GSM—R移動(dòng)通信系統(tǒng)在高速鐵路中的應(yīng)用

郭剛

【摘要】我們知道在一些專(zhuān)屬的領(lǐng)域，進(jìn)行通訊必須使用一些專(zhuān)用的通訊方式，比如飛機(jī)使用的導(dǎo)航系統(tǒng)就和我們平常用的導(dǎo)航系統(tǒng)在功能，頻率上都是不同的；再說(shuō)到火車(chē)，其實(shí)也是一樣的，列車(chē)使用的無(wú)線(xiàn)電通訊系統(tǒng)就和我們生活中的不大一樣，火車(chē)使用的就是GSM-R這樣的一個(gè)通訊系統(tǒng)。本文就是針對(duì)GSM-R做了一個(gè)基本的介紹，然后結(jié)合GSM-R的使用也談了談GSM-R在現(xiàn)在的高速鐵路中的運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】GSM-R；高速鐵路；調(diào)度；無(wú)線(xiàn)通訊

一、前言

我們幾乎都坐過(guò)火車(chē)，但是似乎都會(huì)發(fā)現(xiàn)，有時(shí)候我們的火車(chē)在某些路段的時(shí)候只有一條鐵軌，但是從來(lái)也沒(méi)有發(fā)生過(guò)撞車(chē)；我們也發(fā)現(xiàn)，鐵路每個(gè)站都是很繁忙的，每天在鐵路上運(yùn)行的列車(chē)那么多，如何來(lái)保證這些列車(chē)正常的運(yùn)行，可定是花費(fèi)了不少的功夫的。但其實(shí)，GSM-R移動(dòng)通訊系統(tǒng)就是能夠來(lái)很好的保證列車(chē)系統(tǒng)正常運(yùn)行，能夠保證列車(chē)與調(diào)度，列車(chē)和乘客很好交流的一個(gè)先進(jìn)系統(tǒng)，所以我們有必要對(duì)這樣的一個(gè)系統(tǒng)有一些了解。

二、鐵路GSM-R移動(dòng)通信系統(tǒng)的概述

GSM-R就是鐵路使用的專(zhuān)屬的移動(dòng)通訊系統(tǒng)，是一種專(zhuān)用的信號(hào)傳輸系統(tǒng)。主要就是把鐵路的通訊系統(tǒng)也民用的信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)，避免民用的通訊系統(tǒng)對(duì)于鐵路運(yùn)輸調(diào)度的影響。GSM-R的運(yùn)用有效的提高了鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的調(diào)度能力，對(duì)于鐵路運(yùn)輸?shù)娜粘９芾砉ぷ饕彩瞧鸬搅瞬恍〉淖饔谩５搅私裉霨SM-R更多的是體現(xiàn)著一種數(shù)字化傳輸?shù)墓δ埽阼F路調(diào)度中，能夠很好地跟蹤列車(chē)的位置，能夠很好地進(jìn)行列車(chē)的管理，然后GSM-R還有呼叫的功能，可以運(yùn)用到列車(chē)廣播系統(tǒng)中；對(duì)于乘坐如今火車(chē)的人來(lái)說(shuō)，GSM-R還有了旅客電話(huà)的功能，能夠運(yùn)用GSM-R進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊有了更多的人性化。當(dāng)然還有一個(gè)功能并不能忽視，那就是在鐵路系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生事故，出現(xiàn)故障的時(shí)候GSM-R也能為搜救起到有效的作用。這一切都是靠GSM-R移動(dòng)通訊技術(shù)的數(shù)字化功能來(lái)起作用的。

當(dāng)然，我們不得不承認(rèn)GSM-R移動(dòng)通訊技術(shù)的起源不是中國(guó)，而是西方一些發(fā)達(dá)的國(guó)家，畢竟火車(chē)也是西方列強(qiáng)入侵中國(guó)的時(shí)候帶進(jìn)中國(guó)的。但是火車(chē)的技術(shù)發(fā)展在中國(guó)卻取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，如今中國(guó)的高速列車(chē)，高速鐵路建設(shè)都已經(jīng)走在世界發(fā)達(dá)的行列中。當(dāng)然GSM-R系統(tǒng)起到的作用也是功不可沒(méi)的。中國(guó)的GSM-R無(wú)線(xiàn)通訊頻率如今分為兩個(gè)頻率段，那就是把上行線(xiàn)路和下行線(xiàn)路的頻率段區(qū)分開(kāi)，相差100MHz。

