鐵路集裝箱內陸港無線覆蓋方案研究①

齊占宏

摘 ? 要：主要針對非洲東部國家某鐵路集裝箱內陸港的無線覆蓋方案進行分析，面向各種類型的用戶，結合當地無線頻率資源分配情況，研究用戶對無線系統的需求，包含鐵路部門使用的鐵路專用移動通信系統、平面調車系統、站場調度通信系統、港務局使用的甚高頻通信系統。滿足了各類用戶的日常使用，節省了建設投資，為今后類似項目的設計提供參考依據。

關鍵詞：鐵路集裝箱內陸港 ?無線覆蓋 ?平面調車 ?鐵路專用移動通信（GSM-R）

中圖分類號：F550 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（b）-0028-02

Abstract： This paper mainly analyzes the wireless coverage scheme of a railway container inland port， studies the user requirements of the system， and determines the wireless system according to the requirements， so as to meet the daily use of various businesses and save investment， provides reference for the design of similar projects in the future.

Key Words： Railway inland container port;Wireless coverage;Flat shunting GSM-R

1 ?引言

隨著國家“一帶一路”戰略合作的開展，中國與沿線各國在交通基礎設施建設領域進行了深入的合作。它也促進了各國鐵路、公路、港口、機場的加速發展。本文介紹的正是“一帶一路”中非洲東部國家某鐵路集裝箱內陸港的建設，該內陸港利用鐵路與其他運輸方式能夠快速便利連接的優勢，成為本國和臨近內陸國家的外貿集裝箱轉運、存儲、裝拆箱、搬運的樞紐節點，不僅能提供海關通關服務，也為內陸客戶提供國際集裝箱多式聯運服務。使用鐵路運輸相比傳統的公路運輸存在較大的價格優勢，能最大限度降低客戶的運輸成本。

該鐵路集裝箱內陸港建成后將有多家單位入駐，共同開展工作，如鐵路部門、港務局等。因各部門的業務不同，對無線通信的需求也不盡相同，既要保證各部門的日常作業要求，同時盡量避免相互干擾，如何選擇合適的無線系統進行覆蓋就顯得尤為重要。

2 ?需求分析

2.1 鐵路相關業務分析

本次新建的鐵路集裝箱內陸港距離既有鐵路車站約3.5km，兩者之間存在多處高大鋼結構建筑，既有鐵路沿線的無線覆蓋采用的是GSM-R網絡，但無法利用既有車站的天線對鐵路集裝箱內陸港區域范圍進行完全覆蓋，該區域內部分地點存在弱場。但列車進入內陸港內仍需使用以下功能：列控數據傳輸功能、調度通信功能（主要包括列車調度、貨物調度）、車次號信息傳輸功能、調度指令傳送功能、調車機車信號和監控信息系統傳輸功能、應急通信功能、公務通信功能。

其次，為了滿足該鐵路集裝箱內陸港站場范圍內集裝箱裝卸、轉運等功能，需要對場內的列車進行編組、調度，需要在調車員、調車區長和司機之間建立一個高效而且可靠的聯絡通道，順利地傳遞語音及調車指令。

除了上述作業以外，還應考慮內陸港區域內的日常調度指揮的業務需求，如港口進行理貨，場橋、岸橋和集裝箱卡車的無線調度，控制中心與現場人員的溝通，日常檢修作業等。

2.2 港務局相關業務分析

此鐵路集裝箱內陸港為客戶提供通關服務，港務局及海關人員日常的通關管理需要建立安全可靠的通信，例如對進出口貨物、集裝箱、進出境運輸工具的檢查，能更好地保障貨物、物品合法進出境。

3 ?解決方案

本次方案的設計原則是，盡量與既有相關業務的無線覆蓋方式保持一致，這樣做的好處是，既有利于控制投資，又有利于后期設備的維護。在新設備選擇過程中進行方案比選，采用目前比較成熟的主流技術，要具有一定的先進性，保證短期之內不會被淘汰;要具有一定的兼容性，滿足各類用戶的接入使用;要具有良好的可擴展性，以便后期業務量增大時能夠對該系統進行擴容升級;同時還要結合當地無線管理部門的頻率分配情況進行選擇。

3.1 鐵路相關業務的無線覆蓋

3.1.1 專用移動通信系統

因既有鐵路沿線的無線覆蓋為GSM-R系統，既有機車的車載臺也為該系統，為了更好地保證兼容性，本方案采用在鐵路集裝箱內陸港范圍內新增基站加直放站的方式，針對弱場區域進行補強覆蓋。

3.1.2 平面調車系統

為滿足列車的調度及編組作業需要，本工程新設平面調車系統，該系統是進行調車作業的過程中，調車區長、調車員和司機之間傳遞語音和數據（調車命令）的無線燈光顯示系統。目前，主要的平面調車系統有模擬式和數字式兩種。

模擬式平面調車系統：是利用模擬信號傳遞語音通話，也可以傳遞數據信號，其占用的頻率帶寬為25kHz。其優點是傳輸時延很小，因為模擬呼叫可以實時傳輸;目前模擬式平面調車技術相當成熟，所以其設備造價相對較低。但是模擬式平面調車也存在許多缺點，如：頻譜利用率較低，在信道被占用時容易造成信道阻塞，在進行調車作業時容易造成相互干擾，而且其通信距離較短。總的來說，模擬式平面調車系統存在一定的安全隱患。

