铁路数字化无线通信论文

摘要：随着铁路现代化的全面推进及铁路建设新一轮高潮的到来，铁路无线通信系统作为铁路运输生产指挥调度系统的传输通道，为保障铁路运输安全和运输效率起到了越来越重要的作用。GSM-R无线通信系统将以高效、灵活、经济、实用、可扩展等特性满足铁路无线通信的要求及未来发展。以下是小编精心整理的《铁路数字化无线通信论文 (精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

铁路数字化无线通信论文 篇1：

GSM-R铁路通信系统施工技术及管理要点研究

摘 要:铁路列车无线通信系统是铁路行车安全保障的重要手段。铁道部规定铁路区间实现无线调度场强全覆盖,因此,解决弱场强区无线覆盖问题尤为重要。铁路通信系统在1993年选择了GSM作为新系统的基础,这一选择意味着新系统抄了一些近路,因为部分问题已经有了解决。目的不是开发一套与GSM平行的铁路系统,而是运用GSM中已有的功能。GSM-R是供应商在向铁路推广其GSM服务时创造的。铁路使用的GSM-R也是以标准GSM为基础的。从市场占有率来看,GSM依然是主流的无线技术。本文主要介绍了国内外GSM-R系统发展及应用,GSM-R系统是我国铁路通信首选的技术之一。

关键词:GSM-R铁路通信系统 施工技术 施工管理 作用

铁路无线列车调度通信系统是铁路行车指挥系统的重要组成部分,在保障行车安全、提高运输效率方面发挥着重要作用,其通信质量的好坏直接关系到铁路的行车安全。1993年国际铁路联盟(UIC)与欧洲电信标准组织协商,提出欧洲各国铁路的下一代无线通信将采用以GSMPhase2+-I-为标准的GSM-R技术,GSM-R技术在瑞士、德国、荷兰、意大利等国家均已投入商业运用。由于GSM-R具有适应铁路运输特点的功能优势,以及更符合通信信号一体化技术发展的需要,我国铁道部2000年底正式将GSM-R确定为我国铁路专用通信的发展方向。下面就GSM-R铁路通信系统谈谈自己的肤浅看法。

1 GSM-R内涵

GSM原意为“移动通信特别小组”,是欧洲邮电主管部门会议(CEPT)为开发第二代数字蜂窝移动系统而在1982年成立的机构,开始制定适用于泛欧各国的一种数字移动通信系统的技术规范。1987年,欧洲15个国家的电信业务经营者在哥本哈根签署了一项关于在1991年实现泛欧900MHz数字蜂窝移动通信标准的谅解备忘录,简称MOU。GSM逐步成为欧洲数字蜂窝移动通信系统的代名词,即“全球移动通信系统”的简称。

1.1 GSM的系统构成

GSM系统由以下分系统构成:交换分系统(MSS);基站分系统(BSS);移动台(MS)和操作与维护分系统(OMS)。它包括了从固定用户到移动用户(或相反)所经过的全部设备。交换分系统(MSS)包括:移动交换中心(MSC),归属位置寄存器(HLR),拜访位置寄存器(VLR),认证(鉴权)中心(AUC),设备标志寄存器(EIR)。基站分系统(BSS)包括:基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)。

1.2 铁路GSM-R系统

铁路GSM-R(GSM for Railway)系统是一种目前世界上最成熟、最通用的公共无线通信系统GSM平台上的、专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统,针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点,为铁路运营提供定制的附加功能的一种经济高效的综合无线通信系统。GSM-R能满足列车运行速度为0～500km/h的无线通信要求,安全性好。我国铁道部2000年底正式将GSM-R确定为我国铁路专用通信的发展方向。

2 GSM-R施工技术及管理

GSM-R中文全称为铁路移动通信系统标准,是一种专门为铁路设计的专业无线数字通信系统,是中国首次从欧洲引进的移动通信铁路专用系统,它除了能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修通信等语音通信功能外,还能够满足列车运行速度每小时500km的无线通信要求。