其實(shí)GSM-R的發(fā)源是從上個(gè)世紀(jì)二十年代就開(kāi)始的，漸漸的很多西方國(guó)家在那個(gè)時(shí)候就給列車(chē)裝上無(wú)線(xiàn)電電話(huà)，這也就是GSM-R移動(dòng)通訊系統(tǒng)的前身。主要的發(fā)展是到了上個(gè)世紀(jì)五十年代以后，很多的西方國(guó)家都在晶體管技術(shù)得到發(fā)展之后，在列車(chē)的無(wú)線(xiàn)電通訊系統(tǒng)中加入了更多的功能，也就能夠很好的來(lái)控制無(wú)線(xiàn)電通訊的頻率了。漸漸地列車(chē)的無(wú)線(xiàn)電通訊系統(tǒng)的設(shè)備越做越小，功能越來(lái)越強(qiáng)大，也就是鐵路無(wú)線(xiàn)電通訊系統(tǒng)走向現(xiàn)代化的標(biāo)志。在八十年代以后GSM-R可以說(shuō)就已經(jīng)出現(xiàn)確立了并且廣泛的在鐵路的相關(guān)部門(mén)和列車(chē)管理調(diào)度中起到很大的作用。中國(guó)在二十一世紀(jì)一開(kāi)始，也就確定了GSM-R通訊系統(tǒng)要成為中國(guó)鐵路的專(zhuān)屬移動(dòng)通訊系統(tǒng)，鐵路移動(dòng)通訊系統(tǒng)必須要朝著GSM-R的方向發(fā)展。到了今天我國(guó)的很多普通鐵路和告訴鐵路中都已經(jīng)使用了GSM-R無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)，并且使用的效果比較好，技術(shù)也越來(lái)越成熟了。

三、在高速鐵路中運(yùn)用GSM-R移動(dòng)通信系統(tǒng)有什么優(yōu)點(diǎn)

就是因?yàn)镚SM-R在鐵路通訊系統(tǒng)中展現(xiàn)出的很多優(yōu)勢(shì)，才讓GSM-R能夠被更多的人認(rèn)可，也才讓GSM-R系統(tǒng)越來(lái)越多的被使用到最先進(jìn)的高速鐵路中去。我們就簡(jiǎn)單的來(lái)分析GSM-R的一些優(yōu)點(diǎn)：

1.GSM-R有比較好的兼容性；能夠很好地來(lái)兼容如今還被使用的數(shù)字模擬系統(tǒng)共，這樣也就利于GSM-R更好的去替換這些傳統(tǒng)的鐵路無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)。在專(zhuān)屬的方面GSM-R可以做的很好，同時(shí)GSM-R也能很好地和民用網(wǎng)絡(luò)兼容，能夠很好地和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兼容，也就有了很大的發(fā)展空間。

2.在網(wǎng)路技術(shù)快速發(fā)展的今天，鐵路的通訊系統(tǒng)必須朝著網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，而GSM-R正是有著強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。最為GSM-R不僅僅是簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)鐵路通訊系統(tǒng)有的通訊和基本調(diào)度，更多的還是綜合整個(gè)鐵路系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)很好的來(lái)進(jìn)行綜合網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)用。

3.GSM-R系統(tǒng)的運(yùn)用時(shí)十分靈活的，不僅如此GSM-R還有很好的擴(kuò)充性能，這樣也就讓GSM-R能夠有越來(lái)越多的功能。其實(shí)在今天的高速鐵路系統(tǒng)中，直接把GSM-R系統(tǒng)接入到一些電子購(gòu)票系統(tǒng)，自助查詢(xún)系統(tǒng)中，已經(jīng)很大程度上方便了旅客了。

4.GSM-R有著極高的穩(wěn)定性，也有著良好的接通率，這樣就保證GSM-R能夠很好地在高速鐵路中運(yùn)用。如今我國(guó)的高速鐵路能夠承載將近600千米每小時(shí)的時(shí)速，但是運(yùn)行測(cè)試中能夠達(dá)到的最高時(shí)速還能是400千米每小時(shí)以上。而GSM-R能夠承受的時(shí)速達(dá)到500千米每小時(shí)以上，這也就保證GSM-R能夠在如今的高速鐵路系統(tǒng)中發(fā)揮出優(yōu)勢(shì)。

5.GSM-R系統(tǒng)的運(yùn)行成本也是非常經(jīng)濟(jì)的。因?yàn)镚SM-R的設(shè)備制造成本相對(duì)不是很高昂，維護(hù)的成本也是比較低的，這樣就讓GSM-R能夠讓鐵路無(wú)線(xiàn)電通訊的成本降低，也就能夠降低鐵路系統(tǒng)調(diào)度管理的成本，簡(jiǎn)化調(diào)度管理的流程。

