淺議鐵路GSM—R技術(shù)的現(xiàn)狀與前景

摘 要：近幾年來，我國(guó)鐵路技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展速度非常迅猛，伴隨著新一輪鐵路建設(shè)高潮的到來，作為鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)指揮調(diào)度系統(tǒng)的重要傳輸通道，鐵路無線通信系統(tǒng)將在保障鐵路運(yùn)輸安全方面發(fā)揮更加重要的作用。而GSM-R則因其具有高效、經(jīng)濟(jì)、靈活等特點(diǎn)而成為主要發(fā)展的技術(shù)對(duì)象。

關(guān)鍵詞：GSM-R技術(shù)；無線通信；信號(hào)

一直以來，鐵路在我國(guó)的交通運(yùn)輸中都扮演著至關(guān)重要的角色。而隨著鐵路技術(shù)的不斷發(fā)展，通信信號(hào)技術(shù)也不斷推陳出新，實(shí)現(xiàn)了車站、區(qū)間和列車的一體化管理，形成調(diào)度指揮自動(dòng)化等技術(shù)的應(yīng)用以及通信信號(hào)技術(shù)的相互融合，克服了通信技術(shù)過去功能少、控制不集中等缺陷，推動(dòng)鐵路通信信號(hào)技術(shù)向數(shù)字化、智能化、綜合化的方向邁進(jìn)。而歐洲的GSM-R在經(jīng)過1993年的標(biāo)準(zhǔn)制定，1996年的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，瑞典于1999年正式啟用第一個(gè)GSM-R系統(tǒng)，目前瑞士、德國(guó)、法國(guó)等國(guó)家已經(jīng)先后擁有了成熟的GSM-R通信系統(tǒng)。歐洲GSM-R技術(shù)的應(yīng)用和推廣，對(duì)于世界范圍內(nèi)的鐵路通信技術(shù)的發(fā)展都有著非常積極的促進(jìn)作用，同時(shí)更是為我國(guó)的鐵路通信技術(shù)發(fā)展提供了豐富的有益經(jīng)驗(yàn)。

1 GSM-R系統(tǒng)的內(nèi)涵

1.1 傳統(tǒng)鐵路通信方式存在的不足

過去鐵路常用的傳統(tǒng)通信方式主要有兩種，一種是站場(chǎng)有限廣播，“小電話”即接在轉(zhuǎn)轍機(jī)上的有限電話；另外一種是對(duì)講機(jī)。隨著鐵路系統(tǒng)的多次提速，要求信息的實(shí)時(shí)性必須跟上發(fā)展的速度。傳統(tǒng)的固定的通信網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)不能滿足鐵路移動(dòng)設(shè)備和工作人員的通信需求。

1.2 GSM-R的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)

GSM-R的建立以公網(wǎng)GSM標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，并通過增加鐵路調(diào)度通信功能和高速環(huán)境組成要素而構(gòu)建成一套完整的體系。GSM-R領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，包括了現(xiàn)有的GSM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及為了滿足鐵路需求而制定的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，而制定的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)目前我國(guó)鐵路業(yè)務(wù)的實(shí)際情況，GSM-R技術(shù)規(guī)范體系包含綜合類、工程類接口技術(shù)要求及測(cè)試類共計(jì)7大類，40項(xiàng)。大體上來說，該體系與歐洲FRS和SRS相對(duì)應(yīng)，40項(xiàng)規(guī)范當(dāng)中，只有從我國(guó)實(shí)際情況出發(fā)而制定的系統(tǒng)類和應(yīng)用業(yè)務(wù)類的相關(guān)條款不對(duì)應(yīng)，其余各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范基本上都與歐洲規(guī)范的各個(gè)章節(jié)相對(duì)應(yīng)，并為了使其適合我國(guó)的實(shí)際情況，而做出了相應(yīng)的調(diào)整。

2 我國(guó)鐵路專用移動(dòng)通信現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 我國(guó)鐵路專用移動(dòng)通信的現(xiàn)狀