2.1 GSM-R技术准备

GSM-R施工技术准备包括:施工图纸审核、技术交底、首段定标等。GSM网络优化解决的主要问题有:信道拥塞率高、呼叫成功率低;越区切换失败率高,掉话严重;通话质量低、有串音;移动台占用话音信道后呼叫释放、出现振铃后无通话、移动台接通后单边通话;设备完好率较低;中继电路的配置与实际话务不相符、电路群的每线话务量差别较大等。

2.2 通信线路与传输系统的施工

ＧＳＭ－Ｒ针对铁路通信的特点,在公共ＧＳＭ平台上开发了能满足铁路特殊需求的功能,并已将其标准化。光缆径路开挖后要经工程监理人员验证合格方可运缆敷设线路。

2.3 光纤成端及接续

光纤冷接成端产品即现场组装式光纤连接器,又称光纤快速连接器,是一种在施工现场采用机械方式在单模光纤或光缆的护套上,只通过简单的接续工具实现入户光缆直接成端的连接器。在现场组装的过程中,连接器无需注胶、研磨、熔接。

2.4 设备安装技术

GSM-R设备安装包括:通信传输设备(SDH)、机械室列架、引入和配线设备、电源设备、光纤检测设备等的安装。

2.4.1 GSM-R系统机械室列架安装

GSM-R系统机械室列架安装的内容有:走线架、吊架和爬架等。

(1)走线架安装:走线架既有布线管理作用,又有支撑全部缆线重量的功能。走线架的安装尺寸可由用户根据机房实际情况灵活设计确定。(2)吊架安装:各种吊架和支架安装应保持垂直,整齐牢固,无倾斜现象。(3)爬架安装:如果用碗扣架,则按设计图的要求,先定位立杆再将横杆和斜杆接头插入立杆下碗扣内,压紧旋转上碗扣锁固;按照由底层向上层的顺序安装,注意立杆的接缝应错开。

2.4.2 安装GSM-R系统引入设备和配线设备

设备机柜最前端的面板要平齐,交流配电箱下沿与地面距离应在1400mm左右;电气化铁路区段机架、壳应在机架前铺设绝缘胶垫;机架电路插板的规格、数量和位置应符合要求;在安装电路插板时,要戴防静电护腕;安装机墩时,机墩垫片要与机墩边缘平齐。

2.4.3 GSM-R系统安装电源设备

开通验收电源设备前,应按施工配线图与设备电源原理图,检查端子的配线连接正确、螺栓无松动、脱落现象;安装单元模块时应按模块顺序自上而下一一安装,同时注意各单元引出(入)线的接线位置。

2.5 GSM-R系统施工管理

高度重视拨测环节,全面掌握施工对业务的影响。严格执行施工方案和应急预案,严格执行施工方案操作步骤及内容,按施工顺序进行,不可颠倒、跳跃执行。发现与施工方案不吻合的情况,必须经施工负责人确认才可以执行。加强运行期值班工作,监控网络运行情况,解决后续遗留问题。

总之,GSM-R具有功能完善、传输可靠、交换灵活、容量大等特点,在全球各国取得了良好的发展,并在各国的铁路发展中扮演着越来越重要的角色,引导着全球铁路事业向着数字化、智能化、网络化和综合化的方向迈进。增强我国自主创新能力,建设我们自己的GSM-R网络研究、设计、施工、维护、优化,实现GSM-R系统的蓬勃发展,更好的为我国铁路现代化服务。预计我国GSM-R铁路的发展规模将会位居世界第一位。

参考文献

[1] 张呈飞.我国铁路通信技术发展前景初探[J].黑龙江科技信息,2010(13):45.

[2] 杨锐.GSM-R技术在中国铁路通信系统中的应用[J].科技情报开发与经济, 2010(10):108～109.

