第二節　我國鐵路移動通信的發展現狀

我國鐵路移動通信的歷史從20世紀50年代引進前蘇聯無線調度電臺開始，60～70年代，我國鐵路部門自行研制成功了150MHzTW-8A列車無線調度電臺并得到推廣應用。后來，隨著通信技術的不斷進步以及移動通信在鐵路中發揮的作用越來越重要，鐵路移動通信系統的類型越來越多，設備越來越先進，所實現的業務也越來越豐富。

目前，我國鐵路移動通信系統主要包括兩大類：一是主要用于普速鐵路的模擬移動通信系統；二是主要用于高速鐵路的鐵路綜合數字移動通信系統（GSM-R）。

一、鐵路模擬移動通信系統

我國鐵路的模擬移動通信系統主要包括列車無線調度通信系統、站場無線通信系統、各部門專用單工通信系統等，它們在鐵路運輸安全生產中發揮著重要作用。

1.主要的鐵路模擬移動通信系統

（1）列車無線調度通信系統

列車無線調度通信系統（簡稱無線列調系統）早期采用150MHz頻段，使用TW8（A、B、C、D）型無線調度電臺。為克服150MHz頻段頻率資源少及電氣化區段對150MHz頻段干擾的問題，從20世紀90年代開始，無線列調系統的工作頻段逐漸采用450 MHz頻段。450MHz無線列調系統分為A、B、C三種制式，可采用單工、雙工或半雙工通信方式。

目前，450MHz無線列調系統主要完成三項業務：列車無線調度電話、無線調度命令傳送和無線車次號傳送。

列車無線調度電話業務用于完成調度員、車站值班員、司機、運轉車長之間的通話聯絡，實現調度員、車站值班員對沿線行駛的列車司機、運轉車長進行調度指揮。

無線調度命令傳送業務用于調度員、車站值班員向機車司機發送調度命令、行車憑證、調車作業通知單、列車接車進路預告等信息。

無線車次號傳送業務負責將列車的基本數據、運行狀態等信息按要求發送至CTC/TDCS設備，以便進行檢查核對，保證列車的運行安全。

450MHz無線列調系統的組成如圖1-6所示。

450MHz無線列調系統主要由調度總機、調度分機、車站電臺、調度命令轉換器、車次號接收解碼器、機車電臺、車次號采集編碼器等組成。調度總機通過有線方式與所管轄的各個調度分機相連。調度分機通過線路與車站電臺、調度命令轉換器、車次號接收解碼器相連。車站電臺、車次號接收解碼器通過無線方式與機車電臺連接。

調度總機放置在調度所的行車調度臺，供調度員與車站值班員、司機進行通話。

調度分機放置在車站，供車站值班員與調度員、司機進行通話。

車站電臺放置在車站，主要完成有線傳輸與無線傳輸的轉接，實現車站和司機之間進行車機聯控。

機車電臺裝置在機車上，負責與車站電臺的無線連接，主要提供三類功能：一是供司機與調度員、車站值班員進行通話；二是接收車次號采集編碼器傳來的車次號信息，然后將其發送至車次號接收解碼器；三是接收車站電臺傳來的調度命令信息，然后向車站電臺發送調度命令回執和簽收信息。目前使用的機車電臺主要有通用機車電臺和機車綜合無線通信設備（CIR）兩類。通用機車電臺可以在機車跨越無線列調制式、頻率、運用時自動轉換工作模式。CIR不僅可以作為450 MHz無線列調系統的機車電臺，還可以作為鐵路綜合數字移動通信系統（GSM-R）的機車移動通信終端。可以根據不同系統的功能要求，對CIR的模塊進行配置。

車次號采集編碼器放置在機車上，插在機車安全信息綜合監測裝置（TAX箱）內，負責采集機車運行的關鍵信息（車次號、機車號、位置、機車速度、列車總重、車輛計長、車輛輛數等），并通過連接電纜傳送給機車電臺。

車次號接收解碼器放置在鐵路沿線，專門用來接收機車電臺發來的無線車次號信息并解碼，然后將車次號信息傳送給CTC/TDCS車站分機，由CTC/TDCS系統進行車次校核。此外，車次號接收解碼器還具有接收機車電臺發來的調度命令回執和簽收信息的功能，將其送到調度命令轉接器。

調度命令轉接器放置在車站，用于接收CTC/TDCS設備送來的調度命令信息并進行統一編碼后送給車站電臺，然后由車站電臺通過無線信道發送到機車上。同時，調度命令轉接器也負責接收車次號接收解碼器送來的調度命令簽收信息和回執信息，并將這些信息送到CTC/TDCS設備。

（2）站場無線通信系統

在鐵路的區段站、編組站還需要設置包括平面調車等在內的站場無線通信系統。

平面無線調車系統用于編組場內的調車作業，提供調車區長臺、機車臺、手持臺之間的通信。它不僅提供語音通話功能，而且提供包括信令傳輸、燈光顯示、語音提示等一系列符合現場使用要求的專用功能，以滿足調車指揮的需要。

平面無線調車系統的組成如圖1-7所示。

平面無線調車系統主要由調度主機、機車收信機和無線通道組成。

調度主機安裝在站場調度室內，與計算機相連，具有配套的計算機軟件。調度員通過調度主機編輯、發送調車作業任務，并可與機車人員進行話音通信。

調度主機接有室外天線，由其負責整個站場區域的無線覆蓋。

機車收信機安裝在調車機車上，負責接收調度主機發送的調車作業任務，并可顯示和打印。

一臺調度主機配備一個頻點，可以為多臺機車收信機傳送作業任務，通過亞音頻及編碼的不同，保證數據傳送和話音通信互不干擾。

（3）各種獨立單工通信系統

為了滿足其他工種的作業通信要求和車站內部指揮的需要，在站場內及鐵路沿線還存在一些由部門單位自行建設的各種獨立的單工通信系統，如工務、公安、電力、水電、電務維修、列檢、施工等部門的通信系統。這部分系統均以同頻或異頻單工通信方式為主，獨立使用，缺少統一的規劃和集中管理。

