城际铁路专用无线通信论文

2021-06-10 论文

　　1列车专用无线通信系统的应用现状

　　1.1GSM-R数字移动通信系统

　　目前GSM-R数字移动通信系统主要应用在国家铁路，是由公众网络GSM演变过来适用于铁路的专用无线通信系统。（1）主要提供的业务语音业务：列车调度员与机车司机、车站值班员与机车司机之间等各种列车无线调度通信；铁路沿线维护人员的通信需求，用于养路、桥隧、接触网（供电）、电务等部门的区间维护作业通信；公安、抢修、救援等多部门、多工种的应急移动通信需求。数据业务：列车运行控制系统信息传送，机车同步操控信息传送，列车无线车次号校核信息传送，调度命令信息无线传送等。同时也可为城际铁路CTCS2+ATO列控系统传送站台门控制及运行计划处理两项业务。（2）频率规定根据相关规定，我国GSM-R系统采用专有的工作频段为：上行：885-889MHz（移动台发，基站收）；下行：930-934MHz（基站发，移动台收）；频道间隔为200KHz，双工收发间隔为45MHz。（3）网间互联互通GSM-R不同设备网间互联互通均可实现，可以满足不同设备网间机车的套跑需求。

　　1.2TETRA集群通信系统

　　我国城市轨道交通（地铁）则主要采用数字集群通信技术作为列车调度专用无线通信系统，一般采用800MHz频段TETRA集群通信系统。（1）主要实现的功能语音通话：通话功能是地铁专用无线通信的主要功能，为控制中心调度员、车辆段调度员、车站值班员等固定用户与列车司机、防灾、维修等移动用户之间提供通话手段，同时具备选呼、组呼、广播、紧急呼叫等几种调度呼叫方式。数据通信：系统可以为用户提供数据通信功能，满足列车车载台与控制中心及车辆段之间数据传输需求，包括：出入库通话组切换触发信息、移动用户设备状态信息、列车运行状况信息、调度信息；并满足移动用户之间、移动用户与固定用户之间短消息传送。（2）频率规定“国家对800MHz数字集群通信网使用的无线电频率资源进行统一规划和审批。使用800MHz数字集群通信频率应当经信息产业部无线电管理局批准；未经批准，任何组织和个人不得擅自使用数字集群通信频率”（原信无网[2007]18号文《800MHz数字集群通信频率台（站）管理规定》）。各省（自治区、直辖市）无线电管理机构根据当地实际需求，制定当地数字集群通信网使用频率的规划。（3）网间互联互通目前TETRA系统不同设备网间尚无法实现基于ISI互联互通。因此，若要实现不同设备网间机车套跑还需TETRA供应厂家及二次开发商共同开发解决。

　　1.3小结

　　由上可以看出，在城市轨道交通中采用的TETRA系统主要是用于语音调度通信，而与行车控制有关的数据业务基本由信号专业本身建设的无线通信网络来传送；而在国铁中GSM-R系统传送的业务相对比较丰富，不仅能满足列车调度语音通信，也能满足列控等数据业务，是一个承载语音、分组域数据及电路域数据的多业务综合通信平台。

　　2GSM-R与TETRA技术体制比较

　　2.1技术针对性

　　GSM-R是专门为铁路移动通信而设计开发的，满足铁路运输管理系统对铁路无线网络的业务需求和列车控制系统对其提出的服务质量要求。TETRA是新一代集群通信技术，具有较强的调度指挥功能，其针对的是专业部门的调度通信。该技术的主要应用对象是公共安全、运输调度、公用事业等领域。

　　2.2系统功能

　　两种技术都有集群调度通信所需要的各类语音业务，如个呼、组呼、紧急呼叫、广播呼叫等，但TETRA系统的呼叫建立时间较短，一般在0.3-0.5s，而GSM系统的呼叫建立时间一般在5-6s，紧急呼叫可以做到2s以内。两个系统均可完成电路域数据或分组域数据业务的应用，但从目前实际应用来看GSM-R系统承载列控数据业务更完善。TETRA系统的基站故障弱化功能较强，基站有单站集群的`工作模式，并且支持直通模式（DMO）；而GSM-R系统则相对较弱。

　　2.3对高速运行的适应性

　　GSM-R在标准上要求支持500km/h的高速通信，并且在350km/h的运行环境已有大规模实用案例；根据TETRA标准组织所做的高速仿真测试，该技术可支持在800MHz频段450-500km/h的高速通信，但目前已建成的TETRA系统其移动用户的最高运行速度基本在200km/h以内。

　　2.4互联互通

　　GSM-R不同设备供应商网间互联互通可完全做到，在国内有完善成熟的标准规范，并已成熟运用；目前TETRA标准中ISI接口尚未能实现标准化，这将导致不同厂家设备并网运行困难。

　　2.5小结

　　由于GSM-R是专门针对铁路设计开发的标准，所以对于铁路所需专有业务更专；而TETRA在集群调度功能上较强。两种技术均能适应高速运行环境，都是成熟可靠的适用于列车调度的专用无线通信技术；尽管现阶段TETRA系统传送列控类数据尚不成熟，但从技术参数上看，TETRA系统具备此类数据业务传送能力，只是还需要开发验证。由以上分析我们也可以看到，GSM-R相对于TETRA的两大优势在于：（1）GSM-R的数据业务功能更为强大丰富，列控数据业务更为专业完善；（2）GSM-R系统不同设备网间的互联互通更为成熟，更适合于大型网络运营。同时，GSM-R系统的网络结构和空中接口与GSM相同，GSM技术已被100多个国家的200多个电信运营商所采纳，其网络在世界各种地形环境、各种气候条件下得到了广泛的验证，我国在铁路GSM-R系统网络规划、建设、运营维护等方面也积累了丰富的经验。GSM-R技术也可以走GSM/3G/LTE的持续性发展道路，与整个通信产业保持一致。

　　3城际铁路专用无线通信技术的选择

　　城际铁路与国铁的互联互通会影响列车专用无线通信技术的选择，城际铁路的业务功能需求、特别是信号列控业务的需求也会影响列车专用无线通信技术的选择。综合1、2两节所述，分析如下：（1）如果城际铁路需要与国铁互联互通，要求考虑机车套跑，采用与国铁一致的专用无线通信技术GSM-R系统是合适的；若采用TETRA系统，可通过设置双套机车台来解决互通套跑问题，但会增加运营难度，增加安全隐患，同时也影响行车效率。（2）如果城际铁路定位于在区域内运行，但各条线路仍有成网互联套跑的需求，鉴于TETRA系统不同设备网间互联互通仍不完善，所以采用GSM-R系统是一个更为妥当的选择。（3）如果城际铁路只在区域内运行，且各条线路之间运行相互独立，采用GSM-R和TETRA系统都是可行的，但在实现行车类数据业务上TETRA系统还需开发与完善。（4）如果城际铁路为地方政府与社会资本投资修建（地方铁路），则大多为自管运营模式，因此选择TETRA系统较为合适。

　　4结语

　　综上所述，城际铁路列车专用无线通信系统应首选GSM-R技术；对于仅限于区域内运行、且各条线路并网运行要求不高的城际铁路，也可以采用TETRA系统。

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