作者：郭建斌

铁路数字化无线通信论文 篇2：

ＧＳＭ－Ｒ系统在铁路无线通信系统中的应用与发展

摘要：随着铁路现代化的全面推进及铁路建设新一轮高潮的到来，铁路无线通信系统作为铁路运输生产指挥调度系统的传输通道，为保障铁路运输安全和运输效率起到了越来越重要的作用。GSM-R无线通信系统将以高效、灵活、经济、实用、可扩展等特性满足铁路无线通信的要求及未来发展。

关键词：铁路无线通信；GSM-R；技术规范

随着我国铁路建设新一轮高潮的到来，今后新建的客运专线，城际铁路，高速铁路，均采用GSM-R系统作为其综合无线通信系统，因此我国未来铁路无线通信系统平台必将建立在GSM-R的系统平台上，本文为此具体探讨了GSM-R网络的系统结构，在铁路运输系统中的作用，主要业务功能，未来发展方向和业务应用。

一、GSM-R系统的内涵

（一）传统铁路无线通信方式的不足

传统的传统通信方式有：（1）站场有线广播、“小电话”（接在转辙机上的有线电话）；（2）传统的对讲机方式。随着铁路系统的多次提速，对信息的时实性有了更高的要求。依托固定的通信的网络不能满足铁路移动的车、移动的客户、移动的工作人员、移动的货物等移动通信需求。

（二）GSM-R的技术规范和标准

GSM-R是在公网GSM标准基础上，通过增加铁路调度通信功能和高速环境组成要素而建立起来的技术体系。GSM-R技术标准与规范，包括现有的GSM相关标准以及为满足铁路需求而制定的应用标准，是GSM—R领域内所有技术标准、规范的集合。根据我国铁路和业务实际应用情况，目前我国GSM-R技术规范体系包含综合类、系统类、工程类、设备类、应用业务类、设备测试类、接口技术要求及测试类共计7大类，40项。该体系总体上与欧洲FRS和SRS相对应，40项规范中除了根据我国实际情况制定了系统类和应用业务类，其余各项技术规范基本上与欧洲规范的各个章节相对应，并根据我国实际情况做出了相应的规定。

（三）GSM-R系统的网络结构

图1 GSM-R系统网络结构图

GSM-R系统一般由网络子系统（NSS），基站子系统（BSS）、运行与维护子系统（OMC）等组成。根据我国铁路行车密度高、运输组织复杂等特点，为了解决大量的非列控数据传输，经过反复论证，引进了通用分组无线业务子系统（GPRS），与既有有线调度通信系统相结合，实现了有线与无线调度的两网有机结合。

二、GSM-R系统在铁路运输系统中的作用

（一）实现运输指挥调度系统的语音及数据传送

GSM-R系统具有功能号呼叫、语音广播和组呼业务、基于列车位置寻址等高级语音呼叫功能，不仅可以替代目前各种无线通信系统，实现列车调度、区间维修、工程施工、应急抢险等移动通信功能，还可以取代传统的电缆加通话柱的区间通信方式，能够给铁路运输指挥提供更多的先进通信功能。

（二）为现代信号控制技术提供强有力的通信支持

传统的功能单一、控制分散、独立运行的信号控制技术，正向数字化、智能化、网络化和综合化方向发展。以新一代分散自律调度集中（CTC）和列车控制系统（CTCS）为代表的现代化信号控制技术，是中国铁路提高装备水平、确保行车安全和实现铁路跨越式发展的重要内容。这些技术都将基于移动通信技术平台实现。GSM-R系统承担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、列车速度信息等控车信息的传输任务。

欧洲GSM—R系统设备供货厂家有北电、西门子，在我国，除了上述两个厂家外，还有华为公司，需要解决三家设备之间互联互通问题，因此，需要制定接口技术要求和测试规范。基于此上，必须制定适合我国铁路应用的GSM-R技术规范，用于指导、规范全网的发展和建设。此外，还需组织制定其他相关技术规范，建立健全适合我国铁路应用的GSM-R技术规范体系，满足我国铁路发展的需要。发展GSM-R将为铁路运输带来更大效益

三、GSM-R系统的主要业务功能

（一）语音组呼业务

为适应专用移动通信网的要求，在GSM-R中引入了组呼业务，允许一种由多方参加（GSM-R移动台或固定电话），一人讲话、多方聆听的语音通信方式，工作于半双工模式下。语音组呼业务突破了GSM网络点对点通信的局限性，能够以简捷的方式建立组呼叫，实现调度指挥、紧急通信等特定功能，尤其适用于铁路的行车指挥调度部门，用以完成点对多点的组呼业务和群呼业务。