2.鐵路模擬移動通信系統存在的缺點

目前鐵路存在著上述模擬移動通信系統，有其歷史和體制的原因。隨著對鐵路通信信息技術要求的進一步提高，現存鐵路模擬移動通信系統的弊端也越來越突出，主要體現在以下幾個方面：

（1）采用模擬通信技術，信號干擾嚴重，信道接入困難，傳輸保密性差。

（2）各部門的移動通信系統各成體系、互不兼容，不能實現互聯互通。

（3）無線頻率、線路等資源不能共享，利用率不高，造成資源浪費。

（4）模擬無線列調系統不能滿足新一代列車控制系統對車—地傳輸通道的要求。

（5）主要為話音通信而設計，數據傳輸能力差。

隨著我國鐵路的快速發展，既有模擬移動通信系統提供的業務和功能與現代鐵路運輸需求之間的差距在不斷擴大，現代鐵路運輸急需一種嶄新的鐵路移動通信制式的出現。

二、鐵路綜合數字移動通信系統（GSM-R）

1.現代鐵路運輸對移動通信的要求

隨著我國鐵路信息化的發展和高速鐵路的建設，鐵路對移動通信提出了更高的要求。

（1）實現對既有鐵路模擬移動通信系統的更新換代

新一代鐵路移動通信系統應能替代原有的各種模擬移動通信系統，包括450MHz無線列調系統、站場無線系統和各種單工系統等，將這些系統的業務全都由一個綜合數字移動通信系統來完成，充分利用網絡資源，并顯著提高通信質量。同時，這個通信平臺還要隨著鐵路的發展，不斷滿足高速鐵路、客運專線、重載鐵路等提出的新業務需求。

（2）滿足基于通信的列車控制的需要

隨著列車運行速度的不斷提高，車地間的雙向通信已無法通過傳統手段完成，因此需要配備基于通信的列車控制系統，該系統必須依靠新一代鐵路移動通信系統為其提供雙向、實時、大容量、可靠的無線傳輸信道，使列車運行的安全性大大提高，提高列車在區間追蹤運行的密度，提升鐵路運輸效率。

（3）車地信息化數據傳輸的需要

隨著鐵路運輸的不斷發展，列車與地面之間所需要傳輸的數據信息越來越多，一方面，列車運行、列車安全監控、診斷以及承載貨物等實時信息需要傳送到地面上來，為實現列車信息實時追蹤、客票發售、貨運計劃、貨車追蹤、集裝箱追蹤等提供基礎信息，滿足鐵路路網移動體（機車、車輛等）實時動態跟蹤信息傳輸的需要；另一方面，以旅客為主體的移動信息，需要在車地之間實時進行傳送，為旅客提供多方位的綜合信息服務。

綜上所述，傳統的鐵路移動通信系統已經不能滿足現代鐵路運輸的要求，應建立一個能完善解決鐵路新業務需求、高安全可靠性、聯網能力強、可滿足高速、重載運輸及信息化需求的鐵路綜合數字移動通信系統。

2.GSM-R數字移動通信系統

原鐵道部從1994年就開始對新一代專用移動通信技術進行跟蹤研究，并于2000年底正式確定將GSM-R（GSMforRailways，全球鐵路移動通信系統）作為我國鐵路移動通信的發展方向。

GSM-R技術是基于成熟、通用的公共移動通信系統GSM平臺之上，專門為滿足鐵路應用而開發的數字移動通信技術。

GSM-R與GSM的關系體現在以下幾個方面：

（1）GSM-R理論建立在GSM理論基礎之上。

（2）GSM-R技術建立在GSM技術基礎之上。

（3）GSM-R工業以GSM工業為基礎。

（4）GSM-R工程建設以GSM工程經驗為基礎。

（5）GSM-R應用開發吸收GSM成功經驗。

（6）GSM-R的市場是鐵路專用，GSM的市場是公眾商用。

GSM-R能夠提供定制的附加功能，如優先級與強拆功能、話音組呼及廣播功能、位置尋址及功能尋址等，是一種可靠高效的鐵路綜合數字移動通信系統。GSM-R完全能夠滿足我國鐵路發展對于移動通信提出的更高要求，在調度指揮、列車運行、業務管理、信息服務等方面大力提升了通信服務質量。

我國鐵路選擇GSM-R的主要原因是：

（1）GSM-R的發展目標是專門為鐵路服務，其標準、技術和設備在鐵路上的應用得到歐洲許多國家的驗證，符合高速鐵路、普通鐵路運輸的要求。

（2）GSM成熟的標準、技術和良好的工業是GSM-R發展的基礎。GSM被100多個國家的200多個電信運營商采納，其網絡設施和移動終端在世界上各種地形地物環境、各種氣候條件下得到了廣泛的驗證，在網絡規劃、建設、運營維護等方面積累了非常豐富的成功經驗。

（3）GSM-R可以在GSM基礎上實現可持續發展，走GSM-R/GPRS/WCDMA/LTE發展的道路，與整個通信產業保持一致，不斷提高鐵路移動通信技術水平。