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[摘 要]铁路无线通信系统是铁路专用通信的重要组成部分，是铁路运输安全的重要保障手段。
[关键词]铁路枢纽 无线列调 同频干扰
中图分类号：U284.59 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0239-02
铁路列车专用无线调度通信主要包括列车调度无线通信、车次号校核、调度命令无线传送等，简称无线列调通信系统。
现有铁路列车无线列调通信系统主要包括800M频段的GSM-R无线通信系统和450M频段的无线列调通信系统。
GSM-R无线通信系统是基于GSM通信技术平台的一种铁路专用无线通信系统。该系统信息承载能力强大，通信功能稳定，抗干扰能力强，但GSM-R通信系统建设成本较高 ，目前国内约90%的铁路无线通信仍然主要采用450M无线列调系统。
目前铁路专用的450M无线频段有 8个频组，每个频组4个频率，由于频率资源有限，通常一条线路或一个枢纽仅采用一组频率，频率复用密集，无线同频干扰不可避免。尤其在通信业务繁忙、用户间距较短的铁路枢纽区段，调度命令传送，列车进路信息预告，车次号信息传送、行车凭证、列尾查询等业务也加入了无线通信系统，各用户之间的无线同频干扰，使枢纽无线通信成为铁路枢纽通信发展的瓶颈，甚至影响铁路行车安全。
一、 铁路无线通信同频干扰
所谓同频干扰，即指无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号造成的干扰。由于频率资源限制，一般采用频率复用的技术以增加频谱效率，然而频率复用不可避免的带来同频干扰。在频率资源有限的情况下，解决的办法通常是尽量拉开同频信号重复设置的空间间距。
铁路枢纽地区由于线路密集，车站、机车等用户间距较短，无线信号空间衰减相对较小，同频信号容易越区造成干扰，导致同一用户可能同时收到多个信号，影响接收目标信号的能力，严重时通信不能正常建立。传统上依靠同频率的使用间距来解决铁路枢纽的无线通信同频干扰的方法，在铁路枢纽地区实现难度较大。
以成都铁路枢纽为例，该枢纽共有车站23个，每日运行出入机车约200台左右，无线通信较为频繁。成都铁路枢纽无线列调工作频组为部标第Ⅳ频组，即进入成都枢纽的所有车站电台发送工作频率按f1、f2、f3循环设置，而只接收f4；进入成枢纽的所有机车无线电台只发送f4，而接收f1、f2、f3频率。也就是说，只要无线空间场强衰减度不够，1台机车无线电台发起呼叫，枢纽内所有车站电台均能接收到，1台车站电台发起的呼叫，枢纽内所有机车电台均能接收到，甚至还有多用户呼叫，多用户接收，造成无线通信信号严重阻塞。
根据铁路无线通线设备在实际中运用情况，笔者提出以下解决铁路枢纽无线列调通信同频干扰方案。
方案1：对枢纽车站电台采用编码呼叫，解决多个机车无线信号或其它无线信号对车站电台的干扰
如图1：未实施编码呼叫时，机车无线电台呼叫铁路枢纽某一车站
图1为一个模拟的铁路枢纽图。当机车1从西面进入铁路枢纽，无线呼叫就近目标车站时，由于各站接收频率相同，枢纽内几乎所有安装了无线电台的车站和线路所均能接收到该机车的无线呼叫，造成对其余车站与机车2、3、4的无线通信干扰。
方案1考虑：对进入无线通信系统的各车站电台进行FFSK地址编码。FFSK信号，是采用单片机产生的一种数字音频信号，特征频率为1200Hz为“1”，1800Hz为“0”。将进入无线通信系统的地面设备的地址进行4位“0”、“1”特点的二进制编码，可容纳15个不同地址，如果采用5位“0”、“1”编码，则可容纳31个地址码。以此类推，铁路枢纽各站无线电台均可赋予不同地址码。
