鐵路通信中GSM-R系統的應用研究

宋 鵬

（中鐵建電氣化局集團第一工程有限公司，河南 洛陽 471013）

引言

鐵路的通信方式和鐵路本身的發展存在緊密關聯性。隨著科技的發展不斷進步，鐵路交通工具的需求性也在日益提高，因此相關研究人員開始著重關注鐵路行業發展。作為新時代主流的鐵路通信系統，CSM-R系統鐵路通信中包含了各種重要的功能，保證了鐵路的通信功能能夠保證基本的旅客需求和系統功能需求，深入研究CSM-R系統鐵路通信系統對未來鐵路行業的發展有重要意義。

一、鐵路通信現狀分析

1.鐵路通信現存問題

固定頻點分配方式是目前鐵路無線通信系統應用的主要通信方式，當信道處在壓力工作狀態下會導致信道長時間占用，導致部門其他用戶無信道可用，只能處于等待狀態，導致信道上的用戶發生競爭，大幅度降低了通信質量；當其他系統用戶在信道空閑狀態下，不能應用信道通信最終導致頻率資源浪費，大幅度降低了發展速度[1]。受干擾較為嚴重的樞紐地區，會使列車調度指揮效率大幅度下降。中心樞紐站是眾多效率的中心站點，會有眾多無序呼叫交錯，導致無線信道的使用受到影響，大信號會使小信號的使用嚴重受到抑制。中心樞紐就是為了解決上述問題專門構建了各種無線電臺，因為某些電臺工作頻率一致，導致車站附近會出現同頻干擾問題，并且范圍影響非常廣，使調度指揮工作發生問題。由于移動終端對講距離限制，特別是相鄰車站的邊界區域受影響非常嚴重；加之無線通信系統較為分散，沒能構成統一的系統，最終導致用戶之間正常通信受到影響；另外，從調度網絡為切入點對鐵路中相互獨立的有線、無線通信進行研究分析，得出其分布也存在問題沒能構成有機整體。

2.鐵路通信發展趨勢

高速鐵路的發展是我國交通水平逐步提升的標志，當前我國鐵路建設已經邁入快速發展階段，而相對來講鐵路通信網絡發展明顯不足，鐵路通信網絡發展伴隨著科學技術的發展逐漸進步提高，最終演變成為現代化智能化科學鐵路網絡技術，在幾十年間發展迅速。當前階段的無線通信網絡緊跟時代科學技術發展的腳步實現了快速發展，但在實際鐵路通信當中的實踐應用還是缺乏大量的經驗基礎。對鐵路通信網絡建設，未來發展核心重點在于實現現代化智能化機械化發展，需要滿足綜合功能性、需求性、高效性等重要需求，這是我國未來鐵路通信系統重要發展方向[2]。

在鐵路實際建設當中，鐵路通信網絡是專門應用于鐵路通信的建設項目，鐵路通信網絡快速優化提高實現了我國鐵路通信系統的穩定性以及高效性，從而保證正常的列車調度科學合理符合系統流程，確保鐵路日常管理實現數字化，使鐵路建設符合現代化發展趨勢。確保鐵路乘客應用的通信網絡實現現代化發展，鐵路實際運行時，經常會出現信號不足問題，列車的運行軌道區域也會出現局部地區網絡覆蓋不到的問題。現如今高速鐵路發展滿足了大多商務人士對辦公的需求，人們日常出行離不開無線通信網絡，鐵路是人們日常重要的出行交通工具，未來鐵路通信網絡發展必須以無線通信系統為核心，從而保證鐵路網絡能夠滿足用戶需求。

二、鐵路通信中GSM-R系統的功能

1.GSM-R無線通信系統

GSM-R通信技術應用全面實現了鐵路通信系統功能性，GSM-R通信技術應用為鐵路通信系統帶來了重要的核心系統技術，作為無線通信技術，應用GSM-R通信技術能夠大幅度提高我國鐵路通信系統技術含量，當前階段結合GSM-R通信技術已經使我國鐵路通信發展逐漸趨于成熟，為我國鐵路通信發展帶來了巨大的便利以及重要的經驗基礎[3]。GSM-R無線通信技術對我國鐵路無線通信系統發展具有重要意義，合理應用GSM-R通信技術，促進了鐵路通信系統的智能化發展，對系統內部各個結構功能以及基礎建設質量的提升后續維護工作的效率都有重要的促進作用。鐵路通信系統的發展邁上了新的臺階，現如今隨著5G通信技術的研發，也為鐵路通信網絡的發展帶來了重要的基礎條件。GSM-R通信系統應用到鐵路網絡系統中有很好的融合性，能夠實現我國鐵路網絡系統快速發展，促進鐵路網絡建設快速實現現代化。

