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无线通信在高速铁路的应用

                                                                                   2012-08-2710:07                                    中国信息产业网官方微博

近年来,我国高速铁路建设不断加快,相继有多条高铁开通运行。与此同时,基于GSM-R移动通信技术的CTCS-3级列车控制系统成功商用并稳定运行。截至2011年年底,我国铁路GSM-R网络基站达3710座,覆盖铁路线路的里程达1.46万公里。加大GSM-R专用频率的保护力度,确保GSM-R专用频率的使用安全,对于提高铁路运输效率和保障高铁的安全运行具有十分重要的意义。

GSM-R专用频率

事关高铁运行安全

中国移动、中国联通等运营商建设的GSM、CDMA等公众移动通信网络遍布高速铁路沿线。GSM-R系统一方面与中国移动分地域共享4MHz的EGSM频段,容易受到铁路沿线附近中国移动庞大而复杂的GSM系统的同频、邻频或互调干扰;另一方面其上行频段885 MHz~889MHz与中国联通CDMA 800M系统的下行频段870MHz~880MHz相邻,容易受到CDMA基站大功率发射机边带杂散噪声干扰或多个CDMA发射机载波在通过GSM-R系统设备非线性滤波器件时发生的互调干扰。当GSM-R频段内的干扰达到一定程度时,会出现通信质量下降、移动终端掉网、呼叫失败、通话中断、列控车载设备与RBC间无线链接超时中断等现象,严重时会导致列车异常制动、降级运行等,影响高速铁路的运输效率。

为保障列车运行安全和高效运输,需要铁路部门和无线电管理机构建立GSM-R系统频谱保护机制,在高速铁路沿线搭建GSM-R频率网格化实时监测系统,通过对GSM-R频段的实时监测,在高速铁路沿线建立频率保护带,全面掌握保护带内无线电频率台站基本情况及频谱变化态势,加强对铁路无线电专用频率的保护,有效消除无线电干扰,保障铁路无线电通信畅通。

高铁调度指挥

依赖GSM-R系统

我国高速铁路采用GSM-R数字移动通信系统作为移动通信平台,承载多种铁路业务应用系统,为运输调度指挥、设备维护及安全管理提供移动语音通信、短消息、电路域及分组域数据传输业务。我国高速铁路GSM-R系统主要承载了CTCS-3级列控信息传送、调度通信、调度命令信息无线传送、列车无线车次号校核信息传送等应用业务。

CTCS-3级列控系统是基于GSM-R无线通信实现车地信息双向传输,无线闭塞中心生成行车许可,轨道电路实现列车占用检查,应答器实现列车定位,并具备CTCS-2级功能的列车运行控制系统,由地面设备和列控车载设备组成。

高速铁路调度通信系统包括列车调度通信、客运调度通信、牵引变电调度通信、其他调度及区间通信、应急通信、施工养护通信等。

调度命令信息无线传送系统是我国高速铁路GSM-R系统承载的重要应用业务之一,主要实现调度员通过GSM-R系统向列车司机发送调度命令、调度集中系统(CTC)自动通过GSM-R系统向列车司机发送进路预告等信息的功能,达到进一步提高列车运行效率的目的。

列车无线车次号校核信息传送系统主要实现车载机车综合无线通信设备(CIR)向CTC发送车次号校核信息的功能,可向CTC提供列车当前实际的车次号、机车号、公里标、列车运行速度、经纬度等信息,由CTC判断对运行图上相应列车的车次进行校核及处理,并建立该列车的车次号与动车组或牵引机车机车号之间的一一对应关系。

高速铁路GSM-R系统承载的CTCS-3级列控信息传送、调度通信、调度命令信息无线传送、列车无线车次号校核信息传送等业务均与列车的高效率运行直接相关,要求GSM-R系统的场强覆盖、网络服务质量(QoS)等应满足相关标准的要求,保证高速铁路行车指挥的需求。

科学利用频谱

保证GSM-R系统安全

我国GSM-R系统工作频率采用900MHz EGSM频段,885MHz~889MHz(移动台发,基站收)、930MHz~934MHz(基站发,移动台收),共4MHz频率带宽。双工收发频率间隔45MHz,相邻频道间隔为200kHz。按等间隔频道配置的方法,共有21个载频,频道序号从999~1019。扣除低端999和高端1019作为隔离保护,实际可用频道只有19个,频道序号为1000~1018。

GSM-R系统在铁路沿线一般采用带状复用方式,同频复用距离D≥6R。在枢纽地区则根据情况采用面状或带状复用方式。一般情况下,区间基站采用O2站型,普通车站基站采用O3站型,大型客站则根据需求选用O3或O4站型。在承载了CTCS-3级列控信息传送业务的线路,GSM-R系统一般采取单网交织冗余的覆盖方式,保证在非连续基站故障的情况下系统的场强覆盖和网络服务质量仍然能满足CTCS-3级列控信息传送业务的需求,实现RBC与车载列控设备之间信息传送的可靠、实时和不间断。

(来源:《中国无线电》    作者:中国铁道科学研究院 蒋志勇)

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