对铁路枢纽各站实施按地址编码后，机车无线呼叫车站车站电台时，采用附加对每个车站既定的编码信令进行呼叫，车站电台只有收到于本站地址编码符合的呼叫时，才会启动进入通信状态。
如图2，机车安车站编码号对枢纽内各车站进行无线呼叫：
图2中，当机车1从西面进入铁路枢纽，无线呼叫10号车站时，其它车站或线路所车站电台由于机车呼叫时目标地址与本站预先设置的地址码不符，本站不予启动接收机车1的无线呼叫，继而不会干扰其它机车电台对本站的无线呼叫。
实施：利用低成本的单片机实现FFSK编解码，实现车站地址码设置；将单片机与无线调制、解调电路结合，即可实现FFSK信号的无线传送；随着高信息容量的机车CIR设备的普遍应用，机车无线用户利用操作屏选择已编地址码的目标车站进行呼叫提供了可能。目前，已实施的在铁路专用无线通信的场强测试技术中，深圳思科泰生产的互控式地面无线系统，就是依靠以车站电台的地址编码来启动不同的车站电台自动发射达到测试无线场强信号的目的。
方案2、车站采用低功率电台，车站不设无线电台而采用区间无线信号有线接入方式，减少多个车站无线信号对机车无线的干扰
铁路枢纽地区，机车无线电台接收受到的同频干扰主要来自于车站电台。就其主要原因，枢纽地区车站密集，车站无线电台天线架设过高或功率过高，无线信号越区造成。以成都铁路枢纽为例，纳入枢纽23个车站，无线列调电台天线架设高度25米-40米有6处 ，高度为15米—20米10 处，高度为12米左右天线7处，且天线辐射方向基本为全向，相邻车站间距最长不超过10公里，最短距离不超过3公里。这样的无线通信环境造成无线通信同频干扰不可避免。
如图3，未实施功率降低，枢纽车站电台无线场强覆盖示意
图3中，枢纽内甲站呼叫机车1时，由于甲站天线位置架设过高，且采用全向天线，无线呼叫机车是，无线信号越区造成对枢纽内邻邻线的机车2、3造成同频干扰。
方案2.1考虑：枢纽各车站采用低功率电台代替大功率基地电台，区间设置采用定向天线的区间中继台，同时有线信号引入车站，确保车站无线信号呈链状覆盖铁路。
如图4：车站采用低功率基地电台，降低天线位置，区间采用定向天线中继台。
图4中，枢纽各车站采用低功率车站电台，且降低车站电台天线，车站电台覆盖信号仅承担站场内覆盖，而区间场强覆盖仅依靠区间中继台覆盖。由于区间中电台采用定向天线，且设备功率一般地较低，只要通过认对车站电台、区间中继台的合理调试，那么就可能确保无线信号覆盖从车站—区间形成合理地链状覆盖，有效防止车站呼叫目标机车时造成对邻线机车的干扰。
方案2.2考虑：车站不设无线电台，车站站场内的无线场强信号覆盖也依靠区间采用定向天线的地功率中继台覆盖。而车站与机车的通信采用有线转无线的方式，彻底杜绝车站无线电台对机车造成的越区同频干扰。
如图5：车站不设基地电台，区间无线信号转有线信号接入车站通信设备无线场强分布示意。
图5中，整个枢纽各车站、各线路的无线信号均依靠区间中继台覆盖，实现无线场强信号链状覆盖，而车站与区间中继台之间采用有线传输信号。
信号流程示意：（见图6）
方案实施：降低、调整车站电台发射功率，确保枢纽各线路无线信号呈链状覆盖，只要通过专用仪表即可实现；区间无线信号转有线信号，采用铜缆2B+D或光纤信号传输到车站，现有通信技术已相当成熟；通过增加通信接口，一个车站既可接入多个区间的有线信号接入，同时车站也可实现选择不同线路呼叫接入不通线路上的机车。
二、 结束语
随着我国铁路改革与发展，铁路专用无线通信信息的高度发展成为推动铁路发展的重要因素。国内90%的普通铁路仍然采用的是450M无线列调系统，兼顾发展与投入，本文提出减少铁路枢纽450M无线列调系统同频干扰的方案设想，希望能为以后铁路枢纽无线列调改造的设计提供参考。
