地方鐵路移動通信制式探討

王曉懿

(中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司 北京 102600)

1 引言

地方鐵路是指由地方人民政府管理的鐵路，由地方政府相關(guān)部門或委托建設(shè)公司主導(dǎo)鐵路的設(shè)計、施工建設(shè)，國家鐵路主管部門提供必要的技術(shù)支持和施建審批。《中華人民共和國鐵路法》規(guī)定:“國家重點發(fā)展國家鐵路，大力扶持地方鐵路的發(fā)展”[1]。國務(wù)院以國發(fā)【2013】33號文《關(guān)于改革鐵路投融資體制加快推進(jìn)鐵路建設(shè)的意見》提出“向地方政府和社會資本放開城際鐵路、市域(郊)鐵路、資源開發(fā)性鐵路和支線鐵路的所有權(quán)、經(jīng)營權(quán)，鼓勵社會資本投資建設(shè)鐵路”[2]。因此，近年來以普速貨運鐵路等資源開發(fā)性鐵路、市域(郊)鐵路、城市軌道交通為主的地方鐵路蓬勃發(fā)展。本文旨在為地方鐵路移動通信制式選擇提供建議，首先介紹地方鐵路目前主流的經(jīng)營管理模式；然后研究影響移動通信制式選擇的因素；第三闡述GSM-R、DMR、LTE、5G四種可選移動通信制式特性；最后重點對四種可選制式從不同維度進(jìn)行詳細(xì)比選。

2 地方鐵路經(jīng)營管理模式

目前，地方鐵路主流的經(jīng)營管理模式有自管、代管、共管/聯(lián)合經(jīng)營三類[3]。

2.1 自管模式

地方政府委托地方公司對鐵路單獨進(jìn)行經(jīng)營管理，以車、機(jī)、工、電、輛、客的整體管理原則自主配備行車調(diào)度、運營管理、檢修維護(hù)和生產(chǎn)生活的設(shè)施和人員。該模式有利于充實地方財政收入；但地方公司管理前期投入大，若運營經(jīng)驗不足會存在安全管理風(fēng)險；并且列車跨線運營需與相關(guān)鐵路集團(tuán)公司溝通，簽訂運輸及安全協(xié)議[4]。金溫貨線、金臺鐵路、珠三角城際均為自管模式地方鐵路。

2.2 代管模式

鐵路建設(shè)完成后，地方政府僅負(fù)責(zé)資產(chǎn)管理等業(yè)務(wù)，將調(diào)度指揮、養(yǎng)護(hù)維修等業(yè)務(wù)委托相關(guān)鐵路集團(tuán)公司代管。該模式可充分利用代管路局集團(tuán)公司豐富的管理經(jīng)驗，并節(jié)約前期投資；跨線運營列車調(diào)度組織方便；該模式下地方鐵路公司需向路局集團(tuán)有限公司支付管理費。蒙華鐵路由蒙華能源有限公司負(fù)責(zé)建設(shè)，并在建成后負(fù)責(zé)資產(chǎn)管理；以鄂豫省界為界，分別委托西安局集團(tuán)有限公司、武漢局集團(tuán)有限公司負(fù)責(zé)運營維護(hù)。

2.3 共管/聯(lián)合經(jīng)營

共管模式即國家鐵路主管部門與地方政府共同進(jìn)行管理，雙方按照協(xié)議約定享有權(quán)利和履行義務(wù)，由雙方互派人員，組成經(jīng)營管理機(jī)構(gòu)，執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理工作。該模式發(fā)揮不同部門的優(yōu)勢，在不改變產(chǎn)權(quán)的情況下，實現(xiàn)義務(wù)、權(quán)利、責(zé)任、利益的合理分配，各方“共擔(dān)風(fēng)險、平等互利”；但該模式管理人員仍屬于原單位，待遇差異、經(jīng)營管理理念分歧會影響作業(yè)效率。隨著地方政府管理能力逐步加強(qiáng)，目前采用共管模式的地方鐵路已經(jīng)較少。

3 影響移動通信制式選擇的因素

地方鐵路移動通信系統(tǒng)制式選擇主要需考慮以下幾個方面:

(1)地方鐵路經(jīng)營管理模式；

(2)地方鐵路與國鐵GSM-R網(wǎng)絡(luò)區(qū)段是否存在跨線運營，若跨線運營是否更換機(jī)車，需保證車載臺與地面無線通信設(shè)施匹配；

(3)移動通信系統(tǒng)制式應(yīng)滿足地方鐵路業(yè)務(wù)需求，并適當(dāng)預(yù)留鐵路未來發(fā)展條件；

(4)移動通信系統(tǒng)制式應(yīng)選擇先進(jìn)、成熟的技術(shù)體制；

(5)選擇地方鐵路移動通信系統(tǒng)制式時，應(yīng)考慮技術(shù)體制頻率資源的可實施性；

(6)選擇地方鐵路移動通信系統(tǒng)制式時，應(yīng)綜合考慮方案合理性與工程經(jīng)濟(jì)性。

4 移動通信制式介紹

目前，地方鐵路移動通信系統(tǒng)制式可供選擇的有GSM-R系統(tǒng)、DMR系統(tǒng)、LTE系統(tǒng)、5G系統(tǒng)。

GSM-R系統(tǒng)使用上行885～889 MHz、下行930～934 MHz專用頻段，可承載個呼、組呼、廣播等語音業(yè)務(wù)，支持多優(yōu)先級搶占與強(qiáng)拆，支持功能尋址、位置尋址、緊急呼叫功能；分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；短消息業(yè)務(wù)。并且，GSM-R系統(tǒng)可與有線調(diào)度通信系統(tǒng)(FAS)互聯(lián)互通，實現(xiàn)有線無線調(diào)度一體化；與信號CTC/TDCS中心互通，傳送調(diào)度命令、無線車次號等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)[5－7]。目前，GSM-R系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于高鐵、客專等國鐵線路。