（二）语音广播呼叫业务

允许—个业务用户，将话音或其他用话音编码传输的信号发送到某一个预先定义的地理区域内的所有用户或者用户组。同语音组呼业务一样，语音广播呼叫也提供了点对多点呼叫的能力，适用于铁路的行车调度。

（三）增强多优先级与强拆业务

GSM-R还具有增强多优先级与强拆功能，规定了在呼叫建立或越区切换时呼叫接续的不同优先级，以及资源不足时的资源抢占能力。这种业务为满足铁路对于某些类型通信的高性能要求，保证高等级呼叫或紧急呼叫快速可靠地建立，提供了一种强制能力，符合无线列车调度通信的特点。

四、GSM-R系统技术发展方向

（一）加快建成核心网

GSM—R是一个基于交换技术的通信网络，与分散设置、直接对讲无线通信有很大区别。GSM—R网络的交换机、智能网等许多设备，不仅仅属于某一段专用，而是许多线路、甚至全网共用。因此，必须统筹合理安排核心网交换机的建设，统一规划，分层次、分阶段进行，进一步优化系统资源配置，降低工程总体造价。

（二）管好用好无线电频率资源

GSM-R频率带宽目前只有4MHz，相对于铁路需求而言，无线频率资源是非常紧张的。我们必须合理规划，严格高效地利用有限的频率资源，以保证GSM—R系统不受到干扰，保证通信的高安全性。无线电管理包括两个面：GSM—R系统内部无线电规划管理和GSM—R系统外部无线电干扰的监测和处理。而GSM—R系统外部干扰中最为突出的问题是与中国移动按地域复用频率资源的边界场强协调及干扰协调工作。

五、GSM-R系统新业务应用

（一）智能网系统

基于智能网实现业务具有快速、有效、经济、灵活等特点。GSM—R智能网主要用来实现铁路特定业务，同时，能够解决多厂家设备组网环境下业务互联互通的问题。根据互联互通需要，同时考虑今后业务的发展，我国GSM—R智能网基于CAMEL3技术标准。该规范应根据3GPP和国内相关行业规范，结合我国铁路实际需求，从系统构成、业务技术要求及信令流程、服务质量要求、管理和维护、软件要求、主要设备技术要求等方面做出具体的规定。

（二）感应通信的特色

从感应通信的传播过程来说，它既具有移动无线通信的灵活性，又具有有线传输的特性，通过选择适当的频率和耦合空间，减少耦合衰耗，经波导线的引导传输，解决了山区、隧道内、井下等弱电场现象，保证了在这些地区建立可靠的移动通信。感应通信虽然不是最先进的移动通信技术，但有它独特的优点。我国现采用接触网导线做波导线的铁路感应通信比漏泄电缆方式（LCX方式）和国外的感应通信方式（IR方式），更具有投资少、施工快、操作简单、维修方便、效果好，符合我国路情、国情的特点。尽管这种方式必须依靠电气化铁路的接触网设备才能进行传输，有一定的局限性，但在目前为止，它在我国某些区段铁路的使用中为提高运输效率，保证行车安全，发挥了很大的作用，从而为解决山区电气化铁路无线通信建立了一种新制式。

总之，我国铁路GSM—R系统应用前景良好，青藏铁路的建成及通车说明我国在吸收消化国外应用GSM—R系统的成功经验后，已经形成了符合我国铁路实际需要的网络标准，并且为GSM—R在我国的进一步发展奠定了坚实的基础。为保证GSM-R在我国健康、顺利发展，目前，急需建立健全相关标准体系，严格执行并不断完善标准规范，从而为GSM-R发展、建设提供有利支撑条件。

参考文献

[1] 郑祖辉，鲍智良.数字集群移动通信系统[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2] 沈尧星.铁路数字调度通信[M].北京：中国铁道出版社，2004．

