DMR技術在列車尾部安全防護裝置上的試驗

崔連平 張孝良

崔連平:朔州車務段 助理工程師 036000 山西朔州

張孝良:北京中瑞特通訊科技有限公司 高級工程師 100070北京

1 列車尾部安全防護裝置系統簡介

目前，列車尾部安全防護裝置 (以下簡稱列尾)已在鐵路上得到廣泛應用，列尾的應用取消了傳統守車作業模式，保障了鐵路的運輸安全，提高了運輸生產效率。現有列尾系統主要由列車尾部主機、列尾機車控制電臺和司機控制盒三部分組成。列尾裝置應具有標識列車尾部標志、風壓檢查、輔助排風制動、電池欠壓和主管風壓不正常自動報警等功能。由于現有列尾系統采用模擬通信技術，在設備應用中存在以下問題。

1．無線列調列尾系統與無線列調系統之間的同頻干擾嚴重，導致樞紐地區查詢列車尾部風壓困難，影響發車。

2．在不利于無線電傳播的弱場區段，如山區、多隧道區段，需使用移動中繼器，摘掛作業勞動強度大、效率低。

3．模擬通信可靠性不高，模擬列尾采用FFSK調制方式進行通信，在受到干擾和弱場情況下，通信成功率低。特別是大秦鐵路開行萬噸列車時，列尾系統需加掛移動中繼器才能保證大部分區段列尾系統的正常使用。

2 列尾數字化可行性分析

隨著科技的進步，數字技術作為無線通信技術的發展趨勢已日臻成熟。鐵道部辦公廳下發的辦運發【2010】1號文件，《關于轉發工業和信息化部有關150 MHz和400 MHz專用對講機頻率規劃和使用管理有關事宜的通知》中明確指出:“自2011年1月1日起，國家將停止對150、400 MHz頻段內模擬對講機型號的核準，全面推廣數字對講機，鼓勵科研單位、生產企業采用鐵路專用雙工頻率資源和數字無線電信道機”。

DMR(Digital Mobile Radio)是國際ETSI組織提出的最新專用數字通信系統標準，作為新一代數字通信系統，DMR支持多種業務，支持模擬通信系統升級為數字系統，它所用的調制方式為4FSK。DMR是一種開放式標準，目前國內外廠家采用DMR技術的數字產品已經成熟，產品種類齊全，在技術上極大地支撐了數字化列尾產品的開發。

列尾裝置采用數字技術可具備以下優勢。

1．節省頻率資源。DMR技術采用12.5 kHz或者6.25 kHz信道間隔，模擬帶寬為12.5 kHz或者25 kHz。由于數字化中的語音編碼一般采用參量編碼方法，它不是把語音信號的波形進行編碼，而是提取產生語音信號的特征參數并對特征參數進行編碼傳輸，傳輸速率一般在1.2～4.8 kb/s，因此可以滿足數字列尾的帶寬要求，意味著頻譜利用率更高。

2．抗干擾能力強。DMR采用4FSK方式調制，模擬語音信號首先經過A/D變換和語音編碼變換成數字信號，通過對語音和數據的數字化，以數字編碼和數字調制的方式，并采用數字信號處理方法進行優化，提高了通信的抗干擾能力。

3．數據通信能力強。傳輸距離遠、可靠性高、通信數據可強插、傳輸速率高、糾錯能力強。列尾裝置采用信道編、譯碼，可提高數字傳輸系統的可靠性。方法是通過在數據編碼輸出的序列中按某種規則加入一些多余碼元作為差錯控制用的監督碼，接收端根據這種規則可以發現錯誤或自動糾正錯誤，從而有效地提高數據通信能力。

4．數字電臺在數據傳輸時較FFSK安靜，產品更加人性化。

列尾通信數字化，首先面臨的就是與現有模擬列尾設備的兼容性問題，數字無線電臺可以數字和模擬兼容，通過列尾產品設計也可實現與在用設備的完全兼容。在列尾作業建立一一對應關系時，首先采用模擬方式通信，通過通信協議識別設備屬性，最終確定設備的工作方式。

3 現場測試情況

秦皇島車務段在柳村南站對列尾裝置生產廠家提供的設備進行了列尾無線通信效果的現場測試。測試分為拉距對比測試和現場對比測試2個步驟，測試情況如下。

3.1 拉距對比測試

試驗環境:平原地區市內道路，有建筑物遮擋的區域。

測試步驟:數字和模擬控制電臺各一套放置在工區固定地點，數字和模擬列尾主機各一套放置在測試汽車上，從1000 m處開始用模擬、數字方式分別測試“查詢列尾風壓”功能，每100 m一個測試點，每一個測試點進行50次測試，測試人員分別做測試記錄。

試驗情況:1000 m時，數字和模擬設備通信成功率均為100%;1000～1600 m，模擬設備通信成功率遞減至模擬接收門限值;而數字設備通信成功率，1600 m處為98%，2800 m處為93%，3200 m處為0%。模擬方式與數字方式實驗對比情況如圖1所示。

3.2 現場比對測試

實驗環境:本次實驗采用點對點遠程數據傳輸，在柳村南站二場內，萬噸組合車列，車長1350 m，線路狀況具有彎道，地形為平原地帶，有立交橋及建筑物遮擋。

測試步驟:將數字和模擬控制電臺各一套安置于機車頭部，數字和模擬列尾主機各一套安置于列車尾部，分別進行200次功能測試，測試人員分別做測試記錄。

試驗情況:在同等場強覆蓋、同等通信距離下，數字設備通信成功率為99%，模擬設備的成功率僅為30%。

3.3 實驗結論

1．在相同條件下，數字通信比模擬通信成功率高。

2．數字通信比模擬通信傳輸距離遠。

3．盡管從實際測試數據來看，數字通信的最大距離可能會比模擬通信距離遠1倍左右，但在此情況下，通信傳輸的魯棒性 (Robustness)不好，穩定性無法保證。

［1］ TB/T2973-2006.列車尾部安全防護裝置及附屬設備［S］ .

［2］ TB/T3052-2002.列車無線調度通信系統制式及主要技術條件［S］ .

［3］ 鐵道部辦公廳.辦運發【2010】1號.關于轉發工業和信息化部有關150 MHz和400 MHz專用對講機頻率規劃和使用管理有關事宜的通知［R］ .