参考文献
[1] 《中华人民共和国铁道行业标准》（GB3205）。
[关键词]铁路枢纽 无线列调 同频干扰
中图分类号：U284.59 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0239-02
铁路列车专用无线调度通信主要包括列车调度无线通信、车次号校核、调度命令无线传送等，简称无线列调通信系统。
现有铁路列车无线列调通信系统主要包括800M频段的GSM-R无线通信系统和450M频段的无线列调通信系统。
GSM-R无线通信系统是基于GSM通信技术平台的一种铁路专用无线通信系统。该系统信息承载能力强大，通信功能稳定，抗干扰能力强，但GSM-R通信系统建设成本较高 ，目前国内约90%的铁路无线通信仍然主要采用450M无线列调系统。
目前铁路专用的450M无线频段有 8个频组，每个频组4个频率，由于频率资源有限，通常一条线路或一个枢纽仅采用一组频率，频率复用密集，无线同频干扰不可避免。尤其在通信业务繁忙、用户间距较短的铁路枢纽区段，调度命令传送，列车进路信息预告，车次号信息传送、行车凭证、列尾查询等业务也加入了无线通信系统，各用户之间的无线同频干扰，使枢纽无线通信成为铁路枢纽通信发展的瓶颈，甚至影响铁路行车安全。
一、 铁路无线通信同频干扰
所谓同频干扰，即指无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号造成的干扰。由于频率资源限制，一般采用频率复用的技术以增加频谱效率，然而频率复用不可避免的带来同频干扰。在频率资源有限的情况下，解决的办法通常是尽量拉开同频信号重复设置的空间间距。
铁路枢纽地区由于线路密集，车站、机车等用户间距较短，无线信号空间衰减相对较小，同频信号容易越区造成干扰，导致同一用户可能同时收到多个信号，影响接收目标信号的能力，严重时通信不能正常建立。传统上依靠同频率的使用间距来解决铁路枢纽的无线通信同频干扰的方法，在铁路枢纽地区实现难度较大。
以成都铁路枢纽为例，该枢纽共有车站23个，每日运行出入机车约200台左右，无线通信较为频繁。成都铁路枢纽无线列调工作频组为部标第Ⅳ频组，即进入成都枢纽的所有车站电台发送工作频率按f1、f2、f3循环设置，而只接收f4；进入成枢纽的所有机车无线电台只发送f4，而接收f1、f2、f3频率。也就是说，只要无线空间场强衰减度不够，1台机车无线电台发起呼叫，枢纽内所有车站电台均能接收到，1台车站电台发起的呼叫，枢纽内所有机车电台均能接收到，甚至还有多用户呼叫，多用户接收，造成无线通信信号严重阻塞。
根据铁路无线通线设备在实际中运用情况，笔者提出以下解决铁路枢纽无线列调通信同频干扰方案。
方案1：对枢纽车站电台采用编码呼叫，解决多个机车无线信号或其它无线信号对车站电台的干扰
如图1：未实施编码呼叫时，机车无线电台呼叫铁路枢纽某一车站
图1为一个模拟的铁路枢纽图。当机车1从西面进入铁路枢纽，无线呼叫就近目标车站时，由于各站接收频率相同，枢纽内几乎所有安装了无线电台的车站和线路所均能接收到该机车的无线呼叫，造成对其余车站与机车2、3、4的无线通信干扰。
方案1考虑：对进入无线通信系统的各车站电台进行FFSK地址编码。FFSK信号，是采用单片机产生的一种数字音频信号，特征频率为1200Hz为“1”，1800Hz为“0”。将进入无线通信系统的地面设备的地址进行4位“0”、“1”特点的二进制编码，可容纳15个不同地址，如果采用5位“0”、“1”编码，则可容纳31个地址码。以此类推，铁路枢纽各站无线电台均可赋予不同地址码。
