GSM—R技术在我国铁路通信中的应用及发展趋势研究

CletaContr

摘 要 随着社会的发展，人们对于铁路运输的依赖性愈加明显，铁路在人和物的运输上都占有重要地位。GSM-R技术对于铁路运输来说至关重要，它是保证铁路运输安全的核心。本文首先对GSM-R技术进行介绍，之后对其在我国的应用进行深入分析，最后对其发展趋势进行探讨。
关键词 GSM-R技术；铁路通信；应用；发展
中图分类号 TN91 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）194-0061-03
1 GSM-R 技术及其在我国铁路通信领域的发展
1.1 GSM-R 技术简介
GSM-R就是全球铁路移动通信系统，它是针对铁路通信而设计的数字移动通信系统，它兼具综合性与专业性的特征。最早使用GSM-R的是欧洲国家，随着相关技术的不断完善，目前在世界上很多国家都有应用。
GSM-R在铁路运营的很多方面都有很好的应用，例如列车调度、列车控制等，它在旧有技术上增加了新型功能，使其适用于铁路通信，尤其是针对高铁专用通信更有很好的实用性。主要是因为它是以高级语言呼叫功能为基础，又融入了位置寻址、功能寻址等高科技技术。GSM-R能够提供多种语音通信功能，例如，无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通信等，它还能够完成列车的数据传输，充当通道的作用。
1.2 GSM-R技术分析
GSM-R技术主要由4个部分构成，包括基站、终端设备、网络业务以及运行。网络子系统又包括移动智能网、移动交换和通用分组无限业务。
GSM-R技术具有的功能非常强大，既有越区漫游、切换功能，又有列车控制、寻址、旅客服务等功能，它能够实现在指定范围里发布信息，对区域进行动态设置，这就使得GSM-R技术的灵活性非常好。运用GSM-R技术完成列车自动防护和控制功能，就使得自动驾驶得到实现。如果列车发车故障，相关事故诊断信息就能够借助GSM-R系统传输到维修中心。旅客的在线售票功能也通过GSM-R技术得到实现。
1.3 GSM-R系统结构
通过上述介绍可知GSM-R技术是由4个部分组成，下面针对这4个部分的系统结构进行较为深入的分析。
首先是基站子系统，BSS通过无线接口与移动台进行连接，对无线信号进行发射与接收，同时对无线资源进行有效管理。而BSS又由几项基础单元组成，分别为基站控制器、弱场设备、编译码和速率适配单元以及基站收发信机。其次是网络子系统，它又涉及到3个子系统，分别是移动智能网子系统、网络交换子系统和通用分组无限业务子系统。网络交换子系统由若干功能实体组成，完成交换业务和用户数据的相关管理。这一系列的功能实体利用NO.7信令协议完成各种通信功能。
其次是通用分组无限业务子系统，它是由GPRS子系统组成，GPRS子系统结构分为两层，核心层与无线接入层，SGSN、RADIUS、GGSN和DNS的功能实体联合构成GPRS的核心层；PCU、基站和终端共同构成无线接入层。为了将成本降到最低，GPRS的无线接入层组网要对GSM-R提供的资源进行高效利用，通常与GSM-R系统使用同频资源。借助GSM-R系统的基站建设无线网络，能够减少GPRS系统基站的设置数量。
再次是运行和业务支撑子系统，OSS由用户管理系统与设备维护系统构成。
最后是设备终端，设备终端从本质上来说就是GSM-R网进行接入的移动台，能够让用户直接进行使用，不需要转换。
2 GSM-R 在我国铁路通信中的应用
2.1 调度命令传送
TDCS系统利用机车编号与相对应的目的地，适时的发布调度命令，功能非常强大，在这种情况下，GSM-R系统借助GSM-R网络数据把调度指令发送到对应列车的无线通信设备上，处于运行状态的列车能够及时的接收到准确的调度指令。这类调度指令的发布系统是指挥中枢，具有的权威性非常高，在列车的指挥系统中占有重要地位，实现列车信号的分级管理。
2.2 列车调度指挥
GSM-R系统在铁路通信系统中有很好的应用，能够实现调度和司机的无阻碍对话，为列车的顺利运行提供有力保障。调度与司机之间通话的顺畅程度，对列车运行的秩序产生直接影响，这些实例都显示出GSM-R系统对于列车通信有重大意义。GSM-R技术的合理运用能够让列车各部门之间的畅通度增加，促进列车处于安全的运行状态。
2.3 机车同步控制
铁路的列车运行具有明显的特殊性，要借助多台机车进行牵引，这就需要这些机车具有高度一致的运行行为，铁路指挥部门要对这些数据进行同步操纵。GSM-R系统的运用，让不同机车之间的信息传递得到满足，有效保证列车的安全运行。
2.4 多种旅客服务功能