2.1.1 我國(guó)鐵路專用移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸指揮調(diào)度系統(tǒng)的語音及數(shù)據(jù)傳輸。GSM-R系統(tǒng)能夠?yàn)闄C(jī)車無線通信設(shè)備提供功能號(hào)呼叫、語音廣播和組呼以及基于列車位置尋址等高級(jí)語音呼叫等功能，這些功能不僅可以代替其他無線通信系統(tǒng)所具有的功能，而且還可以取代傳統(tǒng)的電纜加通話柱的區(qū)間通信方式。實(shí)現(xiàn)了列車調(diào)度、區(qū)間維修、工程施工等諸多功能，從而在很大程度上給鐵路的運(yùn)輸指揮提供了便利。

2.1.2 鐵路專用移動(dòng)通信技術(shù)為現(xiàn)代信號(hào)控制技術(shù)的使用提供了可靠的保障。過去的通信設(shè)備普遍存在著功能單一、控制分散、獨(dú)立運(yùn)行的信號(hào)控制等缺陷，難以滿足現(xiàn)代鐵路對(duì)于信息化發(fā)展的需求，因此鐵路移動(dòng)通信技術(shù)正向著數(shù)字化、智能化方向轉(zhuǎn)變。其中新一代分散自律調(diào)度集中和列車控制系統(tǒng)最為突出，而成為我國(guó)鐵路行車安全的重要保證之一。

GSM-R系統(tǒng)的主要工作任務(wù)是有效地實(shí)現(xiàn)地面控制中心和移動(dòng)機(jī)車之間車次號(hào)、列車位置及完整性信息、列車速度信息等基礎(chǔ)控制信息的傳遞。歐洲GSM-R系統(tǒng)設(shè)備的主要來源是北電和西門子，而在中國(guó)，除了北電和西門子以外，還有華為。而這三家公司的設(shè)備之間存在著互聯(lián)互通的問題，從而給設(shè)備的正常使用造成了障礙，為了解決這一問題，則必須制定規(guī)范的接口技術(shù)要求和測(cè)試條款。鑒于此，制定符合我國(guó)鐵路運(yùn)輸發(fā)展?fàn)顩r的GSM-R技術(shù)規(guī)范，就必須從我國(guó)的時(shí)間需求出發(fā)，從而使其符合指導(dǎo)、規(guī)范全網(wǎng)發(fā)展和建設(shè)的要求。另外，還應(yīng)制定與GSM-R系統(tǒng)技術(shù)相匹配的相關(guān)規(guī)范，這樣才能適應(yīng)我國(guó)多線路、甚至全網(wǎng)公用的建設(shè)目標(biāo)。所以，必須有層次、有計(jì)劃的對(duì)核心網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行建設(shè)，進(jìn)而更有效的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的優(yōu)化配置，并降低通信工程的建設(shè)成本。

2.2 我國(guó)鐵路專用移動(dòng)通信存在的問題

鐵路運(yùn)輸?shù)臅惩x不開鐵路移動(dòng)通信調(diào)度的配合。現(xiàn)有鐵路無線通信系統(tǒng)主要包括了列車無線調(diào)度通信系統(tǒng)、站場(chǎng)平面調(diào)車無線通信系統(tǒng)、各類專業(yè)對(duì)講機(jī)系統(tǒng)等。當(dāng)前，我國(guó)鐵路普遍使用的是列車無線調(diào)度和站場(chǎng)平面調(diào)車系統(tǒng)，而一般車輛、公安保衛(wèi)、防護(hù)報(bào)警等運(yùn)輸生產(chǎn)環(huán)節(jié)一般使用的是其他類型的無線通信技術(shù)設(shè)備。列車無線調(diào)度系統(tǒng)同時(shí)還承擔(dān)著列車無線信號(hào)車次校核、列車尾部風(fēng)壓等數(shù)據(jù)的傳輸任務(wù)，由此可以看出，無線調(diào)度系統(tǒng)在鐵路運(yùn)輸安全生產(chǎn)中的重要意義。然而，我國(guó)現(xiàn)存的無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的是為了實(shí)現(xiàn)話音通信，但其功能單一、頻率利用率低等缺陷難以完全滿足技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)代化運(yùn)輸生產(chǎn)的需要，難以適應(yīng)我國(guó)列車控制系統(tǒng)安全信息傳輸?shù)陌l(fā)展需要，而且制約了鐵路跨越式發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)以及現(xiàn)代化鐵路運(yùn)輸對(duì)信息化服務(wù)質(zhì)量的需求。總之，我國(guó)現(xiàn)代鐵路的發(fā)展速度迫切要求新一代鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)的建設(shè)和完善。

