铁路无线通信系统GSM-R多业务承载能力的探讨

张小燕

张小燕

中铁七局集团电务工程有限公司河南省郑州市450000

摘要：所谓GSM-R就是我们在GSM蜂窝这个系统上的原理上，在调度通信系统功能和适合高速运转的条件下组成的，它的作用是提供了铁路专用调度通信的技术。GSM-R组成由已标准化的设备改进而成的，GSM-R系统里的很多原理技术不仅利用了公网的GSM技术，而且也借鉴了之前的GSM的基本组成部分，是一套的发展完善的成熟系统。在铁路网的MORANE试验中，我们不仅安装、而且已经测试和验证通过了GSM-R的基本特征。所以GSM-R据此可最大限度地引入新的业务。

关键词：铁路无线；通信系统；GSM-R；多业务承载能力

一、我国铁路通信的发展

铁路客运货运列车的基本特点和特性是，它有高速行驶性，所以在无线通信接入网在铁路通信网中的比例是重要的组成部分与模块部分。近几年来我国生产力迅速发展，科学技术飞速发展，我国铁路现代化建设的速度大大提高了。而因此SM-R（GSMforRailways）就随之而产生了，GSM-Railway它是铁路领域专门应用的一种值得信赖的移动通信方式，在中国我们使用的技术是GSM-R，到目前GSM-R技术已成功应用到我国青藏铁路、大秦重载铁路等多条城际、高速铁路线。随着应用的不断增加，如何合理使用频率资源、保证无线场强可靠覆盖等问题，是铁路通信工作者必须要重视和考虑的问题。

二、铁路GSM-R通信系统的作用

该系统主要功能是，首先它提供无线系统列车调度、各路局站段养护维修作业通信、编组站列车调车系统通信、应急演练及应急通信、隧道漏泄通信等语音通信功能，它不但可以为每趟运行列车供应自动寻址功能，同时更重要的是为旅客服务沿线行驶的列车进行自动控制，同时它具有检测列车信息提供数据传输通道及自动上传功能。

1、GSM-R频段设置

铁路GSM-R采用900MHz工作频段，上行频率885～889MHz（移动台发，基站收）、下行频率930～934MHz（基站发，移动台收）；双工收发频率间隔约为在45MHz，相邻之间频道间隔为200kHz，共占用4MHz频率带宽；按等间隔频道配置的方法，共有21个载频。GSM－R在中国铁路的频段为下行方向为930～934MHz，上行885～889MHz。

2、GSM-R系统的组成部分

铁路GSM-R无线移动系统的组成部分共有六个子系统单元：交换子系统（NSS）、沿线基站子系统（BSS）、沿线基站运行与维护子系统（OMC）、沿线基站终端子系统及移动智能网子系统、沿线基站通用分组无线业务子系统（GPRS）组成，并通过交换子系统（NSS）中的线网关移动交换中心（GMSC）实现与其它有线传输通信网络的电路域业务的互联互通通信，通过通用分组无线业务系统（GPRS）中的网关GPRS业务支持节点（GGSN）实现与其他数据信息网络的分组域业务的互联互通。

三、GSM-R在铁路通信系统的业务

1、语音业务

调度台呼叫机车电台，该项业务在用效利用了GSM－R网络中智能化网络新技术的基础上，同时在在线区段内运行的机车电台通过智能网识别已经注册机车功能识别号码和列车车次功能识别号码，同时每台机车的功能号是唯一设定的，同时固定分配给每台机车，列车车次功能识别号在机车担当牵引任务时有效。

2、GPRS数据业务

调度员会连续地根据线路的运行状态，在列车前进的过程中，向机车发送调度指令，如果线路等级不同，调度命令发送方式也会有所不同。

3、列车控制业务

这种业务方式需要给通信双方分配无线资源的一个时隙，也就是一条永久在线的数据电路（CSD），它的作用是用来保证数据传输的实时和可靠性，它的传输速率为4.8kb/s或9.6kb/s。但是对数据的实时性要求非常高的列车控制业务。列控业务从基于轨道电路传输升级到了无线传输。

