铁路通信工程的无线接入技术标准研究

韩炳旭

通号工程局集团有限公司天津分公司  天津市  300000

摘要：铁路是人们出行和物流运输的重要交通工具，也是国家重要的交通运输设施。为了保证铁路的稳定运行，铁路沿线车站和工作人员需要保持稳定畅通的通信，为铁路调度和应急指挥提供保障。在高速铁路发展的背景下，铁路系统对通信网络有了更高的技术要求，在传统呼叫传输的基础上，需要增加数据传输、视频信号传输、高速低时延通信传输等多元化业务，以提高稳定性、可扩展性等方面的性能。

关键词：铁路通信工程；无线接入；技术标准

一、铁路通信工程无线接入技术的优势

在高速铁路发展和信息时代的背景下，铁路系统对通信网络提出了更高的要求，需要提供更强大的通信保障功能，以满足新时代铁路列车通信指挥的需求，构建速度更高、更稳定的通信网络，积极拓展通信业务内容，构建数字化通信网络。中国幅员辽阔，很多火车站都很远，而且可能要经过一些地形复杂的地区，传统的有线接入技术难度很大，建设成本也很高，维护检修工作也非常困难。因此，目前铁路通信工程更倾向于无线接入技术，这种技术需要架设通信电缆，可以有效降低成本，此外，它还具有以下技术优势。

1.覆盖面广传输稳定

中国是世界上国土面积第三大的国家，幅员辽阔，共有18个铁路局，铁路列车不仅要经过不同的第二站，还要跨越不同的省份、不同的铁路局。因此，在铁路运行时，可能会遇到不同车站甚至不同铁路局之间的通信传输，这就需要通过铁路通信网来实现，这就要求铁路通信网的覆盖范围尽可能的全面。有线通信网络的覆盖范围主要是在通信电缆的覆盖范围内，受物理介质的限制，如果每个区域的线路由于环境因素而损坏，将直接导致该区域的通信传输失败。无线通信网络是基站远程发送和接收通信信号，覆盖范围更广，不会造成线路损坏的问题，通信传输更加稳定。

2.支持多样化的数据传输

铁路管理是一项综合性的工作，涉及的信息复杂多样，铁路通信不能仅仅局限于电话传输，还应该能够实现音频、图片、视频等多样化的数据传输。基于无线通信技术构建数字铁路移动通信网，可以传输更加多样化的数据信号，满足铁路多样化管理的需要。比如GSM-R系统不仅能够完成基础的通话通信功能，还能实时传输车辆监控信息，并借助GPRS技术获取车次号、车辆当前运行状态等，为铁路管理提供更加及时、准确、全面的列车信息。

二、符合铁路通信工程技术标准的几种无线通信接入技术

1.蜂窝技术

蜂窝技术是铁路系统中最常用的无线接入技术，它符合铁路通信工程的技术标准。它利用通信基站接收和发送数字通信信号(电磁波)，对讲机、手机等移动终端可以接收基站发出的电磁波，实现无线通信。每隔一段距离布置通信基站，连点成片，形成整片区域的通信覆盖，新建铁路只要在基站覆盖范围内，就无需新建基站。因为基站的布置形态如同连点成面的蜂窝一般，故而得名蜂窝技术。GSM-R系统也是一种基于蜂窝技术的铁路通信无线接入技术，理论上一个GMS通信基站可以覆盖35 km范围的通信传输。

2.点对多点数字微波技术

这种无线通信技术主要适用于平原地区，可以减少阻塞。首先确定无线传输的范围，在中间区域设置一个中心站，然后在不同方向设置一个周界站，如果在中心站和周界站之间设置中继站，就可以实现数百公里的覆盖范围，利用这一无线介入技术可以实现电话通信、数据传输、电报等多项通信功能，能够同时为多个在线用户提供服务。也可以将这种技术和蜂窝技术相结合，延伸蜂窝通信基站的覆盖范围，这也是一种符合国家铁路通信工程技术标准的无线接入技术。

3.集群通信技术

集群通信技术是集程控交互设备、计算机互联网技术、微处理技术等为一体的无线通信接入技术。该技术可以实现无线和无线终端之间的短时间通信，通过无线拨号进行群呼和群呼通信。集群通信主要是一对群通信，适合应用在应急抢险、紧急调度指挥等情况。