四、通過(guò)實(shí)例分析GSM-R移動(dòng)通信系統(tǒng)在高速鐵路中的應(yīng)用

我們想要用一個(gè)GSM-R移動(dòng)通訊系統(tǒng)在實(shí)際高速鐵路中運(yùn)用的實(shí)際例子，來(lái)分析GSM-R在高速鐵路中的應(yīng)用情況。如今GSM-R鐵路移動(dòng)通訊系統(tǒng)在我國(guó)的很多高速鐵路中已經(jīng)得到了比較好的運(yùn)用了，比如北京開(kāi)到周?chē)鞘械母咚勹F路，比如青藏鐵路都是運(yùn)用到了GSM-R。但是因?yàn)镚SM-R無(wú)線(xiàn)通訊在武廣高速中的運(yùn)用比較典型，資料較為齊全，就選用武廣高速鐵路中的GSM-R運(yùn)用作為分析的案例。

1.GSM-R系統(tǒng)的各個(gè)部分組成和通訊頻率：GSM-R的組成主要就是三個(gè)大的部分，包括“網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)”，“基站子系統(tǒng)”，還有“操作和維護(hù)子系統(tǒng)”。每個(gè)系統(tǒng)GSM-R完整的系統(tǒng)中都有著不同的功能。按順序來(lái)簡(jiǎn)要的說(shuō)明各個(gè)部分的功能就是，GSM-R的使用從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的組建開(kāi)始，建立各個(gè)部分之間良好的聯(lián)系，然后需要每一個(gè)系統(tǒng)中部件都能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，才能來(lái)進(jìn)行有序的操作。而GSM-R系統(tǒng)的頻率是鐵路系統(tǒng)的專(zhuān)屬頻率，一般基站發(fā)送的頻率在930兆赫茲上下4兆赫茲的范圍內(nèi)，而移動(dòng)的發(fā)送設(shè)備發(fā)送的頻率一般在885兆赫茲。整個(gè)GSM-R的工作頻率是在870兆赫茲到960兆赫茲之間的。

2.GSM-R在武廣高速鐵路中的功能。武廣高速全長(zhǎng)一千多公里，列車(chē)運(yùn)行的正常時(shí)速是350公里。而且武漢就是國(guó)家如今的三個(gè)“移動(dòng)匯接交換中心”之一。武廣高速鐵路中使用的GSM-R移動(dòng)通訊系統(tǒng)同樣的使用到了音組呼叫、話(huà)音廣播、增強(qiáng)優(yōu)先級(jí)與強(qiáng)占等功能，增加了功能尋址；調(diào)度模式；優(yōu)先級(jí)呼叫確認(rèn)來(lái)保證列車(chē)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了適應(yīng)高速的情況，GSM—R系統(tǒng)也采用快速場(chǎng)強(qiáng)衰落切換，“同步”和“予同步”切換和基于速度有關(guān)的越區(qū)切換算法。此外，為補(bǔ)償無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸中大尺度衰落和陰影衰落問(wèn)題。GSM—R系統(tǒng)在射頻放大器中引入了功率控制，降低無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)恼`碼。

3.武廣高速鐵路中的GSM-R移動(dòng)通訊系統(tǒng)運(yùn)用，也是有兩個(gè)特別的地方：

（1）武廣高速鐵路GSM—R通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用的是單層交織冗余覆蓋技術(shù)。這樣就可以避免高速運(yùn)行的過(guò)程中很多故障的產(chǎn)生，也就能夠很好的在故障產(chǎn)生的時(shí)候依舊保持GSM-R移動(dòng)通訊系統(tǒng)的穩(wěn)定聯(lián)通狀態(tài)。

（2）武廣高鐵采用了承載CTCS一3業(yè)務(wù)的GSM—R系統(tǒng)，以確保列車(chē)高速行車(chē)安全。如今，武廣高鐵采用GSM—R通信網(wǎng)絡(luò)，從而創(chuàng)造了CRH3型動(dòng)車(chē)運(yùn)行時(shí)速394公里的世界記錄，使其成為“中國(guó)速度”的象征。

五、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文對(duì)GSM-R移動(dòng)通訊系統(tǒng)的介紹，相信能夠給不了解GSM-R的人帶來(lái)一些幫助。高速列車(chē)將是我們未來(lái)生活中最重要，也最常打交道的交通工具，所以我們就有必要對(duì)它進(jìn)行一些了解。GSM-R自從在我國(guó)的鐵路系統(tǒng)中運(yùn)用，就給我們國(guó)家的鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)的不少的動(dòng)力，但是我們?cè)谖磥?lái)還需要更多的推廣使用GSM-R，讓它為我們的鐵路系統(tǒng)發(fā)展帶來(lái)更多的貢獻(xiàn)。

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