數字式平面調車系統：對傳統的模擬信號經過數字編碼和傳輸，在接收端設備，再將數字信號還原為模擬信號，其占用頻率帶寬為12.5kHz。其優點是頻譜利用率相比模擬式有較大的提升，抗干擾能力更強，不會造成同頻干擾，通話傳輸距離較遠，語音和數據信號可以同時傳輸，安全性和可靠性大大提高。但由于其內部對信號處理機制的問題，使用數字式系統通話時存在一定的時延，其耗電量比模擬式的大，且設備造價比模擬式系統高。

因鐵路調車作業對操作的安全性要求越來越高，而且當地的頻率資源有限，對比兩種制式的優缺點后，本方案采用數字式平面調車系統對內陸港范圍進行覆蓋。

3.1.3 站場調度通信系統

對于站場調度通信系統，目前技術比較成熟，應用較多的主要有窄帶集群通信和寬帶集群通信兩種，這兩種又以TETRA（陸地集群無線）和eLTE（企業級長期演進）最具有代表性。

方案一：TETRA

TETRA數字集群通信系統是一種被廣泛應用的專業無線指揮調度通信技術標準。TETRA數字集群技術主要面向公共安全用戶和政府，也用于機場、港口、地鐵、大型企業等場所。

TETRA數字集群通信系統主要有以下幾個方面的優點。

（1）信道資源利用率高：TETRA網內用戶共享一組無線信道，但用戶之間各自獨立，不會相互影響，通信中不會發生信道忙閑不均情況。

（2）頻譜利用率高：TETRA技術的空中接口為TDMA時分多址模式，即將一個載波頻率為4時隙，可同時提供4個語音或數據信道。與模擬集群系統相比，系統容量可以增加4倍，可以滿足大容量，高密度組網的需求。

（3）數字話音質量更好：TETRA系統采用先進的數字語音編碼和信道編碼技術來更好地抑制噪音和干擾，尤其是在覆蓋區域的邊緣。擁有比模擬技術更優的語音通信質量，可自如應對現場不斷變化的復雜工作場景。

（4）數字編碼、安全保密：TETRA系統是保密性較好的無線數字集群通信系統，它采用的是全數字化編碼和通信加密協議，從根本上直接提升了系統的安全等級，保證了通信的保密性和安全性。能夠適應復雜形勢的挑戰和要求。

（5）無線通信業務綜合化：由于TETRA系統采用全數字編碼，系統能同時處理語音和數據業務，即系統可以在實現語音業務的同時考慮數據業務。它可以提供一個綜合的服務平臺，集語音業務、短數據業務、分組數據、不同系統的互聯互通服務于一體。

方案二：eLTE

eLTE是基于第四代移動通信LTE技術的寬帶集群解決方案，傳輸數率可以達到50～100Mbps，可以傳輸語音，數據，圖像及高清視頻，支持語音和視頻調度、遠程數據采集和移動辦公。語音集群組呼時延<300ms，群組呼叫搶占時延<150ms。eLTE支持400MHz、800MHz、1.4GHz、1.8GHz多種頻段，可以根據實際需要進行選擇。

該解決方案可以結合行業的特殊需求，定制高集成度的小型核心網設備和分布式基站，部署靈活，能夠降低網絡建設成本和維護成本;它具有多種類型的終端設備，可靠性高，滿足惡劣的戶外環境，其較高的帶寬能夠提供現代化的辦公信息處理平臺。

方案比選：

TETRA窄帶集群通信發展時間久，技術成熟，設備供應商較多，可選擇的范圍廣，在各個行業應用的也較多，設備價格和終端價格更加低廉。而eLTE寬帶集群通信是近年來伴隨著4G產生的新興技術，應用相對較少，設備主要由國內的少數廠家生產，設備價格和終端價格相對偏高，但其大帶寬的優勢又能為用戶提供更多的業務選擇。相信隨著技術的成熟，設備價格可以逐步降低，將來會有越來越多的應用。

本方案使用TETRA窄帶集群通信對鐵路集裝箱內陸港進行無線覆蓋，結合當地國情，能夠在節省投資的情況下，充分的滿足用戶需求。

3.2 港務局相關業務的無線覆蓋

VHF通信系統，即甚高頻通信系統，是一種視距范圍內的通信系統。其頻段一般是30～300MHz，信道間隔為25kHz，在海事部門應用較多，多用航海中船只與船只之間的通信，在港口區域還用于船和港口之間的通信。港務局既有使用的便是VHF系統，在該鐵路集裝箱內陸港區域內，當地無線管理部門給港務局分配頻段為160MHz，故本次仍設置VHF系統對鐵路集裝箱內陸港區域范圍進行覆蓋，以滿足港務局及海關的日常業務需要，且移動終端設備可以與既有系統通用，便于日后的使用和維護。

4 ?結語

面對鐵路集裝箱內陸港這種用戶種類多，業務需求類型復雜的場所，需要對無線覆蓋的系統進行合理的規劃和選擇，既要滿足各類用戶的需求，還要保證相互頻率之間不造成干擾，在設計過程中就需要充分地進行比選和考量，在盡可能滿足使用的前提下，節省建設的投資。本文通過對該鐵路集裝箱內陸港的無線覆蓋方案進行研究，為此類項目的設計提供參考。

參考文獻

[1] TB 10006-2016，鐵路通信設計規范[S].

[2] 曲光輝，王夕眾.基于TD-LTE技術的港口寬帶集群解決方案[J].中國港口，2013（8）：61-62，58.

[3] 楊玲玲，賈繼峰.數字式平面無線調車系統[J].科技創新與應用，2015（32）：71.

[4] 岳曉東.TD-LTE與TETRA在軌道交通行業的對比分析[J].都市快軌交通，2018（5）：1-4.