4.卫星通信技术

卫星通信技术是利用卫星作为通信传输的中继站，利用卫星通信可以实现非常大面积的覆盖，对于中国边境地区、沙漠地区等难以建立基站的地区可以利用卫星通信技术接入无线通信网络。但是这种技术也有明显的劣势，就是通信费用高，而且有一定延迟，虽然覆盖面比较广，但在使用时还会受到气候等因素影响传输信号，因此难以构建基站实现覆盖的区域，还是尽量不采用这种无线接入技术。

二、铁路无线通信网络系统

铁路无线通信网络系统（GSM-R）全称为Global system of mobile for railway，意为针对铁路的全球移动通信系统，它以GSM系统（全球移动通信系统）为基础，是一种利用基站收发通信信号（电磁波）的蜂窝式无线通信网络。这以系统目前已经非常成熟，2002年首次被欧洲多个国家使用，并取得了显著的应用效果。我国在2015年1月经由中国铁路总公司工作会议通过，决定正式引入这一系统构建我国铁路无线通信网络。GSM-R系统作为当前铁路系统中最为成熟且国际通用的无线通信设施，能够满足铁路通信的各项基本功能，如群呼、优先级别、强插以及组呼等。适合应用在无线列车调度、编组调车、应急指挥、养护维修组织等多种场合，且GSM-R系统的通信传输能够适应300~500 km/h的高速铁路，可以有效满足我国铁路高速化发展背景下对通信传输的需求，其主要功能包括以下几点：

①调度通信。无线列车调度功能是GSM-R的基本功能，可进行一对一呼叫、一对多组呼叫或广播呼叫，适用于旅客列车调度、货运列车调度、牵引变电所调度、站场通信、应急指挥、维修调度、交叉通信等场合。例如，当列车前方发生事故时，调度员可以及时发出紧急指令，并通过无线通信网络传递给列车驾驶员，驾驶员可以根据指令控制车辆，确保车辆和乘客的安全。目前，中国铁路正朝着高速的方向发展，这就要求信息传递必须快速及时，最大限度地减少延误问题，提高工作效率。而且GSM-R还能在常规调度通信、语音传输的基础上，将通话记录保存起来，方便管理和责任回溯。②数据信息传输。GSM-R系统能够及时传输车次号、列车停稳信息、列车尾部风压数据等信息，通过GPRS装置，及车辆上的终端感知设备收集车辆运行的相关数据参数，传递给GSM-R系统中并传输给铁路管理人员，为铁路车辆安全管理决策提供重要参考。③远程监控及监控影像传输。在站台及车辆中装设监控设备终端，收集视频信号，将视频信号传递给列车人员，对车厢内部情况进行实时监控。且这些影像信号还可以通过GSM-R无线网络进行传输，列车就可以在进站前可查看前方站台监控影像信息。④移动办公作业。铁路沿线及铁路局辖区内水电、信号、供电、公用工程等岗位人员，可使用GSM-R手持通信设备与车站工作人员、车站调度人员建立联系。在特殊情况下，操作员可以在紧急情况下呼叫火车司机并与司机沟通。⑤紧急命令。在发生自然灾害或一些影响铁路沿线交通的突发事件时，需要立即通知列车驾驶员。或者当列车运行过程中发生紧急情况，需要联系救援中心时，GSM-R系统可用于应急指挥，除呼叫传输外，还可传输图像、视频等数据信息。⑥这是紧急呼叫紧急呼叫可分为列车紧急呼叫和调度紧急呼叫。一旦发起呼叫，系统将给予最高优先级，以确保线路畅通。除非发起方主动取消紧急呼叫，否则接收方不能拒绝或退出紧急呼叫。

结束语

综上所述，为了提升铁路通信质量，为铁路系统安全稳定运行提供更有力的保障，中国铁路总公司于2015年正式引入GSM-R无线通信网络技术。该技术非常成熟，覆盖范围广，时延小，可以满足高速铁路的通信要求。而这也是国内铁路局与国际通用的无线通信网络系统，在跨境铁路线路上也可以实现互操作。

参考文献

[1]姜博,蔺伟,梁轶群,等.城际铁路无线通信业务服务质量指标研究[J].铁道工程学报,2022,39(05):85-90.

[2]庄艳霞.铁路无线通信系统安全设计的方法及途径[J].数字技术与应用,2021,39(10):104-106.