浅议铁路GSM—R技术的现状与前景

PhillipMet

摘 要：近几年来，我国铁路技术的现代化发展速度非常迅猛，伴随着新一轮铁路建设高潮的到来，作为铁路运输生产指挥调度系统的重要传输通道，铁路无线通信系统将在保障铁路运输安全方面发挥更加重要的作用。而GSM-R则因其具有高效、经济、灵活等特点而成为主要发展的技术对象。
关键词：GSM-R技术；无线通信；信号
一直以来，铁路在我国的交通运输中都扮演着至关重要的角色。而随着铁路技术的不断发展，通信信号技术也不断推陈出新，实现了车站、区间和列车的一体化管理，形成调度指挥自动化等技术的应用以及通信信号技术的相互融合，克服了通信技术过去功能少、控制不集中等缺陷，推动铁路通信信号技术向数字化、智能化、综合化的方向迈进。而欧洲的GSM-R在经过1993年的标准制定，1996年的系统实验，瑞典于1999年正式启用第一个GSM-R系统，目前瑞士、德国、法国等国家已经先后拥有了成熟的GSM-R通信系统。欧洲GSM-R技术的应用和推广，对于世界范围内的铁路通信技术的发展都有着非常积极的促进作用，同时更是为我国的铁路通信技术发展提供了丰富的有益经验。
1 GSM-R系统的内涵
1.1 传统铁路通信方式存在的不足
过去铁路常用的传统通信方式主要有两种，一种是站场有限广播，“小电话”即接在转辙机上的有限电话；另外一种是对讲机。随着铁路系统的多次提速，要求信息的实时性必须跟上发展的速度。传统的固定的通信网络，已经不能满足铁路移动设备和工作人员的通信需求。
1.2 GSM-R的技术规范和标准
GSM-R的建立以公网GSM标准为基础，并通过增加铁路调度通信功能和高速环境组成要素而构建成一套完整的体系。GSM-R领域的技术标准与规范，包括了现有的GSM相关标准以及为了满足铁路需求而制定的应用标准，而制定的应用标准。根据目前我国铁路业务的实际情况，GSM-R技术规范体系包含综合类、工程类接口技术要求及测试类共计7大类，40项。大体上来说，该体系与欧洲FRS和SRS相对应，40项规范当中，只有从我国实际情况出发而制定的系统类和应用业务类的相关条款不对应，其余各项技术规范基本上都与欧洲规范的各个章节相对应，并为了使其适合我国的实际情况，而做出了相应的调整。
2 我国铁路专用移动通信现状及存在的问题
2.1 我国铁路专用移动通信的现状
2.1.1 我国铁路专用移动通信实现了运输指挥调度系统的语音及数据传输。GSM-R系统能够为机车无线通信设备提供功能号呼叫、语音广播和组呼以及基于列车位置寻址等高级语音呼叫等功能，这些功能不仅可以代替其他无线通信系统所具有的功能，而且还可以取代传统的电缆加通话柱的区间通信方式。实现了列车调度、区间维修、工程施工等诸多功能，从而在很大程度上给铁路的运输指挥提供了便利。
2.1.2 铁路专用移动通信技术为现代信号控制技术的使用提供了可靠的保障。过去的通信设备普遍存在着功能单一、控制分散、独立运行的信号控制等缺陷，难以满足现代铁路对于信息化发展的需求，因此铁路移动通信技术正向着数字化、智能化方向转变。其中新一代分散自律调度集中和列车控制系统最为突出，而成为我国铁路行车安全的重要保证之一。
GSM-R系统的主要工作任务是有效地实现地面控制中心和移动机车之间车次号、列车位置及完整性信息、列车速度信息等基础控制信息的传递。欧洲GSM-R系统设备的主要来源是北电和西门子，而在中国，除了北电和西门子以外，还有华为。而这三家公司的设备之间存在着互联互通的问题，从而给设备的正常使用造成了障碍，为了解决这一问题，则必须制定规范的接口技术要求和测试条款。鉴于此，制定符合我国铁路运输发展状况的GSM-R技术规范，就必须从我国的时间需求出发，从而使其符合指导、规范全网发展和建设的要求。另外，还应制定与GSM-R系统技术相匹配的相关规范，这样才能适应我国多线路、甚至全网公用的建设目标。所以，必须有层次、有计划的对核心网交换机进行建设，进而更有效的实现系统资源的优化配置，并降低通信工程的建设成本。
2.2 我国铁路专用移动通信存在的问题
铁路运输的畅通离不开铁路移动通信调度的配合。现有铁路无线通信系统主要包括了列车无线调度通信系统、站场平面调车无线通信系统、各类专业对讲机系统等。当前，我国铁路普遍使用的是列车无线调度和站场平面调车系统，而一般车辆、公安保卫、防护报警等运输生产环节一般使用的是其他类型的无线通信技术设备。列车无线调度系统同时还承担着列车无线信号车次校核、列车尾部风压等数据的传输任务，由此可以看出，无线调度系统在铁路运输安全生产中的重要意义。然而，我国现存的无线通信系统设计的主要目的是为了实现话音通信，但其功能单一、频率利用率低等缺陷难以完全满足技术发展和现代化运输生产的需要，难以适应我国列车控制系统安全信息传输的发展需要，而且制约了铁路跨越式发展目标的实现以及现代化铁路运输对信息化服务质量的需求。总之，我国现代铁路的发展速度迫切要求新一代铁路移动通信系统的建设和完善。
3 GSM-R系统的发展前景
3.1 智能网系统
以智能化网络为基础实现快速、有效、经济、灵活的业务流程。GSM-R智能网的主要目标是完成特定的铁路任务，而且该网络的应用有效解决了由于设备来自不同厂家而可能导致的设备组网环境下业务的互联互通问题。网络的智能化从组网的互联互通需要出发，并结合未来业务发展方向的需求，以CAMEL3技术标准为基础进行建设。该技术标准符合3GPP和国内相关行业规范，并且能够满足我国铁路通信系统的需求。
3.2 感应通信
感应通信的信号既有移动无线通信的灵活性，又具有有限传输的稳定性，同时涵盖了无线通信和有限传输这两者的优势。如果在信号不好的地区，选择适当的频率和耦合空间，并经波导线引导传输，就能够解决其弱电场现象，而实现这些地区的移动通信目标。虽然，我国所采用接触网导线做波导线的铁路感应通信并不是移动通信技术中最先进的方式，而且必须依靠电气化铁路的接触网设备才能进行传输，但因其所具有的特点而被广泛应用，这些特点主要有投资少、工期短、易操作、便维修，比漏泄电缆方式和国外的感应通信方式更具优势。感应通信模式已经为我国部分区段铁路在提高运输效率、保证行车安全等立下了汗马功劳，为解决山区电气化铁路无线通信建立了一种新的模式，因此而成为铁路移动通信的首选方式之一。
4 结束语
综上所述，我国铁路GSM-R系统在未来的发展中具有非常广阔的前景，已经建成并投入使用的青藏铁路充分证明了我国在借鉴国外GSM-R系统的成功经验后，具备独立建成符合我国铁路发展需求的无线通信系统的能力，并为GSM-R在我国的进一步发展奠定了稳固的基础。为了保证GSM-R系统能够在我国得到更加广泛的使用，并取得更好的发展，相关单位应建立健全一套标准的体系，并严格执行，以为GSM-R的发展提供有利的环境。
参考文献
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