DMR數(shù)字綜合無線通信系統(tǒng)，工作頻段為403～423.5 MHz，可按需求設(shè)置無線行車通信系統(tǒng)、區(qū)間防護(hù)通信系統(tǒng)、數(shù)字貨列尾信號覆蓋系統(tǒng)。系統(tǒng)功能可實現(xiàn)大三角通信(列車調(diào)度員、車站值班員、司機(jī)之間的通信)、小三角通信(車站值班員、司機(jī)、車長之間的通信)；道口聯(lián)控功能；數(shù)字貨列尾無線信號覆蓋；道口故障無線報警信號；區(qū)間防護(hù)作業(yè)通信等功能。

LTE系統(tǒng)是寬帶移動通信系統(tǒng)，可申請1 785～1 805 MHz頻段進(jìn)行組網(wǎng)。系統(tǒng)可承載機(jī)車同步操控業(yè)務(wù)；可控列尾業(yè)務(wù)；傳送調(diào)度命令、無線車次號業(yè)務(wù)；語音調(diào)度通信業(yè)務(wù)等[8]。目前廣泛應(yīng)用于城市軌道交通、市域(郊)鐵路等領(lǐng)域。

5G是具有高速率、低時延和大連接特點的新一代寬帶移動通信技術(shù)，作為新基建的底層技術(shù)自2019年在我國正式商用以來，建設(shè)飛速發(fā)展。鐵路行業(yè)充分響應(yīng)2020年政府工作報告“加強(qiáng)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，發(fā)展新一代信息網(wǎng)絡(luò)，拓展5G應(yīng)用”號召，積極建設(shè)5G鐵路行業(yè)專網(wǎng)，推動5G賦能軌道交通行業(yè)。

5G專網(wǎng)可分為自建、公網(wǎng)專用兩種模式。國內(nèi)尚未分配5G鐵路行業(yè)專網(wǎng)頻率，因此現(xiàn)階段工程案例以公網(wǎng)專用為主。公網(wǎng)專用是指基于公網(wǎng)提供服務(wù)，或復(fù)用部分公網(wǎng)資源。依據(jù)公網(wǎng)資源共享模式的不同，公網(wǎng)專用可分為獨立專網(wǎng)、混合專網(wǎng)、虛擬專網(wǎng)三類，均能承載語音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。可通過網(wǎng)絡(luò)切片實現(xiàn)端到端的5G專網(wǎng)切片子網(wǎng)絡(luò)，安全性取決于網(wǎng)絡(luò)切片能力。

5 移動通信制式性能比選

對影響移動制式選擇的因素，進(jìn)行逐條比選。地方鐵路設(shè)計時，可結(jié)合自身需求，適當(dāng)預(yù)留鐵路未來發(fā)展條件，合理選擇移動通信制式。

(1)代管模式、共管/聯(lián)合經(jīng)營模式、鐵總控股的自管模式地方鐵路，宜采取GSM-R技術(shù)體制。

(2)地方鐵路與國鐵GSM-R網(wǎng)絡(luò)區(qū)段有跨線運營需求，且跨線前不更換機(jī)車時，宜推薦GSM-R系統(tǒng)。移動通信采用GSM-R系統(tǒng)時，地方鐵路在建設(shè)期、日常運營維護(hù)過程中，均受限于國鐵管理模式、運維方案、設(shè)備狀態(tài)等。

(3)四種制式可承載各類型業(yè)務(wù)的能力如表1所示[9－12]。

(4)各制式技術(shù)先進(jìn)性、成熟度比較如表1所示。

(5)頻率資源可實施性如表1所示。

(6)各制式工程經(jīng)濟(jì)性比選如表1所示。

表1 GSM-R、DMR、LTE、5G系統(tǒng)性能比選

6 結(jié)束語

地方鐵路目前主流的經(jīng)營管理模式有自管、代管、共管/聯(lián)合經(jīng)營三類。選擇移動通信制式主要需考慮鐵路經(jīng)營管理模式、機(jī)車交路、業(yè)務(wù)需求等特性，結(jié)合各技術(shù)制式頻率資源可用性、業(yè)務(wù)承載能力、先進(jìn)性、成熟度、運營維護(hù)是否受限于國鐵、維護(hù)成本、工程經(jīng)濟(jì)性等因素，在目前主流的GSMR系統(tǒng)、DMR系統(tǒng)、LTE系統(tǒng)、5G系統(tǒng)中比選推薦出合理方案。移動通信制式選擇需既滿足技術(shù)方案合理，同時選擇運營維護(hù)方便的制式，兼顧工程經(jīng)濟(jì)性。目前，鐵路下一代移動通信系統(tǒng)研究正在緊張有序的進(jìn)行，在不久的將來，5G賦能鐵路行業(yè)，將有力推動地方鐵路向前發(fā)展。