作者简介：赵旺，安徽桐城人，中铁四局集团电气化工程有限公司工程师，研究方向：通信工程。

作者：赵　旺

铁路数字化无线通信论文 篇3：

铁路无线通信系统安全设计的方法及途径

摘 要：由于我国铁路事业的不断进步和现代通信技术的快速发展，我国的铁路通信传输技术取得了很大的进步和转变。铁路通信传输技术的融合，车站、区间以及列车控制的一体化发展以及铁路行车指挥的自动化等，都突破了传统的应用局限，推动了我国铁路通信传输的网络化、数字化和一体化发展。伴随着铁路通信传输技术的快速发展，随之产生的安全问题也越来越多，对铁路运输的安全造成很大的威胁，下面主要针对铁路通信传输的安全问题展开讨论。

关键词：铁路;通信;传输;安全

1 当前铁路无线通信的问题随着高速铁路的不断发展，其也对铁路无线通信技术研发提出了更高的要求。虽然既有的无线通信技术在一定程度上能够基本满足铁路无线通信的服务需求，但是结合高速铁路的发展趋势，以及立足长远发展视角来说，显然既有的铁路无线通信技术在应用上依然存在较多的问题。主要体现在：

1.1 突发性干扰问题

由于当前铁路无线通信系统为充分确保高速铁路运行过程中依然可以实现较为出色的无线通信服务支持，所以在进行通信技术表现上，采取的是宽带通信。这种通信方式有较宽的频谱，有较为出色的传输速率。为此这也导致在铁路无线通信的实现上，既有的无线通信技术应用可能会有较大的干扰存在。此外从高速铁路的建设布局现状来说，为了充分满足

高速铁路运行需求，在过程中一般会有较多的电气设备搭载，这也很容易有相对复杂的电磁干扰产生。由于较多的电气设备使用，以及在过程中电气设备产生的脉冲干扰，均会对无线通信系统性能表现带来消极影响，产生信号干扰。

1.2 频繁信号切换容易出现掉线

既有的高速铁路无线通信系统在系统的建设和规划上，为了保证不同区域始终能够有较强的无线信号覆盖，通常在进行无线信号收发的过程中，由于邻近区域之间信号存在重合，这也导致移动设备在检测到无线信号后会自动完成信号的切换。由于高速铁路一般有较高的运行速度，为此在列车运行的过程中由于有较快运行速度，导致信号切换的间隔更短。在这种情况下，若是信号切换的时延比系统进行传输数据处理时延更小情况下，就容易导致出现数据传输丢失的问题。

1.3 多普勒扩展问题

若是在无线通信系统运行的过程中有较大的多普勒频率，这也就会致使在信号传输的过程中，信号接收端下已经完成变频的基带信号有频偏的额情况发生。在这种情况下，导致信号失真情况发生。由于信号失真，不仅不利于信道的均衡布局，同时也可以对相应解调性能产生消极影响，不利于通信品质保障。为此对于铁路无线通信技术的应用而言，在进行无线通信系统布设过程中，不同径对应的多普勒频移有所差异，所以这也导致移动终端设备在进行相应无线信号检测上会有较大的实现度，不利于无线通信服务品质的保障。

1.4 无线信道加剧

高速铁路运营过程中，其会有较快的信道移动情况。在这种背景下，对于无线通信技术也提出了更高的要求。若是在无线信道移动的过程中，移动台周边反射体以及散射体存在相对运动，那么此时就会加剧无线信道。这不利于无线通信品质的保障。

2 铁路通信传输系统安全强化设计的方法及途径

要对铁路通信传输系统的安全强化 设计方法与途径进行探讨。首先我们需要对通信传输系统的信号安全构建问题进 行简单了解。

2.1 铁路通信传输系统信号安全构建分析

通过以上的分析我们可以了解，在数字化的铁路通信传输系统的应用条件下，信息传输的可靠性、信息的传输效率以及信息传输容量等都可得到一定的提升。但这并不意味着信息及数据信号在传输的过程中就是完全安全、稳定的。实践中，基 于各种因素的影响，信息及数据信号在传送的过程中有可能出现一定的故障，而这 种故障的发生有可能造成信息输出的错 误，进而引发各种铁路运输故障;但同时，尽管信号传输故障发生，最终输出的信息与数据却是准确且安全的。针对两种不同 的情况，我们需要进行不同的操作，即信 号信息传输故障—容错系统构建和信号信息传输故障—安全分析。