2.GSM-R系統構成及功能

應用移動交換中新網絡子系統能夠實現系統構建，應用接口實現了與基站的高質量連接，系統構成由各個核心構件組成每一部分都不可或缺。基本的語音呼叫功能以及數據功能都由網絡子系統實現。基站控制器以及收發信息機組成了基站子系統，通過MSC控制讓基站子系統正常完成運行。收發信息機實現了無線網絡的動態通信與空中接口的整個應用控制功能性。子系統的操作以及維護既能夠互相獨立又能夠互相關聯共同運作。子系統完成了日常網絡相關功能操作，確保正常的系統管理功能。在GSM-R通信系統中，子系統的操作和維護確保了正常的操作功能性，并且實現了與外部網絡的安全穩定連接，從而實現穩定的數據信息傳輸，讓日常數據傳輸處在穩定高效狀態下。

3.LTE無線通信技術

LET技術在鐵路通信技術當中的應用，確保了對應鐵路系統入網功能的優化提高，實現了鐵路網絡系統更全面的運行空間，大幅度降低鐵路網絡存在的信號干擾，從而提高了網絡信號強度，確保鐵路通信穩定性。在鐵路列車實際運行時，由于與地區網絡的交錯會導致列車運行網絡信號受到干擾影響，應用LET技術有效解決了此種問題大幅度提高了信號干擾路段的網絡抗干擾能力。應用該技術實現了題錄網絡系統的全面優化革新，讓鐵路網絡系統邁入新的發展階段，確保了鐵路用戶享受到更優質的服務，局域網是未來鐵路網絡發展的核心方向，應用LET技術全面促進了鐵路網絡建設向著目標方向快速發展[4]。

三、鐵路通信中GSM-R系統的應用

1.在重載鐵路通信中的應用

重載鐵路對通信系統要求較高因此必須為重載鐵路配置高質量通信系統。通常狀況下，重載鐵路路段繁雜，途經各種復雜的地形并且隧道多而長，因此必須確保通信系統能夠在各種環境因素影響下正常運行，才能夠確保重載鐵路的通信功能。為了確保重載鐵路能夠在各種復雜的路段狀況下都能夠實現正常的通信功能，GSM-R通信系統就發揮了作用，通過實踐應用獲取了一定的成果。例如，在大秦線鐵路運輸段應用該系統，確保了全路段網絡都能夠保持穩定狀態不會出現超出范圍的網絡波動，在保證網絡覆蓋面積的同時，確保了重載鐵路保持最佳的通信功能。同時，應用同站址雙基站和基站交織兩種技術實現了更高的無線網絡穩定性，讓無線網絡能夠應對各種復雜的環境；以機車同步操作系統為核心確保系統整體完成高質量優化提高，從而確保獲取可控列車尾主機和相應的控制盒，使機車使用數量大幅度降低，提高了資源利用率[5]。

2.在凍土鐵路中的應用

凍土鐵路區域地貌會導致鐵路通信信號質量大幅度降低，從而使后續維護檢修工作難度大幅度提高降低了維護效率。應用在凍土區域應用GSM-R系統當前已有先例并且取得了成功，例如青藏鐵路中的應用有效提高了凍土鐵路信號穩定性，促進了維護效率的提高，應用雙交換機、同站址雙基站的無線覆蓋方式，確保凍土區信號穩定性，日常信息傳輸都能夠穩定進行，大幅度提高了系統維護效率，實現了更高的安全性能，降低了人力成本。

3.在復雜電磁環境鐵路中的應用

經濟發達地區交通發達交通路線繁雜，這種狀況下鐵路通信信號會受到多種電磁干擾問題的影響，通信質量無法保障。應用GSM-R技術能夠使鐵路通信信號穩定性得到基礎保障。例如，山東膠濟線鐵路應用中，通過建設、測試、優化以及試驗等多種模式進行發展，對設計方案、應用功能不斷進行完善提升，鐵道部專門GSM-R應用創新開展了相關會議，組織協調運營商針對GSM電磁環境清理問題開展相關工作，確保不受到外界因素干擾，使GSM-R無線基站布置更加科學合理。應用GSM-R技術實現了系統繁忙狀態下的干線控制調度，應用GSM-R技術實現了我國鐵路通信系統的技術支撐需求。