GSM-R技术应用在铁路通信系统中，旅客的查询、买票等过程变得更加便捷，GSM-R技术能够提供高效的售票途径，让旅客能够查询到列車的实时运行状态。除此之外，GSM-R技术的应用还能够根据列车实际情况，对场强进行合理调整。
2.5 多优先级抢占呼叫权
铁路通讯网络在实现列车自动化控制的基础上，还能够进行紧急呼叫操作，如果某一无线电通道发生堵塞，那么可以迅速建立新的通讯连接，并且具有高优先权，以此来保证铁路通信具有良好的有效性。
2.6 具体应用
GSM-R技术的综合性能与我国铁路通信的发展需求非常符合，所以早在1994年我国相关科研人员就开始了这项技术的研究，直到2000年底，我国有关部门将GSM-R技术明确认定为我国铁路通信的发展方向，促进了GSM-R技术在我国铁路通信方面的发展速度。在2013年年初，铁道部出台了《铁路主要技术政策》，其中明确规定，发展GSM-R技术，让高速铁路达到网络覆盖的效果，为建立覆盖全路的数字移动通信系统奠定基础。
GSM-R技术在我国得到稳步的发展，在短暂的时间里就顺利将GSM-R技术应用在地理环境恶劣的青藏铁路中，青藏铁路被誉为“天路”，是目前世界范围内海拔最高的铁路，气候条件与其他地区相比非常恶劣，在施工和运行中都有非常大的困难。青藏铁路全长1142公里，这其中有965公里的海拔都超过4 000m，占到全线长度的84.5%，除此之外，还有547公里的施工处于冻土地段。在这样恶劣的行车环境中，引入GSM-R技术能够为列车无线通信的提供有力帮助。
GSM-R技术的通信网络功能包括GSM业务、铁路基本业务以及语音调度业务。GSM业务由3部分构成，终端业务、电信补充业务以及承载业务。铁路业务被语音调度业务分为7个等级，如果网络中发生忙时业务信道，那么优先级较低的呼叫会被高优先级呼叫打断。
在青藏铁路中GSM-R技术的应用主要有以下3个方面：
首先，区间移动通信，它能够替代传统的通话柱，满足紧急情况下应急抢险的工作需求，此外还能够指挥紧急救援，区间之间的工作人员通信问题得到解决。
其次，对尾部风压进行检测，利用车尾部配备的移动设备进行风压检测，借助GSM-R网络系统对采集的数据进行传输，通过这样的方式列车司机能够对车尾工作的实时状况进行把握。
再次，旅客业务的实现，在铁路运营过程中，旅客业务并不是必须业务，但是能够给旅客提供更舒适的旅途环境，让旅客的需求得到充分满足，例如我们经常使用的购票业务、列车时刻信息等。最后，实现列车的自动控制，列车和陆地间实现信息传输所使用的通道通常为双向无限通道，列车通过车上配备的天线完成地面输出信号的接收工作，以GSM-R传输平台为介质，完成安全系数极高的双向数据传输。
除了在青藏鐵路上，在我国交通发达区域的胶济线也有非常典型的应用。胶济线在我国交通运输中占有重要地位，连接青岛与济南两个经济活跃的地区，在客运与货运中都有重要应用。因为这条线路地处较为繁华的都市地区，所以周边的电磁环境非常复杂，对铁路运营起到一定负面作用。这就必须对铁路沿线的电磁环境进行相关处理，通过对GSM-R技术的创新，使得磁场垃圾被清扫，为铁路通信创造有利的技术支持。
3 GSM-R技术的发展
GSM-R 技术在铁路通信中的良好应用就明确了其发展方向，在未来的发展中，要注意如下几方面。
首先，要对GSM-R设备之间的互联性进行全面的考虑，把安全、稳定、实用作为发展的第一目标，构建起综合性能良好的铁路移动通信系统，并根据实际情况对信息的传输平台进行合理改进，最大限度满足运输需求。
其次，如果铁路沿线的电磁环境复杂程度较高，通常可以在GSM-R中采用空中无线管控技术，为列车的运行控制系统营造出无污染、无干扰的良好环境。
与此同时，对于各种现代化技术要进行充分利用，例如GPRS技术等，对各项资源进行灵活、合理的配置，保证不同类型的数据都能进行有效输出，并最大程度优化传输容量。
最后，要加大投入进行新应用的开发，完善铁路网络运营相关机制，例如建立调度命令等，让铁路事业向着更深的层次不断发展。
4 结论
综上所述，就我国目前铁路事业来看，处于蓬勃发展的阶段，发展前景一片大好，这就需要技术水平较高的通信系统为铁路的发展保驾护航。GSM-R技术是针对铁路运行管理而开发的重点技术，能够为铁路的安全、高效运行起到强有力的促进作用。所以，铁路的相关技术管理人员要加大GSM-R技术的研究力度，对其进行深入分析，为我国铁路事业的进一步发展打下坚实的技术基础。
参考文献
[1]李晟阳.融合GSM-R 技术的铁路无线列调系统[D].西安：西安工业大学，2012.
[2]李竑.GSM-R通信系统及其应用与建设[D].北京：北京邮电大学，2010.