3 GSM-R系統(tǒng)的發(fā)展前景

3.1 智能網(wǎng)系統(tǒng)

以智能化網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)快速、有效、經(jīng)濟(jì)、靈活的業(yè)務(wù)流程。GSM-R智能網(wǎng)的主要目標(biāo)是完成特定的鐵路任務(wù)，而且該網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用有效解決了由于設(shè)備來自不同廠家而可能導(dǎo)致的設(shè)備組網(wǎng)環(huán)境下業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通問題。網(wǎng)絡(luò)的智能化從組網(wǎng)的互聯(lián)互通需要出發(fā)，并結(jié)合未來業(yè)務(wù)發(fā)展方向的需求，以CAMEL3技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)進(jìn)行建設(shè)。該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合3GPP和國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)規(guī)范，并且能夠滿足我國(guó)鐵路通信系統(tǒng)的需求。

3.2 感應(yīng)通信

感應(yīng)通信的信號(hào)既有移動(dòng)無線通信的靈活性，又具有有限傳輸?shù)姆€(wěn)定性，同時(shí)涵蓋了無線通信和有限傳輸這兩者的優(yōu)勢(shì)。如果在信號(hào)不好的地區(qū)，選擇適當(dāng)?shù)念l率和耦合空間，并經(jīng)波導(dǎo)線引導(dǎo)傳輸，就能夠解決其弱電場(chǎng)現(xiàn)象，而實(shí)現(xiàn)這些地區(qū)的移動(dòng)通信目標(biāo)。雖然，我國(guó)所采用接觸網(wǎng)導(dǎo)線做波導(dǎo)線的鐵路感應(yīng)通信并不是移動(dòng)通信技術(shù)中最先進(jìn)的方式，而且必須依靠電氣化鐵路的接觸網(wǎng)設(shè)備才能進(jìn)行傳輸，但因其所具有的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，這些特點(diǎn)主要有投資少、工期短、易操作、便維修，比漏泄電纜方式和國(guó)外的感應(yīng)通信方式更具優(yōu)勢(shì)。感應(yīng)通信模式已經(jīng)為我國(guó)部分區(qū)段鐵路在提高運(yùn)輸效率、保證行車安全等立下了汗馬功勞，為解決山區(qū)電氣化鐵路無線通信建立了一種新的模式，因此而成為鐵路移動(dòng)通信的首選方式之一。

4 結(jié)束語

綜上所述，我國(guó)鐵路GSM-R系統(tǒng)在未來的發(fā)展中具有非常廣闊的前景，已經(jīng)建成并投入使用的青藏鐵路充分證明了我國(guó)在借鑒國(guó)外GSM-R系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)后，具備獨(dú)立建成符合我國(guó)鐵路發(fā)展需求的無線通信系統(tǒng)的能力，并為GSM-R在我國(guó)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了穩(wěn)固的基礎(chǔ)。為了保證GSM-R系統(tǒng)能夠在我國(guó)得到更加廣泛的使用，并取得更好的發(fā)展，相關(guān)單位應(yīng)建立健全一套標(biāo)準(zhǔn)的體系，并嚴(yán)格執(zhí)行，以為GSM-R的發(fā)展提供有利的環(huán)境。

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