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GSMR技术在高速铁路通信系统中的应用
障。采用GSM—R系统传输通道传输调度命令将加速调度
命令的传递过程,提高工作效率。 (4)列车尾部装置信息传送功能。将尾部风压数据 反馈传输通道纳入GSM—R通信系统,可方便解决尾部风 压数据传输问题。 (5)调车机车信号和监控信息系统传输功能。提供
调车机车信号和监控信息传输通道,实现地面设备和多台
2高速铁路GSM-R系统组成
高速铁路GSM—R系统是专为铁路通信设计的综合专 用数字移动通信系统,该系统满足国际铁路联盟提出的铁 路专用调度通信要求,在GSM Phase2规范协议的组呼、 广播呼叫、多优先级抢占的强拆业务基础上,加入基于位 置寻址和功能寻址等功能,可为列车自动控制与监测信息 提供数据传输通道。GSM—R属于专用移动通信的一种, 专用于铁路的日常运营管理,是非常有效的调度指挥通信 工具,适用于铁路通信特别是铁路专用调度通信的需要。 主要提供无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通 信、应急通信、隧道通信等语音通信功能,可为列车自动 控制与检测信息提供数据传输通道,并可提供列车自动寻 址和旅客服务功能。 我国铁路频段为上行885~889 M HZ,下行930~
以齐隧道内传播.园此.早期采用平行注导线感应传播方
式,性这种方式传辅场强不均匀,常目绝缘不良目I起衰耗
增加,特别是在电力牵引Ⅸ段,舍雉应出很高的f扰电 压,危厦维修^员安全。后来.许多国家使用漏泄同轴电
缆.这种电缆是在同轴管外导体上开设一系列槽孔或隙 编蛆站无线电话。客货运站%缠电话主要用千货i^员问
性质和不同需要分为十几十独立的无线通信系绕.绸成巾 E域通信同。在车辆间流站作n^a使用的i线电话自于
替过变换设备,即可与市话同接通有关用户.或缝长建线
路传辅与远距离用户通话。 f 4)站内无线通信。供铁路站场内进行作业指挥及
电渡传播受车辆、^悼、便携式电台*线高度和屏蔽效应
等影哺,应选用最佳通话频段。调车、楂车等作m^员璧
万方数据
通信系统l龇
道工之间的报警装置。这种装置必须绝对可靠,并具有特 殊使用标志,其作用距离为几公里范围内,警报时间约为
10 测。
铁路的CTCS一3级列控系统,这种业务方式需要给通信双 方分配一条永久在线的数据电路,保证数据传输的实时可
min,使用全国统一的专用频率,并尽可能实现自动检
靠,传输速率为4.8 kb/s或9.6 kb/s。这种方式适用于数据
件现场与救援中心之间,以及现场内部采用GSM—R通信
系统建立语音、图像、数据通信系统。 4
GSM—R系统用途
(1)列车无线通信。列车上人员对地面调度员或其
他人员进行通信,包括列车无线调度电话和列车旅客无线 电话。 (2)列车无线调度电话。调度员对沿线运行的机车 进行调度指挥的无线电话。我国铁路列车无线调度电话用 于调度员、车站值班员对沿线行驶的列车司机、运转车长 进行调度指挥。铁路沿线车站以带状分布在全国各地,各
量不大,但对数据实时性要求高的列控业务。
其他铁路工作人员使用的无线通信主要有区间内作 业、维修人员使用的无线电话和广泛用于铁路其他工作中 的电话,如勘察施工、维修作业、救援列车、铁路公安等 用的无线电话。这些无线电话使用民用频段,不占用铁路 专用频率,以免干扰运输调度作业。对讲无线电话一般采 用通用便携式无线电话机。为便于铁路公安人员工作需 要,无线电话往往与有线电话沟通,按用户需要组成各种 类型、不同功能的铁路移动通信网络。
车载设备问的数据传输,并能够存储进入和退出调车模式 的相关信息。 (6)列车控制数据传输功能。采用GSM—R通信系
鉴权中心(AuC)、互连功能单元(1WF)、组呼寄存
器(G C R)、短消息服务中心(S M SC)、确认中心 (AC)、移动智能网(I N)等组成。各功能实体之间通 过No.7信令协议互相通信。 (2)GPRS。负责为无线用户提供分组数据承载业 务。GPRS子系统包括核心层和无线接入层。核心层由 SGSN,GGSN,DNS,RADIUS等功能实体组成。无线 接入层由PCU、基站、终端等组成。GPRS无线接入层组 网应充分利用GSM—R系统的设备资源,使GPRS系统与 GSM—R系统公用频率资源,利用GSM—R系统基站实现 无线覆盖,不单独增)]nGPRS系统基站。 (3)BSS。通过无线接口直接与移动台相接,负 责无线信号发送接收和无线资源管理与MSCtB连,实现 移动用户之间或移动用户与固定网络用户之间的通信连 接,以及传送系统信号和用户信息等。BSS由基站控制器 (BSC)、编译码和速率适配单元(TRAU)、基站收发 信机(BTS)、弱场设备等功能实体构成。 (4)OSS/BSS。包括网络设备维护管理系统和用户 管理系统。 (5)终端设备。提供GSM—R系统用户直接操作使 用,用来接入GSM—R网的设备,包括移动台和无线固定 台。
用的便携式电话机具有体积小、耗电少、重量轻、可靠性 高等优点,并能满足防雨、院冲击和全天候的要求…。 5
业务联系用的一种无线通信。主要有客货运站无线电话和
GsM_R系统主要性能