4.在其他鐵路環境中的應用

將GSM-R系統應用到實際鐵路系統當中，通過實踐從而對系統進行不斷地優化提高，目前在實際鐵路系統的應用取得了一定的成果，為了確保網絡達到目標覆蓋面積，確保了調度命令正常傳送，為無線車次號校核專門提供無線數據通道，確保列車調度、鐵路維護人員等能夠應用正常的無線語音與短消息通信功能，從而大幅度提高了GSM-R技術的應用范圍。在多種鐵路環境應用中，GSM-R都體現出了極大的應用潛力，極大地滿足了鐵路運輸通信系統的功能需求，讓信息傳輸更加高效便捷，大幅度降低了通信成本，其應用范圍非常廣泛[6]。

四、鐵路通信中GSM-R系統的優化及發展

1.擴大鐵路通信無線網絡覆蓋范圍

關于鐵路通信系統中的無線通信系統優化當中，需要實現無線網絡覆蓋面積的大幅度提高，雖然當前通信技術快速發展優化升級，但是無線網絡通信覆蓋發展相對滯后，還不能滿足實際需求，現如今隨著鐵路乘客網絡需求不斷提高，人們也越來越重視無線網絡覆蓋的研究，鐵路實際運行當中會經過各種地形，并且信號運行方式也非常繁雜，信號傳輸也會受到各種因素影響。因此，在提高網絡覆蓋的同時要重視技術上的提升，提高鐵路通信系統的抗干擾能力，確保系統穩定運行，防止各種因素導致的信號中斷，對各個路段信號強弱進行檢測，信號弱的地段專門進行信號加強，確保無線通信信號穩定性，鐵路通信的建設必須著重發展無線網絡系統。當前鐵路通信系統建設已經成為鐵路建設的重點工作，鐵路的建設技術已經達到很高的水平，必須提高配套服務來達到整體發展規劃統一。

2.提升鐵路通信中無線通信的系統化

網絡優化需要長時間不間斷的進行，整個網絡系統的運營的各個階段都需要不間斷的進行。當前階段鐵路通信系統還存在系統化無線網絡納入沒有完畢的問題，雖然當前鐵路整體發展建設呈現明顯的結構性，但是鐵路網絡發展太過分散，沒有形成具體的體系結構，因此需要結合實際，實現鐵路通信系統智能化數字化發展，這是未來鐵路通信系統的發展方向。結合鐵路通信系統發展需要，鐵路通信系統的發展規劃必須緊密結合鐵路安全系統實現共同發展的結合體，這是最終保障鐵路建設穩定性的根本。鐵路通信系統符合用戶實際使用需求，能夠滿足鐵路建設未來發展需要，能夠全面保障鐵路建設穩定健康發展，最終才能保障鐵路系統高效發展。同時，鐵路通信系統網絡建設必須緊密結合鐵路調度協調性，最終實現高度的功能性才能保障鐵路通信系統的發展，專業技術人才是鐵路通信系統發展的命脈，因此鐵路建設必須著重構建專業技術團隊，專業技術團隊是保障鐵路通信發展的基礎支撐[7]。

3.促進鐵路通信系統的安全性升級

無線通信系統得到了越來越廣泛的應用，當前網絡發展迅速，升級與創新速度非常快，對于無線網絡來講，應用安全是最為受關注的問題。鐵路通信系統的信息傳輸安全性直接關乎著人們的信息安全，因此必須著重關注鐵路通信系統安全性保障，全面實現鐵路通信系統安全保障，這關乎著鐵路的安全運行。鐵路網絡智能化促進了鐵路向著現代化方向健康發展，智能化的同時也給鐵路通信安全帶來了挑戰，因此鐵路通信安全建設也要緊跟時代，結合各種尖端科學技術，實現鐵路通信系統全面信息安全保障。與此同時，鐵路通信系統應當不斷優化系統技術手段，不斷進行通信網絡技術更新，應用多種先進的無線通信技術促進鐵路通信網絡綜合發展，但是鐵路應用綜合網絡也會導致信息安全風險大幅度提高。構建信息安全監管系統是實現鐵路系統現代化建設的重要方式，監控網絡的建設能夠為網絡系統安全提供強有力的保障，鐵路通信系統的多元化發展給鐵路通信系統個發展帶來了生機與活力，因此，需要加大安全性升級力度，從而確保鐵路通信系統協調穩定健康發展。

結語

鐵路通信網絡的建設離不開現代科學技術手段，無線網絡的發展需要緊跟時代前沿科技。GSM-R系統應用到現代鐵路網絡系統，能夠促進鐵路系統快速實現現代化，這是實現未來鐵路系統滿足時代發展需要的必然方式，同時也為鐵路系統的穩定健康發展帶來了保障。因此，必須結合GSM-R技術實現鐵路通信現代化發展，確保鐵路運輸實現現代化發展。