对铁路枢纽各站实施按地址编码后，机车无线呼叫车站车站电台时，采用附加对每个车站既定的编码信令进行呼叫，车站电台只有收到于本站地址编码符合的呼叫时，才会启动进入通信状态。
如图2，机车安车站编码号对枢纽内各车站进行无线呼叫：
图2中，当机车1从西面进入铁路枢纽，无线呼叫10号车站时，其它车站或线路所车站电台由于机车呼叫时目标地址与本站预先设置的地址码不符，本站不予启动接收机车1的无线呼叫，继而不会干扰其它机车电台对本站的无线呼叫。
实施：利用低成本的单片机实现FFSK编解码，实现车站地址码设置；将单片机与无线调制、解调电路结合，即可实现FFSK信号的无线传送；随着高信息容量的机车CIR设备的普遍应用，机车无线用户利用操作屏选择已编地址码的目标车站进行呼叫提供了可能。目前，已实施的在铁路专用无线通信的场强测试技术中，深圳思科泰生产的互控式地面无线系统，就是依靠以车站电台的地址编码来启动不同的车站电台自动发射达到测试无线场强信号的目的。
方案2、车站采用低功率电台，车站不设无线电台而采用区间无线信号有线接入方式，减少多个车站无线信号对机车无线的干扰
铁路枢纽地区，机车无线电台接收受到的同频干扰主要来自于车站电台。就其主要原因，枢纽地区车站密集，车站无线电台天线架设过高或功率过高，无线信号越区造成。以成都铁路枢纽为例，纳入枢纽23个车站，无线列调电台天线架设高度25米-40米有6处 ，高度为15米—20米10 处，高度为12米左右天线7处，且天线辐射方向基本为全向，相邻车站间距最长不超过10公里，最短距离不超过3公里。这样的无线通信环境造成无线通信同频干扰不可避免。
如图3，未实施功率降低，枢纽车站电台无线场强覆盖示意
图3中，枢纽内甲站呼叫机车1时，由于甲站天线位置架设过高，且采用全向天线，无线呼叫机车是，无线信号越区造成对枢纽内邻邻线的机车2、3造成同频干扰。
方案2.1考虑：枢纽各车站采用低功率电台代替大功率基地电台，区间设置采用定向天线的区间中继台，同时有线信号引入车站，确保车站无线信号呈链状覆盖铁路。
如图4：车站采用低功率基地电台，降低天线位置，区间采用定向天线中继台。
图4中，枢纽各车站采用低功率车站电台，且降低车站电台天线，车站电台覆盖信号仅承担站场内覆盖，而区间场强覆盖仅依靠区间中继台覆盖。由于区间中电台采用定向天线，且设备功率一般地较低，只要通过认对车站电台、区间中继台的合理调试，那么就可能确保无线信号覆盖从车站—区间形成合理地链状覆盖，有效防止车站呼叫目标机车时造成对邻线机车的干扰。
方案2.2考虑：车站不设无线电台，车站站场内的无线场强信号覆盖也依靠区间采用定向天线的地功率中继台覆盖。而车站与机车的通信采用有线转无线的方式，彻底杜绝车站无线电台对机车造成的越区同频干扰。
如图5：车站不设基地电台，区间无线信号转有线信号接入车站通信设备无线场强分布示意。
图5中，整个枢纽各车站、各线路的无线信号均依靠区间中继台覆盖，实现无线场强信号链状覆盖，而车站与区间中继台之间采用有线传输信号。
信号流程示意：（见图6）
方案实施：降低、调整车站电台发射功率，确保枢纽各线路无线信号呈链状覆盖，只要通过专用仪表即可实现；区间无线信号转有线信号，采用铜缆2B+D或光纤信号传输到车站，现有通信技术已相当成熟；通过增加通信接口，一个车站既可接入多个区间的有线信号接入，同时车站也可实现选择不同线路呼叫接入不通线路上的机车。
二、 结束语
随着我国铁路改革与发展，铁路专用无线通信信息的高度发展成为推动铁路发展的重要因素。国内90%的普通铁路仍然采用的是450M无线列调系统，兼顾发展与投入，本文提出减少铁路枢纽450M无线列调系统同频干扰的方案设想，希望能为以后铁路枢纽无线列调改造的设计提供参考。
参考文献
[1] 《中华人民共和国铁道行业标准》（GB3205）。