數(shù)字通信技術在無線調車燈顯設備中的應用

李學彥 欒學軍

*工程師，＊＊助理工程師

《關于轉發(fā)工業(yè)和信息化部有關150 MHz、400 MHz專用對講機頻率規(guī)劃和使用管理有關事宜的通知》(鐵運辦發(fā) ［2010］1號文件)中規(guī)定，自2011年1月1日起，國家將停止對150 MHz、400 MHz頻段內模擬對講機型號的核準，全面推廣數(shù)字對講機，鐵道部不再受理模擬制式的產品認定申請。北京鐵路局根據(jù)鐵道部運調技術電 ［2010］1191號電報要求，為做好數(shù)字無線調車燈顯設備的推廣應用，下發(fā)京運電 ［2010］229、648號電報，自2010年4月23日至2010年12月13日組織平調設備廠家在保定站對數(shù)字無線調車燈顯設備進行試用。以下對數(shù)字無線調車燈顯設備試用情況進行總結。

1 無線調車燈顯設備發(fā)展概況及存在問題

早期鐵路調車信號采用手信號燈 (旗)顯示方式，安全和效率難以保證，特別是遇雨、雪、霧等惡劣天氣及調動長大車列作業(yè)十分困難。

從20世紀80年代開始，北京局采用了無線電臺進行調車指揮。80年代初期引進日本NEC電臺，在豐臺西編組站進行了應用，形成了“語音為主通話與音響并行”的無線調車設備。80年代中期，雙音頻控制交流點燈的無線調車設備投入使用。90年代初研制了運用單片微處理機技術，實現(xiàn)數(shù)字編碼燈顯和語音合成的無線平面調車設備。1994年鐵道部召開了平面無線調車互檢工作會議，總結了應用經驗，為進一步推廣應用該設備鋪平了道路。1996年，鐵道部制定了《鐵路調車作業(yè)標準》(GB/T7178)，1997年制定鐵道行業(yè)標準《鐵路平面無線調車設備供貨技術條件》(TB/T 2834-1997)。在此基礎上設備型號不斷翻新，功能更加完善，并在《鐵路技術管理規(guī)程》中明確規(guī)定“調車作業(yè)應采用無線調車燈顯設備，并使用規(guī)定頻率，其顯示方式須符合有關要求。”

北京局在2000年所有編組站、區(qū)段站、中間站平面調車已全面應用無線調車設備。目前全局共有無線調車燈顯設備441套，其中專用調車機188套，本務機253套，調車手持臺6500余臺。使用10年來，有力地保障了調車作業(yè)人身安全，提高了作業(yè)效率，減輕了調車人員勞動強度。但由于既有調車燈顯設備是基于模擬制式的，因此在多年的使用過程中也暴露出了一些無法彌補的安全問題和隱患，主要有以下幾點。

1．無信令強插功能。調車組及相關人員使用相同的頻點，具有相同的呼叫優(yōu)先級，一旦遇到緊急情況，信道被語音通話占用，調車信令無法及時發(fā)出，使調車作業(yè)存在安全隱患。

2．頻率資源緊張。鐵道部無線電管理部門分配給無線調車燈顯設備的使用頻率只有16個，信道間隔為25kHz。在部分樞紐地區(qū)，頻率使用非常緊張，如北京樞紐地區(qū)有近60臺調車機，16個頻率無法有效保證設備的正常使用，經多方努力，在北京市、鐵道部無線電委員會支持下，又批復了12個頻率，現(xiàn)共使用28個頻率。

3．相互干擾嚴重。對于同頻干擾、互調干擾沒有有效的解決手段，調車作業(yè)受外界干擾較大，特別是在樞紐地區(qū)或靠近市中心的車站，正常的調車作業(yè)時常被其他通信干擾，給調車作業(yè)帶來一定的安全隱患。

2 數(shù)字技術及無線調車燈顯設備數(shù)字化

DMR(數(shù)字移動無線技術)是歐洲電信標準協(xié)會 (ESTI)為專用移動無線通信用戶制定的數(shù)字無線通信標準。該技術應用于無線調車燈顯設備后，除能實現(xiàn)模擬設備的全部功能外，還可實現(xiàn)調車信令的強插功能，提高頻率資源的利用率，增強抗干擾能力，語音、信令通信更加可靠。原模擬無線調車燈顯設備的很多缺點在數(shù)字技術中都得到了完美的解決。

