入技術

鐵路應急通信系統所采用的各種接入手段，就是為建立鐵路事故現場至鐵路局指揮調度中心之間透明的傳輸通道。將事故現場的各種信息（圖像、語音及數據）傳送到指揮調度中心，從而保證各級應急指揮中心的指揮人員能對鐵路應急搶險工作作出實時、準確的決策，并將各種指揮命令及時傳達給現場相關搶險人員。

圖1 通話柱接入方式應急通信系統示意

圖2 光纖接入方式的應急通信系統示意

圖3 無線接入方式的應急通信系統示意

圖4 衛星接入方式的應急通信系統示意

2.1、通話柱接入方式

利用區間通話柱接通應急電話和上傳靜止圖像的應急通信接入系統，是既有鐵路線主要使用的一種現場接入方式。應急現場通信人員通過應急線接至鐵路沿線各區間通話柱預留線接通應急救援電話，再通過靜圖筆記本終端設備，將相機采集到的靜止圖片利用已接通電話，經調制解調器和自動電話網連接至路局指揮中心靜圖服務器，通話柱接入方式應急通信系統示意如圖1所示。

通話柱接入方式使用年限較長，只能傳輸靜圖，而且通信速率約為30到50kbps (與區間通話柱質量有關)，傳輸圖像的數量和速度有限，現在一般使用于既有老鐵路線，新建高速鐵路已經不采用?，F有通話柱接入系統的通道、設備和系統越來越不能滿足鐵道部、鐵路局的靜圖傳輸要求。為了適應鐵路對應急救援發展的要求，提高應急通信的質量和速度，現已逐步準備對現有通話柱接入系統進行改造。有線帶寬方式采用便攜式SHDSL調制解調器，經區間接線柱與小站SHDSL調制解調器連接接入SDH 2M傳輸設備，利用現有SDH設備提供基于2M通道與路局路由器連接進行圖像傳輸。改造后應急通信尤其是圖像傳輸速度和質量都有較大改善。

2.2、光纖接入方式

應急現場通信人員采用現場綜合接入設備，將話音、圖像和數據等信息通過光纖加光Modem的連接方式，傳送至車站或區間接入點2 M通道，然后通過專用通道接至路局應急中心系統。光纖接入方式的應急通信系統示意如圖2所示。

光纖接入方式采用光纖接入技術，傳輸容量和質量都很好，并且接人距離一般可達數十公里，但由于從應急現場到車站(區間)接入點需要臨時布放光纖，光纖布放越長則所需時間越長，這對應急搶險是一個缺點。所以，光纖接入方式一般在新建鐵路(無通話柱)事故現場距接入機房2KM范圍內使用。另外，若事故現場距通信機房不超過200米，可采用直接從機房DDF接2M線連接至現場應急接入系統。

2.3、無線接入方式

應急現場通信人員采用現場綜合接入設備，將話音、圖像和數據等信息通過架設的5.8 G無線接入基站，傳送至車站或區間接入點的2 M通道，然后通過專用通道接至路局應急中心系統。無線5.8 G接入方式的應急通信系統示意如圖3所示。

5．8 G寬帶無線接入方式具有開放頻段，能提供高速、大容量數據語音業務，實現業務快速接人的特點。但是5. 8G無線接入方式發生事故時，需臨時安裝基站天線，而且事故現場的天線應與基站天線對上；因此應急通信人員要有經驗，改接入方式適用于在視距范圍內傳播，若遇遮擋物則影響傳輸效果，目前一般在新建高速鐵路距車站、區間接入點2 km以內障礙物較少的地點使用。

2.4、衛星接入方式

與地面通信系統相比，衛星接入雖然有延時較長的缺點，但卻具有一些地面網絡無法比擬的優點：覆蓋面廣，具有極佳的廣播性能；傳輸不受地理條件的限制，組網靈活，利于推廣多元化的多媒體應用；技術成熟，標準穩定等?；谛l星接入方式的鐵路應急通信系統組網示意圖如圖4所示。

衛星接入的缺點是設備昂貴，體積龐大。設備搬運到現場比較困難，對于鐵路的某些地段即使裝運在通信車上也很難到達指定地點；需要采用專用儀表進行對衛星操作，一般都要采用自動伺服系統；需要臨時租用衛星通道并支付租金。

3、結論及展望

安全是鐵路運輸的生命線，鐵路事故時有發生。鐵路事故每年給國家造成巨大的損失，鐵路事故發生后，快速、準確、有序地進行救援，對于搶救傷者、減少事故損失、快速恢復正常運營至關重要。

隨著通信技術的發展，用戶需求的變化，在新技術跟蹤方面未來還要做大量的工作，加之鐵路應急通信系統設備比較復雜，但主要可以圍繞以下幾點展開: 關注國內外通信技術發展、減少設備數量、減輕設備重量問題、降低成本問題、提高系統整體的可靠性、解決現場圖像傳輸設備的雙向語音通信問題等。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.19.145