四、GSM-R在铁路通信系统中实现多业务承载

在当今的GSM-R通信系统中主要是实现语音、数据、列车控制业务承载，为了保证铁路运输安全，目前铁路上还相应设置了比如THDS红外轴温控制系统、AEI车次号识别系统等、TFDS列车故障信息处理系统等。这些系统都基于光传输模式，但又都是一套独立运行的系统，最终目的都是为了信息的传递，由于铁路系统历年来的改造来看，很多系统完全可以整合，优化，这样既能节省设备空间，又能减少设备的故障率，给维护人员减轻负担。

1、铁路5T业务承载至GSM-R系统中

THDS（红外线列车轴温探测系统），通过安装固定在钢轨旁边的红外线高清摄像头，对来回通过各种列车的车轴承进行温度检测记录并及时上传详细数据到呼和浩特铁路局列车车辆运行安全检测中心，对超过规定温度的车辆及时通知与处理。通过全套检测跟踪设备，对列车车次和车次号进行实时检查跟踪。通过对车辆轴承温度的及时监控做出预警，确保列车发生热切轴事故的发生。

TFDS（货运列车运行故障动态图像检测系统），主要采用了以下技术，精确定位技术；高速连续数字照像；大容量图像数据实时处理技术。利用安装在钢轨侧的高速高清摄像探头，对来往列车相对隐蔽故障和常见故障进行实时检查检测，起到故障的及时排查与预警功能。重点检测货运列车的走行部位、列车制动梁部位、列车悬吊件部位、列车枕簧部位、列车大部件及列车钩缓等影响列车安全的重点部位，有效防范列车制动梁脱落，以及摇枕部分、侧架部分、钩缓大部件裂损、折断，防范枕簧行驶过程中丢失和窜出等危及车辆行车安全状况的发生。

TADS（货运列车滚动轴承早期故障轨边升学诊断系统），利用安装在钢轨侧的噪声采集阵列系统，实时准确采集运行当中滚动轴承的噪音，进行上传数据分析，准确做到早期列车轴承故障的排查。重点防范切轴事故、关口前移问题的发生，做到轴承故障的早期预报。TADS向前方列检预报轴承故障，同时，进行全路联网运行，对全路轴承故障进行预警。

TPDS（货车运行状态地面安全监测系统），TPDS同时兼有列车车辆车轮擦伤现象及超偏载现场进行监测功能，重点有效防范货车脱轨事故的发生，有效防范车辆车轮踏面擦伤、剥离，防范列车上装有货物出现超载、偏载等现象影响行车安全运行隐患。TPDS对运行品质不良货车实施联网跟踪报警，向前方列检预报车轮踏面擦伤，预警货物超载。

TCDS（客车车辆运行安全监控系统），利用车辆自带的车载设备系统对客车运行安全关键部位进行全程实时监测和诊断，通过无线、有线网络，将监测信息实时对铁路相关设备进行传输、并汇总，有效的监控列车行驶，使呼和浩特铁路局各级站段车辆管理部门及时掌握客车运行安全状况，并能对突发状况及时作出预警。

2、铁路AEI车次号识别业务承载至GSM-R系统中

为了确保行车运行安全，实现有故障车辆准确预报提醒。与红外轴温系统设备相结合，可精确准确预报热轴车辆的详细车号和所在列车的运行车次，有效准确处理热轴故障；为运行车辆安全动态监测系统、超偏载系统、平轮探测系统提供准确的车次、车号信息；建立故障车辆档案，实现呼和浩特铁路局全范围信息共享，进行动态及跟踪管理。

结束语

由于国内国际铁路事业飞速发展，在列车控制、调度通信等业务应用方面对GSM-R无线通信系统的场强覆盖、网络服务质量和系统可靠性的要求更高，因此，高速线路GSM-R无线系统势必要有更多的业务承载运行，在网络规划上和设备功能上我们还有许多工作要做。

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