1．信令強插功能。使用DMR數(shù)字電臺的無線調車燈顯設備，能實現(xiàn)信令強插。如調車作業(yè)中，調車信令能中斷正在進行的語音通話，及時執(zhí)行。由于數(shù)字無線調車設備中設置了信令優(yōu)先級，調車作業(yè)中調車信令可以隨時打斷正在進行的話音通信，將信令優(yōu)先發(fā)送到接收方，保證了在緊急情況下調車信令的及時傳遞。這對保證調車作業(yè)安全意義重大。

我的另一位朋友老周，是一個攝影愛好者，他和我住在同一個小區(qū)。我每個周末都能看到他長槍短炮地去鄉(xiāng)間攝影。有一天，我在本市的攝影展上看到了他的作品。令我驚訝的是，老周的作品沒有一幅不是以稻草為主題的——夕陽下的草堆、雨中的草屋、牛嘴里的草。我發(fā)現(xiàn)在老周拍攝的照片下面，清一色地配有一首詩。

2．節(jié)省頻率資源。國家規(guī)定模擬電臺的信道間隔為25 kHz，數(shù)字電臺的信道間隔是12.5 kHz。按照目前16個調車頻率計算，數(shù)字無線調車燈顯設備的頻率利用率是模擬的2倍，大大提高頻率利用率，同時節(jié)省了頻率資源。

3．抗外界干擾能力強。在模擬信道上，語音信號很容易被監(jiān)聽或干擾，而采用DMR數(shù)字技術后，設備具有自身的身份識別碼 (ID)，如果不匹配，語音及信令是無法被干擾的，最大限度地防止外界干擾，確保調車作業(yè)安全。

4．雙模特性。采用DMR技術的無線調車燈顯設備通過配置，可以作數(shù)字電臺使用，也可作模擬電臺使用，這對實施無線調車燈顯設備“模轉數(shù)”過渡提供了便利條件。

3 現(xiàn)場試用情況

為了真實地考驗數(shù)字無線調車燈顯設備的可靠性，在保定站半年多的試用期內，對設備進行了4班交接連續(xù)試用 (電池除外)，因此試用期內設備使用時間相當于實際正常使用2年的時間。

3.1 存在的問題

設備試用初期暴露出許多問題，個別問題險些給調車作業(yè)造成嚴重后果，主要問題如下。

1．通話有回聲。多個設備近距離進行通話時會產生回聲問題，聽不清對方說話，如圖1所示。這個問題在設備功率較大或在司機室內尤為突出。

圖1 設備功率較大或在司機室內通話有回聲

2．信令反應慢，多次信令不能一次發(fā)出。發(fā)出的信令延時較長，不及時、不靈敏、反應慢。作業(yè)中“啟動”，“連結”、“十車”、“五車”、“三車”、“停車”等信令不能可靠地一次發(fā)出，需按壓2～3次按鍵重復發(fā)出。

3．對講機死機。現(xiàn)場試用中多次出現(xiàn)對講機死機情況，造成語音和信令不能及時發(fā)出。將電池卸下重新安裝開機后恢復正常。

4．單組原配電池不能滿足現(xiàn)場12 h工作時間。試用初期配備的原裝1500 mAh電池連續(xù)工作時間短，有的使用不到8h。

3.2 問題的解決

對現(xiàn)場暴露的問題，多次組織設備廠家進行分析、研究，找出問題的根源，制定解決問題的辦法，直至最后解決問題。

1．無線調車燈顯設備試用初期，數(shù)字設備回聲相對較大，電臺廠家利用數(shù)字技術的特點，通過DSP進行數(shù)字濾波處理后，回聲得到了較好的處理，現(xiàn)在能滿足調車作業(yè)的需要。

2．無線調車燈顯設備采用的數(shù)字電臺具有多種格式的數(shù)據(jù)，試用初期調車信令采用的是一種長格式數(shù)據(jù)，信令時間較長，使連續(xù)發(fā)送的多幀數(shù)據(jù)間有沖突，造成了上述現(xiàn)象。后將調車信令改為短格式的數(shù)據(jù)，問題得到了解決。