2.2 信号信息传输故障—容错系统构建

在数字化通信传输的体系下，要避免各种不安全性问题的发生，则需要建立起基于通信系统的信号安全 传输系统，而容错系统的构建则是行之有效的途径之一。具体来看，容错系统的构建实质上是运用了冗余的 技术，当系统发生故障问题的时候， 将各种故障性的影响因素进行消除， 使系统能够输出准确的通信传输结 果，提升数字化系统的可靠性，以满 足铁路通信对于信号及信息传送安全性的基本要求。 但需要注意的是，要构建通信传输故障的容错系统，不能仅仅依靠硬 件系统或者是软件系统的容错，真 正具备实用性的容错系统需要由硬 件系统、操作系统及软件系统多方面入手进行错层次的综合容错，并对不同层次容错作用的偏重进行妥 帖把握。

2.3 信号信息传输故障—安全分析

在铁路通信信号故障—安全的情况下，输出的信息与数据依然是准 确且安全的，不会对铁路运输形成重大的经济损失或者是人员伤亡。这 种信号故障—安全的情况我们可视 作是一个故障—安全的系统，而该系 统则具备能够进行错误自检的功能， 当通信传输错误发生的时候，系统能够进入到一种更为限制的状态当中，不会引发任何危险性状况的发生。因此，在实践中，为避免数字化 通信传输下各种信息安全问题的发生，我们可以利用故障—安全的概念来对系统进行构建。但基于数字化通信传输系统在硬件故障方面的复杂性与软件故障方面的潜在性，要保证系统在任何故障条件下都能够输出 安全的信息其实是很困难的。所以要解决数字化系統故障及安全的问题， 则需要从观念上进行突破，在承认危 险及故障存在的前提下，利用不同的 可靠性和安全性技术，降低整个系统故障发生的概率，以期将危险和故障 发生的概率降到最低。而从具体方法和途径的角度上来 看，我们应如何完成对铁路通信传输 系统的安全性设计？

2.24铁路通信传输系统安全强化设计的方法及途径

目前，铁路通信传输系统主要包含封闭通信系统与开放通信系统两种模式，两者对应的则分别是有线传输 和无线传输。而要转变传统铁路通信 传输模式，则需要从传输的方式选择方面着手，做好合理选择，进而针 对开放性系统在应用方面的不足来对其安全性设计进行深入探讨。

2.5开放性传输方式的安全性设计

对于开放性的无线传输系统而 言，在运营的过程中，遭受黑客、病毒等外部信息入侵的可能性相对较大; 同时，系统也有可能因个别元件的受 损或失效、硬件设计错误或者是环境 因素的影响等，而出现内部故障。因此在设计的过程中，技术人员可以通过 相应的网关设置，在上层传输过程对各种非安全性的信息或者是进行拦 截，使其无法与铁路系统的网络进行直接性通信，以便于在保证网络运行独立性的基础上，保证网络及通信活动的安全。与此同时，基于开放性传输系统中存在的各种可测及不可测传输故障 的影响，技术人员需要对系统故障排 除技术及故障安全技术进行有效账务，并运用相应的技术对网络组成中 存在的一些故障模式及干扰因素进行列举，并对影响进行评价，有针对性地进行故障检测及故障排除方式，使系 统可以始终维持在相对稳定的安全状 态当中，进而促使系统向着安全的状 态进行转移。

3.结束语

随着我国铁路运行事业的不断发展，列车的运行速度不断提升，对铁路运行的安全性和稳定性提出了越来越高的要求。在实践作业中，技术人员要结合实际，对当前的通信传输系统作出全面分析，搞清现行通信传输系统的安全性设计及其构建的基本思路，并通过有效的方法和措施尽可能地降低通信故障的发生频率，为通信传输系统提供稳定、安全的保障。

[1]刘译. 关于铁路通信网光纤传输安全及其保护措施分析[J]. 建筑工程技术与设计， 2018（16）：121.

[2]郭家欣，贾鹏.试析铁路通信网光纤传输安全及其保护措施[J].中国新通信，2019，21（18）：19.

[3]邢爱萍.铁路通信传输安全问题分析与防护[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2019（7）：90.

作者：杨力