站内无线造信没备主要性能发信机末蕞抑制EE通常
要隶在60曲以t,组台涟抑制比要求存70dB噬E,收信
机阻塞衰耗府在80dB以F.§调抗扰性应在60 dB以上。 GSM—R两墙无线覆盖指标应满足左95%统计概率 T.对于8W的i0控机车台,在增益为0 d8i的机车车城^
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通信、工作频率为2 MHzfe40 MHz的电子管设备:60年
代,随着晶体管和集成电路的发展和应用,铁路移动通信 大量采用甚高频(VHF)和超高频(UHF)频段,采取选 址、双工、多用户进行组网通信,设备体积减小,重量减 轻,功耗降低,可靠性增高,并能适应各种气候条件:70 和80年代,全部改用150 MHzfe450 MHz频段的晶体管 设备,在编组场推广应用便携式1 50 MHz和450 MHz的站 内无线电话。铁路沿线维护作业人员也相继推广使用无线 电话…。养路、施工的报警无线装置也得到迅速发展和应 用,并进行了山区隧道区段的列车无线调度电话试验。微 处理机与收发信机相结合,使设备信令更加完善灵活,具
MHz。GSM—R系统包括网络子系统(NSS)、基站
子系统(BSS)、运行和业务支撑子系统(OSS/BSS) 和终端设备等4部分。其中,NSS包括移动交换子系统 (SSS)、移动智能网子系统(I N)和通用分组无线业 务子系统(GPRS)。GSM—R系统采用主从同步方式, TMSC,MSC,HLR,SCP等设备应就近从BITS设备中获 取定时信号,MSC至BSS间的GSM—R数字链路应兼作同 步链路使用,BSS从MSC获取同步时钟信号,也可从就 近B ITS设备或SDH设备提取同步时钟信号(21。GSM—R传 输系统指的是为GSM—R系统各子系统之间的连接提供通
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GSM—R系统功能
(1)调度通信功能。调度通信系统业务包括列车调
车站设置小功率无线电台和转接装置,机车上配有无线电
台和控制盒。调度员通过有线或无线电路与车站电台(或 固定电台)接续,然后再由车站电台(或固定电台)与其 场强覆盖区内机车电台用无线信道接通,从而构成调度员 与司机之间和车站值班员与司机之间相互通话。
灵%、设备简*等特点。在铁略i辅日趋繁忙Ⅸ段,t线 电话使用量不断增多,为迅速可靠接鳞,世界各国陆续使 用不同壤率进行发射和接收的最I或半双工通信方式。采 用音频绍台式或数字编码式选择呼叫,并嗣有最急呼o“功
能和发送调度命令Ⅱ各种指令信息的功耗n列车无线调度 电话覆盖R域的划丹有2种搿式一是用于车流密度小、 《辅不带忙E段的夫g域女E.二是月千车流密度大、t 输繁忙E段的"E域方式。此外.由于超高额频段电洼难
出发场等菩类作业^员,如调车员、列车桂仔员、铁鞋制
动员、车号员、接发列车值班员&在专用线t进行调车作
道内装设中缝器,用以补偿传输损耗,中继器需tj睛供
给电源。 {3)列车旅客无线电话。旅客利用列车上的i线电 公用醴蔷.通过沿线设蜃*地面无线自设备和转接装■,
业等的最动人员按各自不同系统进行迪信联络。根据作业
缝,使电缩中传输的电磁波部分能量从槽孔中漏泄到沿线 空闻,场强衰减较均匀而无起伏,易为接收设备所接收。 这种漏造电缆伟辅频段较宽,既能通话,又鸵恃输各种数 据信息。存长睡道地Ⅸ,由于粥膛电缆衰耗较大,需在隧
运营作业和装卸作业,以及旅客运输业务人员间的通信联
络。
l 5
1编组站%线电话。供编组站到选埽、鳊绸场和
线处的最小接收电平不骶于・92 dBm。该电平值考虑?最 大3d8机车旨馈线损耗和3dB设备老化案量。
I程设计时,应适自考虑奠他设计余量.以抵抗各砷不 可磺见目素(如快衰落、气候影响、I程质量影Ⅱ自等】。。
无线电报警装置是为防止列车进^线路维护、施I
医段厦骑止道口、桥梁、隧道发牛事故,旬司机发出告警 而设的司机和施IE段z阃、司机和道口之间驶司机和巡
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2011年第1期
万方数据
通信系统l丝
道的数字传输系统,包括GSM—R系统为提供基本服务所 必需的传输配套单元,如传输光、电缆和传输设备,但不 包括直放站远端机、近端机之间的连接通道和天馈线等连 接;固定点与移动点或移动点与移动点之间的铁路工作人 员专用无线电通信,主要有列车无线电通信、站内无线电 通信、无线电报警装置及其他铁路工作人员使用的无线电 通信等。铁路移动通信是保证行车安全、防止作业事故、 提高运输效率、加速机车周转、改善服务质量等不可缺少 的通信手段,是铁路通信的重要组成部分B1。 (1)SSS。主要完成业务交换及用户数据、移动 性管理、安全性管理,由移动业务交换中心(MSC)、 拜访位置寄存器(VLR)、归属位置寄存器(H LR)、 号传输与列车停稳信息对铁路运输管理和行车安全具有重 要意义,可通过基于GSM—R电路交换技术的数据采集传 输应用系统实现数据传输,也可以采用GPRS方式实现。 (3)调度命令传送功能。铁路调度命令是调度所里 调度员向司机下达的书面命令,是列车行车安全的重要保