3．對講機內的控制板設計，對電磁干擾考慮不足，受干擾后，對講機與控制板間出現(xiàn)斷連，造成通信中斷，致使設備不能正常工作。經設備廠家修改電路板后，沒有再出現(xiàn)死機現(xiàn)象。

4．北京局試用的數(shù)字無線調車燈顯設備手持臺為MOTOROLA公司生產的8800型，其電池有2種規(guī)格，1500 mAh和2200 mAh鋰電池，試用初期使用1500 mAh鋰電池，改用大容量2200 mAh鋰電池后，能夠滿足現(xiàn)場12 h工作需要。

3.3 試用和改進情況

2010年7月第1次改進手持臺現(xiàn)場試用;2010年8月第2次改進的手持臺和程序現(xiàn)場試用;同年9月第3次改進手持臺和程序現(xiàn)場試驗，設備穩(wěn)定性、可靠性提高。2010年12月，鐵道部召開了數(shù)字無線調車燈顯設備現(xiàn)場試驗審查會。與會專家對數(shù)字無線調車燈顯設備給予了高度的肯定。

目前，無線調車燈顯設備已在多個鐵路局投入使用，北京鐵路局計劃更新的設備全部使用數(shù)字無線調車燈顯設備，4年內全部完成“模轉數(shù)”實施工作。

4 功能拓展

數(shù)字技術在無線調車燈顯設備上的應用，不僅局限于現(xiàn)有的功能，還有很大的擴展空間。

1．調車單的傳送。目前調車作業(yè)使用的調車通知單都是紙質的，由調車領導人打印、傳真或手工填寫，通過不同方式傳遞給調車指揮人和調車組成員，以及參與調車的相關人員。這種傳達方式作業(yè)效率較低，遇作業(yè)計劃變更或天氣不良等原因，計劃重新傳達時間較長;陰雨天作業(yè)，紙質調車通知單又極易被雨水淋濕，均給正常調車作業(yè)帶來影響。使用數(shù)字無線調車設備，利用數(shù)字電臺的數(shù)傳功能，可實現(xiàn)將調車作業(yè)通知單直接用無線方式傳輸給調車組每位調車人員的手持臺和司機機控器，調車人員可以通過數(shù)字通信手持臺對調車計劃進行查看和核對，極大節(jié)省了計劃傳達時間。數(shù)字通信設備同時還具備防震、防雨淋、背光、語音播報等特點，解決了紙質調車單存在的很多問題，能很好地為調車作業(yè)服務，提高了作用效率。

2．調車作業(yè)信息的上傳。數(shù)字無線調車設備的使用，為規(guī)范調車作業(yè)標準、實現(xiàn)調車作業(yè)全過程監(jiān)控提供了有利條件。數(shù)字設備可方便地實現(xiàn)對調車作業(yè)中鉤計劃、調車信令、語音通話等內容進行實時存儲，便于管理人員進行及時的采集、查詢和分析。

3．無線覆蓋。目前，專用線調車作業(yè)由于作業(yè)區(qū)距離較遠和受地形限制等情況，區(qū)長臺的覆蓋范圍常常不夠，會造成通信中斷，調車領導人無法及時掌握作業(yè)進度和作業(yè)情況。數(shù)字平調設備可利用數(shù)字中繼臺進行IP聯(lián)網(wǎng)，延長通信距離，有效地解決無線覆蓋問題。

4．防溜管理。在數(shù)字對講機中增加對防溜器具的識別部分，能對防溜器具使用和作業(yè)情況進行實時監(jiān)督、管理。

5．定位功能。數(shù)字對講機具備的無線定位功能，將有助于車站運輸指揮人員及時掌握現(xiàn)場作業(yè)人員位置，為保證作業(yè)和人身安全創(chuàng)造條件。

5 結束語

數(shù)字技術的出現(xiàn)是技術發(fā)展的必然，是社會進步的需要。數(shù)字技術通過在鐵路調車作業(yè)中廣泛的應用，不斷的完善，必將為鐵路的調車作業(yè)安全、高效創(chuàng)造良好的條件，帶來深遠的影響。

［1］ 謝輝．應急調度指揮通信系統(tǒng)的研究與應用［J］．鐵道通信信號，2011(7):79－80．

［2］ 張杰．無線列調系統(tǒng)在區(qū)域聯(lián)鎖模式下的應用［J］．鐵道通信信號，2011(1):53－54．